微纳结构电子断层成像质量的提高

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11004157
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
19.0万
负责人：
曹猛
依托单位：
西安交通大学
学科分类：
A2001.凝聚态物质结构、相变和晶格动力学
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
张海波；王芳；李瀛台；许阳；
关键词：
微纳结构透射电子显微术电子断层成像

项目摘要

提高电子断层成像的质量是目前微纳结构三维结构表征和分析所面临的重要课题和研究热点。本项目将综合考虑影响微纳结构电子断层成像质量的各个因素。研究电子断层成像质量与样品结构特征之间的关系，建立复杂微纳结构电子断层成像质量与结构特征的关联性理论；分析重构过程的信息处理机制，寻找伪影的产生原因和高效抑制算法；采用理论分析、计算机模拟和实验相结合的方法来研究电子束与样品相互作用对电子断层成像质量的影响和相应的矫正方法；综合各个因素，建立适合微纳结构高质量断层成像的方法。研究结果对于揭示微纳结构电子断层成像的规律、实现高精度、高效率的电子断层成像和促进我国纳米结构三维表征技术的发展都具有重要的科学意义和应用价值。

结项摘要

提高电子断层成像质量对于微纳结构三维结构表征和分析具有重要的意义。本项目综合考虑了影响微纳结构电子断层成像的数个因素，系统分析了断层成像过程的物理机制，研究了电子断层成像质量与样品结构之间的关系，探讨了提高电子断层成像质量的方法。项目采用信号与系统的方法分析了投影像采集和重构过程的信息处理机制，发现投影像不足导致了原始信息的损失，而重构算法对于损失信息的不恰当处理导致了伪影的产生。在此基础上，提出了通过恢复信息损失的方法来减小伪影的方案；采用理论分析、计算机模拟和实验相结合的方法研究了电子束与样品的多次散射过程。分析了电子断层成像中电子多次散射引起的电子透过率特性和图像模糊特性。采用计算机模拟的方法，分析了电子非线性透过率对电子断层成像的影响，发现非线性透过率会在重构结果中引入灰度伪等值线的现象。提出了一种通过瑞利判据来直接评价超高压电镜中微米级厚样品透射电子成像点分辨率的方法。评价了图像模糊对于电子断层成像分辨率的影响，采用Fourier Shell Correlation的方法评估了厚样品电子断层成像的分辨率。发现当样品角度超过约60度时，由于电子穿透样品行程的急剧增加，多次散射的影响会导致投影像质量严重下降，对断层成像质量反而可能出现负面的作用。提出了采用高清录像技术在样品连续转动的情况下记录样品投影像的方案，并将CCD记录的静态图像与录像技术记录的动态图像相结合，提出了一种新的消除伪影技术。