一种SEM环境下建立全景立体微区图的方法与流程

本发明公开了一种SEM环境下建立全景立体微区图的方法，属于微纳技术、微纳操作技术领域。

背景技术：

材料数据库建设作为材料科学集成化研究领域的重要内容，其目的是能在大数据的背景下实现对材料研究及应用进行指导，因此迫切需求更加全面和多元的数据作为基础支撑。扫描电子显微镜(SEM)具有优秀的二维形貌成像和大视场快速扫描能力，且具备纳米级甚至亚纳米级分辨率，因此在材料科学研究领域成为常用的现代分析仪器。但是，扫描电子显微镜仅能得到研究对象在X-Y平面内的二维形貌信息，无法获取深度方向(Z向)信息，因此在三维成像及表征方面存在一定的局限性。而建立研究对象在全景模式下的立体化微区形貌图，能够对不同研究对象进行对比分析，同时扩大不同微区的立体化形貌数据和性能表征数据，从而能够完善研究对象的三维信息数据库。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种SEM环境下建立全景立体微区图的方法，解决了研究对象三维立体微区形貌图及表征数据库建立较难等问题，同时弥补了扫描电子显微镜在微区三维形貌信息获取和立体化操控的不足，而且完善了材料数据库在全景模式下的立体化微区形貌图和表征数据库。

为了达到上述目的，本发明的构思是：利用扫描电子显微镜对研究对象进行二维形貌信息扫描，将其大视场快速获取的各部位形貌图进行拼接，生成研究对象的二维全景形貌图；然后自动识别研究对象中的不同的被操作与表征目标区域，按照顺序对其依次进行编号；利用微纳操作机器人对目标区域进行操纵与表征，再利用AFM模块对其进行准确操作与表征，生成局部三维形貌图和力测试数据；最后利用大数据技术和人机交互技术建立研究对象的全景立体微区图和表征数据库。

根据上述发明构思，本发明采用下述技术方案：

一种SEM环境下建立全景立体微区图的方法，操作步骤如下：

1)将研究对象固定在扫描电镜真空腔室内的基础平台上，利用SEM的大视场成像能力对研究对象按照X轴或Y轴逐块进行快速扫描；

2)将获取的研究对象的各个部位形貌图按照序列A11、A12，…，A1n；...；An1、An2，…，Ann进行自动拼接融合处理，从而生成二维的全景形貌图；

3)对被研究对象的二维全景形貌图中的不同外形特征进行提取，从而实现自动识别并归类研究对象中的不同被操作与表征目标区域；

4)对研究对象的二维全景形貌图中的被操纵目标区域依次编号为B11、B12，…，Bnn，同时对研究对象的二维全景形貌图中的被表征目标区域依次编号为C11、C12，…，Cnn；

5)利用微纳操作机器人对被操作目标区域进行操纵，以此达到对被操作目标区域的立体化操控；

6)利用AFM模块对被表征目标区域进行精准操作和表征，从而获取局部的三维形貌图和力测试数据；

7)重复步骤5)和步骤6)，直至被操作目标区域全部进行立体化操控，同时，被表征目标区域全部获取局部的三维形貌图和力测试数据；

8)将获取到的各目标区域的数据进行融合处理，利用大数据技术和人机交互技术建立研究对象的全景立体微区图和表征数据库。

本发明与现有技术相比，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：

本发明解决了研究对象三维立体微区形貌图及表征数据库建立较难等问题，同时弥补了扫描电子显微镜在微区三维形貌信息获取和立体化操控的不足，而且完善了材料数据库在全景模式下的立体化微区形貌图和表征数据库。

附图说明

图1为在SEM环境下建立全景立体微区图的流程图。

图2为研究对象的二维全景形貌拼接示意图。

图3为纳米线特征提取、自动识别和归类编号示意图。

图4为全景立体化微区图实现流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明中的优选实施例进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。

参见图1～图4，一种SEM环境下建立纳米线全景立体微区图的方法，操作步骤如下：

1)将纳米线固定在扫描电镜真空腔室内的基础平台上，利用SEM的大视场成像能力对纳米线按照X轴或Y轴逐块进行快速扫描；

2)将获取的研究对象的各个部位形貌图按照序列A11、A12，…，A1n；...；An1、An2，…，Ann进行自动拼接融合处理，从而生成二维的纳米线全景形貌图；

3)对纳米线的二维全景形貌图中的不同外形特征进行提取，从而实现自动识别并归类研究对象中的不同被操作与表征目标区域；

4)对纳米线的二维全景形貌图中的被操纵目标区域依次编号为B11、B12，…，Bnn，同时对纳米线的二维全景形貌图中的被表征目标区域依次编号为C11、C12，…，Cnn；

5)利用微纳操作机器人对被操作目标区域进行操纵，以此达到对被操作目标区域的立体化操控；

6)利用AFM模块对被表征目标区域进行精准操作和表征，从而获取局部的三维形貌图和力测试数据；

7)重复步骤5)和步骤6)，直至被操作目标区域全部进行立体化操控，同时，被表征目标区域全部获取局部的三维形貌图和力测试数据；

8)将获取到的各目标区域的数据进行融合处理，利用大数据技术和人机交互技术建立研究对象的全景立体微区图和表征数据库。

本发明的实施例主要针对纳米线进行全景立体微区图构建，从而弥补了扫描电子显微镜在微区三维形貌信息获取和立体化操控的不足，而且完善了纳米线数据库在全景模式下的立体化微区形貌图和表征数据库。