2中O 2 点为参考点定位各个子视野的具体位置。
[0041] 正方形"田字格"拼接方式，根据样品的长宽尺度及形状特征，选择由I*J个子视 野对样品进行拼接扫描，即I行、J列的小正方形拼接为长方形大视野，其中子视野的大小 为r*r。如图5中a、b所示分别为I = 2、J = 2, I = 2、J = 3，等几种拼接方式举例。由 于"田字格"拼接在逻辑上的点阵模型，使得其子视野的定位非常简便。具体的子视野定位 方式，分为如图6所示的两种情况。图6中a，O 2点位于子视野的中心位置，则第i行j列 的子视野中心位置用向量Γ u = (r*(i-l)，r*(j-l))表示。同理，图6中b所示，O2点位于 子视野交点位置，则第i行j列的子视野中心位置用向量Γ\, = (r*(i-0.5)，r*(j-0.5)) 表示。当扫描第i行j列的子视野时，只要将载物台按照向量-Γ\,移动后即可。
[0042] 六边形"蜂窝状"拼接方式，由于"蜂窝状"结构行列之间是一种错位关系，这使得 其图像拼接方式比"田字格"稍复杂。每个六边形具有6邻域，例如在图7中a图，就是左， 右，上偏左，上偏右，下偏左，下偏右；b图中是上，下，上偏左，上偏右，下偏左，下偏右。当 然，当蜂窝状旋转角度任意时，拼接后的形状也随之有相应角度的旋转，然而这种旋转可以 通过调节样品的放置角度而避免，因此本发明实施例只讨论图7中a图所示的六边形角度 下的图像拼接方式。仍然用行列值定位拼接时各个子视野的位置，只不过与正方形拼接不 同，由于行列之间的错位关系，本发明实施例统一按照图8所示的方式进行行列定位。因 O2 点的位置不同，子视野的定位坐标也不同，O2点的位置分为图9中a、b、c所示的三种情况 (六边形边长值为a):
[0043] 第一种情况，O2点位于第一个子视野的中心位置。此时第i行j列的子视野中心 位置的向量坐标值
[0045] 第二种情况，O2点位于第一个子视野的右下角顶点处。此时第i行j列的子视野 中心位置的向量坐标值
[0046]
[0047] 第三种情况，O2点位于第一个子视野的右上角顶点处。此时第i行j列的子视野 中心位置的向量坐标值
[0049] 在实际应用中，可以根据样品的尺寸和形状，选择相应的子视野拼接方式。选定需 要采集投影数据的子视野之后，其相应的定位坐标值输入控制系统。则系统按照既定的位 置分别扫描各个子视野，完成数据采集工作。
[0050] 具体来说，所述的扫描方式及拼接方法主要包括以下步骤（图11所示）：
[0051] A输入参数。参考图2的系统坐标系，输入系统的几何参数，包括探测器的有效面 积N*N、射线源到探测器的距离0D、射线源到中心射束穿过载物台所处位置的距离OO 2、倾斜 扫描角度苹:等；样品参数，包括样品长度、宽度、厚度等。根据输入参数及样品检测目的，估 算检测结构、缺陷所需的放大比
调整h和#满足所需放大比要求。
[0052] B选择图像拼接方式。将样品放置于载物台上，调整φ = 〇,即平板探测器位于转 臂顶部，调整放大比，得到样品在低放大比条件下的透视图像，通过轮廓提取了解样品的大 小、位置及基本形状。调整样品的放置位置及角度，选择最优的图像拼接方式，确定好所有 F个子视野的位置Γ lj f，f = 1、2. . . F。
[0053] C计算运动轨迹。以图1所示的实施例为例，要完成图像拼接所需的子视野投影 数据的采集，需要载物台与探测器同步进行运动。如采集第f个子视野的投影数据时，需 要将载物台移动-Γ 1] f，使得子视野的中心位置与O2点重合。载物台和探测器同步进行运 动，其中载物台以当前位置为起点，做圆周运动：
探测器与载 物台做同步运动：
[0055] D数据采集。采取步进运动的方式，分别采集各个子视野f= 1、2…F，不同旋转角 度下的投影数据，并存储。
[0056] E断层图像重建。利用FDK重建算法或迭代重建算法，重建各个子视野的断层图 像，为了降低吉布斯效应对拼接结果的影响，在重建时，需要对投影数据做余弦数据延拓。
[0057] F图像拼接，根据分块扫描方式，按照既定的"田字格"或"蜂窝状"子视野的几何 位置，完成图像拼接，得到样品的大视野断层图。
[0058] 具体实施例1 :模拟芯片焊接在基板上，检测焊接气泡的模体。
[0059] 根据表2的参数，设计图15中a正视图、b侧视图所反映的模体，模拟芯片焊接在 基板上、焊接层有气泡的样品。其中长方体1代表基板，长方体2、3代表芯片，长方体4、5 代表焊接层，圆柱代表焊接层中的气泡。
[0063] 在低放大比条件下，对整个样品进行断层成像，结果如图16所示，可见样品中的 气泡较模糊。在高放大比条件下，对样品进行2*4的分块扫描，"正方形"拼接，结果如图17 所示，可见气泡成像边界清晰，不会造成缺陷误判。证明本方法可以实现大样品的高分辨率 成像。
[0064] 具体实施例2 :模拟三叶桨形的样品，进行"蜂窝状"拼接
[0065] 根据表1的参数，设计图12所示的"三叶桨"形的模体。该模体由圆柱和椭球组 成。其中椭球1、2、3构成三叶桨样品的各个主要部分，球4、5、6代表样品中存在的气泡等 缺陷，7、8代表样品中存在的裂缝等缺陷。
[0068] 在低放大比条件下，对样品整体进行成像，得到样品的断层图。取中间层断层图像 (图13a)观察，可见在低放大比条件下，虽然可以对整个样品进行断层成像，但是样品中的 缺陷不能清晰的显示出来。取一行数据显示（图13b)，可见缺陷部分对比度较小，很难分 辨。提高放大比，对样品进行分块扫描，"蜂窝状"拼接，得到的结果如图14所示。缺陷清晰 可见。
[0069] 本发明技术与以往技术相比的有益效果如下：
[0070] 1、本发明针对长宽尺度大、厚度薄的板状大样品进行断层图像重建，以往的大视 野图像重建主要针对的是三维尺度近似的大样品，或者一维尺度大，如长柱状样品进行图 像重建。
[0071] 2、本发明可以通过图像拼接的方式同时实现大视野、高分辨率条件下对样品进行 断层成像。以往技术在视野大时，放大比相对要降低，导致大样品成像的分辨率较低。
[0072] 3、本发明利用"田字格"或"蜂窝状"子视野进行拼接实现大视野成像，图像拼接 方式可以针对样品的长宽尺度、形态特征等灵活多变，对射线的利用率高。
[0073] 虽然已参照典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、 而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所 以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范 围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要 求所涵盖。
【主权项】
1. 一种实现板状样品高分辨率大视野化成像的扫描方法，应用于一种化系统的扫描 装置，所述扫描装置包括X射线源，载物台，平板探测器，转臂，固定架； 所述扫描装置设立Η维空间坐标系xyz，原点是X射线源，即0点；并设立旋转坐标系xlylzl，原点是X射线源，即0点，其中： 所述平板探测器所在的平面始终与oyl直线垂直，且XI轴与X轴的夹角为θ，0°《Θ< 360°;yl轴与y轴的夹角为φ，0。<φ<90'' ；旋转坐标系xlylzl与Η维空间坐标 系xyz之间的转换关系为：利用所述扫描装置对待测物体进行分块扫描，调整载物台在X、y轴方向的平移运动， 使所述待测物体WZ轴为旋转轴做圆周运动，且平板探测器随转臂与所述待测物体做同步 运动，使依次扫描待测物体不同的分块； 根据设定的Θ角和φ角情况，在0度到360度范围内旋转转臂，利用所述平板探测器 采集所需角度的分块投影数据，对所采集的投影数据进行拼接重建W得到所述待测物体的 断层图像。2. 根据权利要求1所述的CL成像的扫描方法，其特征在于，将所述待测物体分为多个 正方形或六边形进行分块扫描，得到所述待测物体各个分块的投影数据，对送些投影数据 进行断层重建、图像拼接，最终得到所述待测物体的高分辨率大视野断层图像。3. 根据权利要求1所述的化成像的扫描方法，其特征在于，所述平板探测器采集所需 角度的分块投影数据时，采取步进运动的方式，分别采集各个分块子视野在不同旋转角度 下的投影数据，并存储。4. 根据权利要求3所述的CL成像的扫描方法，其特征在于，所述平板探测器采集所需 角度的分块投影数据时，可W根据低放大比条件下的投影数据选择分块扫描方式和规格。5. 根据权利要求1所述的化成像的扫描方法，其特征在于，在所述断层图像拼接重建 步骤，利用抑Κ重建算法或迭代重建算法，重建各个子视野的断层图像。6. 根据权利要求1至5任一项所述的化成像的扫描方法，其特征在于，具体操作步骤 包括：A输入系统初始参数；Β选择图像拼接方式；C计算运动轨迹；D数据采集；Ε图像拼 接。7. 根据权利要求1所述的化成像的扫描方法，其特征在于，所述载物台在空间Η维方 向上做平移运动，具体包括： 所述载物台利用Ζ轴方向的运动调整待测物体的放大比，并利用X、y轴方向的运动实 现插补的圆形轨道运动或其他运动方式，完成对所述待测物体的分块扫描投影。8. 根据权利要求1所述的化成像的扫描方法，其特征在于，所述平板探测器的平面始 终与所述X射线源在所述平板探测器的中必射束相垂直，且所述平板探测器与所述载物台 的运动保持同步。
【专利摘要】本发明提出一种实现板状样品高分辨率大视野CL成像的扫描方法。本方法包括步骤：输入参数，调整并确认拼接子图像的数目及方式，数据采集过程，数据拼接，输出结果等。采用在高放大比条件下对板状样品分块扫描采集投影数据，利用正方形“田字格”或六边形“蜂窝状”方式进行图像拼接的方法，最终得到大面积板状样品的高分辨率大视野断层图像。
【IPC分类】G01N23/04
【公开号】CN105319225
【申请号】CN201410381423
【发明人】王雅霄, 魏存峰, 刘宝东, 舒岩峰, 阙介民, 王燕芳, 孟凡辉, 周俊光, 袁路路, 邵雨濛, 王哲, 李卓昕, 申善威, 魏龙
【申请人】中国科学院高能物理研究所
【公开日】2016年2月10日
【申请日】2014年8月5日