具有多束和后探测图像校正的扫描透射电子显微镜的制作方法

具有多束和后探测图像校正的扫描透射电子显微镜的制作方法
【专利摘要】实施例针对一种用于生成样品的校正图像的信息处理系统。该系统包括：探测器；存储器，该存储器可通信地耦合到探测器；以及后探测图像处理器，该后探测图像处理器可通信地耦合到存储器和探测器。配置该探测器，以探测多个运动粒子的数据，其中多个运动粒子的数据对应于样品的未校正图像，并且其中未校正图像包括散焦、像散和球面像差。配置后探测图像处理器，以至少部分地根据对多个运动粒子的探测数据的处理，生成样品的校正图像。
【专利说明】
具有多束和后探测图像校正的扫描透射电子显微镜
技术领域
[0001] 本公开一般地涉及在显微镜中生成高分辨率图像。更具体地说，本公开涉及用于 校正电子显微镜探测到的图像中的错误的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 与光显微镜不同，电子显微镜利用与样品相互作用的迅速运动的细电子束观测物 体。因为电子的波长最高能够比可见光子的波长短1〇〇,〇〇〇倍，所以电子显微镜具有比光显 微镜高的分辨能力，并且能够揭示较小物体的结构。例如，透射电子显微镜能够实现0.50埃 以上的分辨率和高达约10，〇〇〇,〇〇〇被的放大率。相反，典型的光显微镜因为衍射而被限制 到200纳米的分辨率和低于2000倍的有效放大率。
[0003] 在传统的电子显微镜配置中，电子由电子源发出。当电子从电子源通过高真空室 运动时，电子由一系列电磁透镜聚焦成束并保持。该束中的电子碰撞样品，并且被样品吸 收、散射或者穿过样品。因为电子以各种方式穿透样品的不同区域，所以能量和/或者相位 发生变化的不同数量的电子穿过这些区域。碰撞样品的电子由探测器采集，探测器有效捕 获样品的图像。
[0004] 现有的显微镜为了有效运行，必须小心控制形成图像的照射。对于现有电子显微 镜，除了保持聚焦，通常还必须操控电子束，以对在图像捕获和探测之前可能引入的像散和 球面像差进行校正。为了保持聚焦并且在图像探测之前对像散和球面像差进行校正而操控 束通常要求周期性的人干预来手动调节电子显微镜，可能同时要求在显微镜内提供昂贵的 附加硬件和/或者软件功能。

【发明内容】

[0005] 实施例针对一种用于生成样品的校正图像的信息处理系统。该系统包含:探测器； 存储器，该存储器可通信地耦合到探测器；以及后探测图像处理器，该后探测图像处理器可 通信地耦合到存储器和探测器。配置该探测器，以探测多个运动粒子的数据，其中多个运动 粒子的数据对应于样品的未校正图像，并且其中未校正图像包含散焦、像散和球面像差。配 置后探测图像处理器，以至少部分地根据对多个运动粒子的探测数据的处理，生成样品的 校正图像。
[0006] 实施例针对一种用于生成样品的校正图像的信息处理系统。该系统包含:探测器； 存储器，该存储器可通信地耦合到探测器；以及后探测图像处理器，该后探测图像处理器可 通信地耦合到存储器和探测器。配置该系统，以执行包含如下的方法:探测器探测多个运动 粒子的数据;其中多个运动粒子的数据对应于样品的未校正图像，并且其中未校正图像包 含散焦、像散和球面像差。该方法还包含后探测图像处理器至少部分地根据对多个运动粒 子的探测数据的处理，生成样品的校正图像。
[0007]实施例还针对一种用于生成样品的校正图像的计算机程序产品。该计算机程序产 品包含:非临时计算机可读存储介质，该非临时计算机可读存储介质具有嵌入的程序指令， 其中该程序指令为至少一个处理器电路可读，从而使所述至少一个处理器电路执行方法。 该方法包含接收多个运动粒子的数据，其中多个运动粒子的数据对应于样品的未校正图 像，其中样品的未校正图像包含散焦、像散和球面像差。该方法还包含至少部分地根据对多 个运动粒子的探测数据的处理，生成样品的校正图像。
[0008] 通过在此描述的技术实现附加特征和优点。在此详细描述其他实施例和方面。为 了更好地理解，请参考该描述和附图。
【附图说明】
[0009] 位于本说明书末尾的权利要求书特别指出并且清楚地要求保护被看作本公开的 主题。根据下面结合附图做出的详细描述，上述以及其他特征和优点显而易见，其中：
[0010] 图1示出根据一个或者多个实施例的云计算节点；
[0011] 图2示出根据一个或者多个实施例的云计算环境；
[0012] 图3示出根据一个或者多个实施例的抽象模型层；
[0013]图4是示出根据一个或者多个实施例的系统的简化图；
[0014] 图5是示出照射透明样品的聚焦电子束的简化图；
[0015] 图6A是示出利用单个积分探测器的稍许散焦束的简化图；
[0016] 图6B是示出利用位置敏感探测器的稍许散焦束的简化图；
[0017] 图7A是示出在没有球面像差的情况下使电子束聚焦的简化图；
[0018] 图7B是示出在有球面像差的情况下使电子束聚焦的简化图；
[0019] 图8是示出根据一个或者多个实施例的利用单个积分探测器的稍许散焦束的简化 图，其中空间电子分布(即，虚拟探测器)位于样品与单个积分探测器之间；
[0020] 图9是示出根据一个或者多个实施例的多电子束配置的简化图；
[0021] 图10是根据一个或者多个实施例在对于散焦、像散和球面像差校正图像时可以使 用的等式；
[0022] 图11是示出根据一个或者多个实施例的方法的流程图；以及 [0023]图12是根据一个或者多个实施例的计算机程序产品。
[0024]在所公开的实施例的附图和下面的详细描述中，对附图所示的各种元件标注3个 或者4个数字参考编号。每个参考编号的最左数字对应于第一次示出其元件的图。
【具体实施方式】
[0025]现在，将参考有关图描述本公开的各种实施例。在不脱离本公开的范围内的情况 下，可以设想替换实施例。请注意，在下面的描述和附图中，说明了位于元件之间的各种连 接。除非另有说明，这些连接可以是直接的，也可以是间接的，并且本公开不旨在局限于该 方面。因此，实体的耦合可以指直接连接或者间接连接。
[0026]首先应当理解，尽管本公开包括关于云计算的详细描述，但其中记载的技术方案 的实现却不限于云计算环境，而是能够结合现在已知或以后开发的任何联网的或其它类型 的计算环境而实现。此外，尽管本公开包含针对透射电子显微镜的实施例，但其中记载的技 术方案的实现也可以应用于其他类型的显微镜，包括基于光的显微镜，只要需要校正包括 但并不局限于散焦、像散和/或者球面像差的图像分辨率缺陷。
[0027]云计算是一种服务交付模式，用于对共享的可配置计算资源池进行方便、按需的 网络访问。可配置计算资源是能够以最小的管理成本或与服务提供者进行最少的交互就能 快速部署和释放的资源，例如可以是网络、网络带宽、服务器、处理、内存、存储、应用、虚拟 机和服务。这种云模式可以包括至少五个特征、至少三个服务模型和至少四个部署模型。 [0028] 特征包括：
[0029]按需自助式服务:云的消费者在无需与服务提供者进行人为交互的情况下能够单 方面自动地按需部署诸如服务器时间和网络存储等的计算能力。
[0030] 广泛的网络接入:计算能力可以通过标准机制在网络上获取，这种标准机制促进 了通过不同种类的瘦客户机平台或厚客户机平台（例如移动电话、膝上型电脑、个人数字助 理PDA)对云的使用。
[0031] 资源池:提供者的计算资源被归入资源池并通过多租户(multi-tenant)模式服务 于多重消费者，其中按需将不同的实体资源和虚拟资源动态地分配和再分配。一般情况下， 消费者不能控制或甚至并不知晓所提供的资源的确切位置，但可以在较高抽象程度上指定 位置(例如国家、州或数据中心），因此具有位置无关性。
[0032] 迅速弹性:能够迅速、有弹性地(有时是自动地)部署计算能力，以实现快速扩展， 并且能迅速释放来快速缩小。在消费者看来，用于部署的可用计算能力往往显得是无限的， 并能在任意时候都能获取任意数量的计算能力。
[0033] 可测量的服务：云系统通过利用适于服务类型（例如存储、处理、带宽和活跃用户 帐号）的某种抽象程度的计量能力，自动地控制和优化资源效用。可以监测、控制和报告资 源使用情况，为服务提供者和消费者双方提供透明度。
[0034]服务模型如下：
[0035]软件即服务(SaaS):向消费者提供的能力是使用提供者在云基础架构上运行的应 用。可以通过诸如网络浏览器的瘦客户机接口（例如基于网络的电子邮件)从各种客户机设 备访问应用。除了有限的特定于用户的应用配置设置外，消费者既不管理也不控制包括网 络、服务器、操作系统、存储、乃至单个应用能力等的底层云基础架构。
[0036]平台即服务(PaaS):向消费者提供的能力是在云基础架构上部署消费者创建或获 得的应用，这些应用利用提供者支持的程序设计语言和工具创建。消费者既不管理也不控 制包括网络、服务器、操作系统或存储的底层云基础架构，但对其部署的应用具有控制权， 对应用托管环境配置可能也具有控制权。
[0037]基础架构即服务(IaaS):向消费者提供的能力是消费者能够在其中部署并运行包 括操作系统和应用的任意软件的处理、存储、网络和其他基础计算资源。消费者既不管理也 不控制底层的云基础架构，但是对操作系统、存储和其部署的应用具有控制权，对选择的网 络组件(例如主机防火墙)可能具有有限的控制权。
[0038] 部署模型如下：
[0039]私有云：云基础架构单独为某个组织运行。云基础架构可以由该组织或第三方管 理并且可以存在于该组织内部或外部。
[0040]共同体云:云基础架构被若干组织共享并支持有共同利害关系(例如任务使命、安 全要求、政策和合规考虑）的特定共同体。共同体云可以由共同体内的多个组织或第三方管 理并且可以存在于该共同体内部或外部。
[0041]公共云:云基础架构向公众或大型产业群提供并由出售云服务的组织拥有。
[0042] 混合云：云基础架构由两个或更多部署模型的云（私有云、共同体云或公共云）组 成，这些云依然是独特的实体，但是通过使数据和应用能够移植的标准化技术或私有技术 (例如用于云之间的负载平衡的云突发流量分担技术)绑定在一起。
[0043]云计算环境是面向服务的，特点集中在无状态性、低耦合性、模块性和语意的互操 作性。云计算的核心是包含互连节点网络的基础架构。
[0044]现在参考图1，其中显示了云计算节点的一个例子。图1显示的云计算节点10仅仅 是适合的云计算节点的一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。 总之，云计算节点10能够被用来实现和/或执行以上所述的任何功能。
[0045] 云计算节点10具有计算机系统/服务器12,其可与众多其它通用或专用计算系统 环境或配置一起操作。众所周知，适于与计算机系统/服务器12-起操作的计算系统、环境 和/或配置的例子包括但不限于：个人计算机系统、服务器计算机系统、瘦客户机、厚客户 机、手持或膝上设备、基于微处理器的系统、机顶盒、可编程消费电子产品、网络个人电脑、 小型计算机系统、大型计算机系统和包括上述任意系统的分布式云计算技术环境，等等。
[0046] 计算机系统/服务器12可以在由计算机系统执行的计算机系统可执行指令(诸如 程序模块)的一般语境下描述。通常，程序模块可以包括执行特定的任务或者实现特定的抽 象数据类型的例程、程序、目标程序、组件、逻辑、数据结构等。计算机系统/服务器12可以在 通过通信网络链接的远程处理设备执行任务的分布式云计算环境中实施。在分布式云计算 环境中，程序模块可以位于包括存储设备的本地或远程计算系统存储介质上。
[0047] 如图1所示，云计算节点10中的计算机系统/服务器12以通用计算设备的形式表 现。计算机系统/服务器12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元 16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。
[0048] 总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器， 外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举 例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构（ISA)总线，微通道体系结构(MAC) 总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。
[0049] 计算机系统/服务器12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是能 够被计算机系统/服务器12访问的任意可获得的介质，包括易失性和非易失性介质，可移动 的和不可移动的介质。
[0050] 系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取 存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。计算机系统/服务器12可以进一步包括其它可移 动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于 读写不可移动的、非易失性磁介质（图1未显示，通常称为"硬盘驱动器"）。尽管图1中未示 出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如"软盘"）读写的磁盘驱动器，以及对可移动 非易失性光盘(例如⑶-ROM, DVD-ROM或者其它光介质）读写的光盘驱动器。在这些情况下， 每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。存储器28可以包括至少一 个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行 本发明各实施例的功能。
[0051 ]具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40,可以存储在存储器28中，这 样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序 数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行 本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。
[0052]计算机系统/服务器12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显 示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该计算机系统/服务器12交互的设备通 信，和/或与使得该计算机系统/服务器12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设 备（例如网卡，调制解调器等等）通信。这种通信可以通过输入/输出（I/O)接口 22进行。并 且，计算机系统/服务器12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络（例如局域网 (LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网）通信。如图所示，网络适配器20通过总线 18与计算机系统/服务器12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，其它硬件和/或软 件模块可以与计算机系统/服务器12-起操作，包括但不限于:微代码、设备驱动器、冗余处 理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。
[0053] 现在参考图2,其中显示了示例性的云计算环境50。如图所示，云计算环境50包括 云计算消费者使用的本地计算设备可以与其相通信的一个或者多个云计算节点10,本地计 算设备例如可以是个人数字助理(PDA)或移动电话54A，台式电脑54B、笔记本电脑54C、电子 显微镜系统54D和/或汽车计算机系统54N。云计算节点10之间可以相互通信。可以在包括但 不限于如上所述的私有云、共同体云、公共云或混合云或者它们的组合的一个或者多个网 络中将云计算节点10进行物理或虚拟分组（图中未显示）。这样，云的消费者无需在本地计 算设备上维护资源就能请求云计算环境50提供的基础架构即服务（IaaS)、平台即服务 (PaaS)和/或软件即服务（SaaS)。应当理解，图2显示的各类计算设备54A-N仅仅是示意性 的，云计算节点10以及云计算环境50可以与任意类型网络上和/或网络可寻址连接的任意 类型的计算设备(例如使用网络浏览器)通信。
[0054]现在参考图3,其中显示了云计算环境50(图2)提供的一组功能抽象层。首先应当 理解，图3所示的组件、层以及功能都仅仅是示意性的，本发明的实施例不限于此。如图3所 示，提供下列层和对应功能：
[0055] 硬件和软件层60包括硬件和软件组件。硬件组件的示例包括:大型机16;基于RISC (精简指令集计算机)基础架构的服务器62;服务器63;刀片式服务器64;存储设备65;以及 网络和联网组件66。在一些实施例中，软件组件包括网络应用服务器软件67和数据库软件 68 〇
[0056]虚拟层70提供一个抽象层，该层可以提供下列虚拟实体的例子:虚拟服务器71、虚 拟存储72、虚拟网络73(包括虚拟私有网络）、虚拟应用和操作系统74,以及虚拟客户端75。 [0057]在一个示例中，管理层80可以提供下述功能：资源供应功能81:提供用于在云计算 环境中执行任务的计算资源和其它资源的动态获取;计量和定价功能82:在云计算环境内 对资源的使用进行成本跟踪，并为此提供帐单和发票。在一个例子中，该资源可以包括应用 软件许可。安全功能:为云的消费者和任务提供身份认证，为数据和其它资源提供保护。用 户门户功能83:为消费者和系统管理员提供对云计算环境的访问。服务水平管理功能84:提 供云计算资源的分配和管理，以满足必需的服务水平。服务水平协议(SLA)计划和履行功能 85:为根据SLA预测的对云计算资源未来需求提供预先安排和供应。
[0058]工作负载层90提供云计算环境可能实现的功能的示例。在该层中，可提供的工作 负载或功能的示例包括:地图绘制与导航91;软件开发及生命周期管理92;虚拟教室的教学 提供93;数据分析处理94;交易处理95;以及用于支持根据本公开的一个或多个实施例进行 探测后图像校正的模块96。
[0059]现在更详细描述本公开的【背景技术】，如本说明书的前面所述，电子显微镜是将加 速电子作为照射源的显微镜。因为电子的波长能够比可见光光子的波长短高达100,000倍， 所以电子显微镜能够具有比光显微镜到的分辨力并且能够揭示较小物体的结构。例如，透 射电子显微镜能够实现优于0.5埃的分辨力和高达约10,000,000倍的放大率。相反，典型的 光显微镜因为衍射而被限制到200纳米的分辨率和低于2000倍的有效放大率。电子显微镜 的典型配置包括静电透镜和/或者电磁透镜，以控制电子束并且使其聚焦，从而形成图像。 利用专用数码相机或者抓帧器捕获图像，现代电子显微镜生成显微图。电子光学透镜是对 光学光显微镜的透镜的玻璃透镜的模拟。电子显微镜用于研究包括微生物、细胞、大分子、 活检样品、金属和晶体的广大范围的生物和无机样本的超微结构。在工业上，电子显微镜常 常用于质量控制和故障分析。
[0060] 原始形式的电子显微镜，即，透射电子显微镜（TEM)利用高压电子束生成图像。电 子束由电子枪生成，电子枪常常装配有作为电子源的钨丝阴极。电子束通常由相对于阴极 处于+100keV(40至400keV)的阳极加速，由静电和电磁透镜聚焦，并且通过样本透射，电子 部分地透过该样本，并且部分地使其散射离束。当电子束从样本出射时，电子束承载关于被 显微镜的物镜系统放大的样本的结构的信息。通过将放大的电子图像投影到涂敷有诸如硫 化锌的磷光体或者闪烁体材料的荧光屏上，可以看到该信息（该"图像"）的空间变化。作为 一种选择，通过利用电子束曝光照相底片或者照相底板，能够用照相记录图像，或者高分辨 率磷光体可以通过透镜光学系统或者光纤光导管耦合到CCD(电荷耦合器件)照相机的传感 器，或者可以由位于电子显微镜真空系统中的CCD或者DMOS照相机的直接电子探测来记录 图像。C⑶或者CMOS照相机探测到的图像可以显示于监视器或者计算机上。
[0061] 扫描电子显微镜(SEM)是一种通过利用聚焦电子束扫描其生成样品的图像的电子 显微镜。电子与样品中的原子相互作用，生成能够探测到并且含有关于样品表面形貌和成 份的信息的各种信号。电子束通常以光栅扫描模式扫描，并且束位置与探测信号组合，以生 成图像。SEM能够实现优于1纳米的分辨率。能够在高真空、低真空、干燥条件下(环保SEM中） 和大低温范围或者大高温范围中观测样本。
[0062] SEM中的常见探测模式是电子束激发原子发出二次电子。通过扫描样品并且探测 二次电子，创建显示表面形貌或者其他空间变化(诸如成份变化）的图像。分辨率受限于显 微镜使电子束良好聚焦的能力以及显微镜系统中的机械和电子不稳定性，使电子束良好聚 焦受限于散焦、像散和球面像差。
[0063] 扫描透射电子显微镜(STEM)将TEM和SEM的工作原理组合在一起。与任何透射照射 方案相同，电子穿过足够薄的样本。然而，STEM与传统TEM的区别在于，使电子束聚焦为小 斑，该小斑以光栅方式在样品上扫描。束在样品上光栅扫描使得这些显微镜适合诸如利用 散能X射线(EDX)光谱学、电子能耗谱学(EELS)和环形暗场成像(ADF)来映射的分析技术。能 够同时获得这些信号，使得图像与定量光谱学数据直接相关。
[0064]利用STEM和大角度探测器，能够形成原子级分辨率图像，在该原子级分辨率图像 中，衬比与原子数直接有关(z衬比图像）。可直接判读的z衬比图像是利用大角度探测器成 像的STEM的吸引人特征。这与传统高分辨率电子显微镜技术不同，传统高分辨率电子显微 镜采用相衬，并且因此，通常生成要求通过与图像模拟进行比较判读的结果。通常，STEM是 装备有附加扫描线圈、探测器和所需电路系统的传统透射电子显微镜。然而，也制造专用 STEM。
[0065]为了使任何显微镜都成功捕获高分辨率图像，必须仔细对准、调节和聚焦成像系 统，该成像系统包括照明光学器件、物镜和包含投影透镜的后样本透镜以及转向和校正光 学器件。对于公知的电子显微镜，除了保持聚焦，捕获高分辨率图像还要求经过多次迭代控 制电子束，以校正在图像探测和捕获之前引入的像散和球面像差误差。控制束以保持聚焦 并且校正在图像探测之前引入的像散和球面像差通常要求周期性地人干预来调节电子显 微镜，同时要求在显微镜本身内设置可能昂贵的附加硬件和/或者软件功能。
[0066] 本公开一般地涉及在电子显微镜内生成高分辨率图像。如本公开中使用的，高分 辨率图像是未出现选择缺陷（例如，散焦、像散或者球面像差）的图像。在本公开中，术语未 校正图像指出现选择误差的图像，而术语校正图像指未出现选择误差的图像。本公开还涉 及用于校正通过电子显微镜获得的图像中的选择误差的系统和方法。在探测到的未校正图 像中可能出现的选择误差包含但并不局限于散焦、像散和球面像差。根据一个或者多个实 施例，聚焦电子束在样品上照射小斑。该斑可以是最终图像上的一个像素。通过扫描电子束 或者样品，一次一个像素地获取图像。在公知的STEM仪中，用于形成图像的信号由样品发射 的电子的全部或者一些选择部分构成。探测器通过方位角和极角的一些范围积分。在在此 公开的系统中，电子束聚焦在靠近图像面的平面中，但是正好从图像面散焦，使得观测到的 图像既含有实空间信息，又含有角空间信息。通过获取每个图像像素的实空间信息和角空 间信息，对于散焦、像散和球面像差，能够校正、后探测（即，完成了数据采集之后)未校正图 像。重要的是，最终图像分辨率能够比因为散焦、像散和球面像差而增宽的照射电子束的轮 廓好。
[0067] 在一个或者多个实施例中，本公开的后探测校正系统和方法可以应用于入射到样 品上的电子束阵列。对于每个电子束，探测器获取"N" X "M"（NXM)图像，该"N" X "M"（NXM) 图像是具有N行和M列的矩阵。对于该NXM图像中的每个像素，测量图像密度。每个电子束承 受误差，包括但并不局限于散焦、像散和球面像差，从而对于每个电子束，在探测器上采集 未校正图像。利用本公开的后探测校正系统和方法，校正利用每个电子束获得的未校正图 像，以获得校正过散焦、像散和球面像差的图像。由利用电子束阵列获得的所有未校正图像 构建的最终校正图像由对每个电子束获得的校正图像合成。请注意，尽管本公开包含针对 透射电子显微镜的实施例，但其中记载的技术方案的实现也可以应用于其他类型的显微 镜，包含基于光的显微镜，只要需要校正包含但并不局限于散焦、像散和/或者球面像差的 图像分辨率缺陷。
[0068] 现在回到更详图，其中类似的参考编号指类似的元件，图4是示出根据一个或者多 个实施例的系统400的图。系统400包含如图所示配置和排列的：显微镜402、后探测处理器 430、校正图像432和ζ?50(也如图2所不）。显微镜402可以实现为尚真空室电子显微镜，该尚 真空室电子显微镜包含如图所示配置和排列的：电子源404、电子406、第一组静电和/或者 多次聚焦透镜408、（各）电子束414和探测器416。配置探测器416,以探测形成(各）电子束的 运动粒子并且生成运动粒子的数据。未校正图像418可以由运动粒子的数据求得。电子显微 镜402可以以多种模式工作，包含但并不局限于:TEM、SEM或者STEM模式。云50可以补充、支 持或者替换后探测图像处理器430和校正图像432的一些或者全部功能。此外，后探测图像 处理器430和校正图像432的一些或者全部功能可以实现为云50的节点10(图1和2所示的）。 云50是可以用于实现本公开的一个或者多个实施例的联网计算环境的一个示例。如在本说 明书的前面所述，应当理解，尽管本公开包含关于云计算的详细描述，但其中记载的技术方 案的实现并不局限于云计算环境。相反，本公开的实施例能够结合现在已知的或者之后开 发的任何联网类型的或者其他类型的计算环境实现。此外，尽管对于本公开的技术方案应 用于基于光的显微镜的配置，源404生成电子，但是电子可以是能够用于生成样品的图像的 任何其他运动粒子。
[0069] 在运行中，电子显微镜402容纳于高真空室中。电子406由电子源404发出，并且当 发出的电子406从电子源404通过电子显微镜402移动时，电子由第一组静电和/或者电磁透 镜408聚焦为一个或者多个束410并且被保持。束410中的电子碰撞样品412,并且或者被样 品412吸收、被样品412散射或者穿过样品412。因为电子以各种方式穿透样品的不同区域， 不同数量的电子穿过这些区域。已经碰撞样品412的电子由探测器416采集，该探测器416有 效捕获样品412的未校正图像418。后探测图像处理器430接收未校正图像418的数据，并且 处理其，以对未校正图像418校正包含但并不局限于散焦、像散和球面像差的束误差参数。 后探测图像处理器430输出校正图像432,该校正图像432是后探测图像处理器430校正过包 含但并不局限于散焦、像散和球面像差的束误差参数的未校正图像418。如在本说明书的前 面所述，云50可以补充、支持或者替换后探测图像处理器430和校正图像432中的一些或者 全部功能。此外，后探测图像处理器430和校正图像432中的一些或者全部功能可以实现为 云50的节点10(图1和2所示）。
[0070] 现在回到本公开的一个或者多个实施例的工作原理的更详细描述，图5是示出被 加速从而以图解表不为形成电子束410A的多个射线504A、504B、504C的图形传播的多个电 子的简化图。电子束410A聚焦到透明样品412A上的点502。为了便于说明，图5中示出3个射 线504六、5048、504(：，然而，应当理解，可以采用任意数量的射线和加速电子传播的任何图形 (射线之外），而不脱离本公开的范围。如果电子束完美地聚焦在点502上，则可以利用光栅 扫描方法一次一个像素地采集通过样品412A的点502的电子，从而形成样品412A的高分辨 率图像(未示出）。
[0071] 图6A是示出通过样品412B到达单个积分探测器416A的稍许散焦电子束410B(具有 射线504D、504E、540F)的简化图。如图6A所示，电子束410B聚焦在样品412B的下面，使得电 子束41OB照射样品412B的区域60 2。如果电子束41OB聚焦在样品412下面，如图6A所示，则穿 过样品412B的电子穿过样品412A的区域602。因此，在区域602上平均积分探测器416A收到 的信息，这样导致在探测器(未示出）处利用光栅扫描方法由散焦电子束410B形成的样品 412A的图像(未示出）的分辨率下降。
[0072]图6B是示出穿过样品412B到达位置敏感探测器416B的稍许散焦束410B(具有射线 504D、504E、540F)的简化图。图6B示出与图6A相同的几何结构，但是采用了位于样品412B后 面预定距离的位置敏感探测器416B，使得可以在探测器416B的平面上采集空间分布的电 子。图6B不出空间分布中的3个不同位置，这3个不同位置在图6B中被标注为1、2和3。位置1 位于束410B的轴线（即，射线504E)的中心，并且从样品412B上的照明区域602的中心起始。 然而，位置2从相对于照明区域602的中心偏移的样品412B上的位置（即，射线504F)起始。位 置3也从相对于照明区域602偏移的样品412B上的位置（即，射线504D)起始，但是与位置2的 方向不同并且量不同。
[0073]尽管为了便于说明图6B示出绘出图的纸张的平面中的空间分布，但是所示的原理 适用于与所示平面垂直的方向。在探测器416B的平面中，根据等式(Xs，Ys) = (D/(D+L)) (Xd， 丫'坐标为⑴^撤电子与样品坐标⑶上戌联以中下标"^'代表样品^标"^'代表探 测器，并且示为无下标的大写字母"D"代表从电子束410B的点502到样品412B的散焦距离， 并且"L"是从样品到探测器的距离。散焦距离(D)能够是正的（即，电子束410B聚焦在样品 412B的前面），也能够是负的（即，电子束410B聚焦在样品412B的后面）。
[0074]电子探测器416B获取探测器平面中电子强度P(N，M)的NXM矩阵。具有l〈i〈N和l〈j 〈Μ的每个探测器像素 P(i，j)对应于特定样品坐标(XS，YS)。因为散焦、像散和球面像差，所以 事先不知道探测器像素 P(i，j)与样品坐标(Xs，Ys)之间的关系，但是该关系以直接数学方式 取决于散焦、像散和球面像差。因此，当确定散焦、像散和球面像差时，能够将像素强度P(i， j)赋予相应样品位置(Xs，Ys)，并且能够在样品平面上构造图像强度的相关映射I(XsJs)。 该映射适用于探测器中的每个像素。如果电子束的位置相对于样品发生变化(或者通过扫 描电子束或者通过移动样品），则能够对该新位置获取新探测器强度映射P(N，M)，并且能够 对电子束相对于样品的新位置构建新强度映射I(X s，Ys)。在空间上将不同电子束的或者样 品位置的强度映射I(Xs，Ys)相加，以获得整个样品的实空间图像。如果散焦D的选择不正确， 则加在一起的部分图像将不适当地重叠在合成图像中，即，部分图像的重叠区域离焦。通过 改变散焦D，可以观察到合成图像是D的函数，并且确定部分图像的重叠区域位于焦点的散 焦D。因此，在获取了该数据集之后，利用运行于实现所公开的后探测图像校正系统和方法 的后探测图像处理器430(图4所示)上的软件算法能够使图像聚焦。观察计算机屏幕上的图 像并且以交互方式调节散焦D的人员能够执行聚焦。利用采用适当数值测量确定最佳散焦D 的计算机算法也可以执行聚焦。
[0075]为了定义球坐标系，必须在空间中选择两个正交方向（即，顶点和方位基准）和原 点。这些选择确定含有原点并且垂直于顶点的基准面。然后，如下定义点的球面坐标:半径 或者径向距离是从原点到该点的欧几里得距离;倾角(或者极角)是顶点方向与原点和该点 限定的线段之间的角度;并且方位(或者方位角)是在基准面上从方位基准方向到由原点和 该点限定的线段的正交投影测量的带符号角度。
[0076]通常，像散是因为散焦距离D对于方位角不是常数发生。为了比较，在光学系统中， 通过仔细涉及镜头系统，通常能够消除像散。在电子显微镜中，始终存在像散。解决像散的 公知配置要设置显微镜的操作员在图像探测/获取之前必须调节的特殊光学元件。本公开 的一个或者多个实施例采用存在像散时的观察，其对应于取决于方位中的散焦D，即，d(cp)。 因此，所公开的后探测图像校正系统和方法既校正像散又校正散焦的应用在计算方面比其 自身校正散焦显著困难。
[0077]所公开的后探测图像校正系统和方法既校正像散又校正散焦的示例性应用如下 进行。对于样品412B上的像素位置P(N，M)的"N"X"M"矩阵，获取了探测器平面中的电子分 布后，探测器416B现在已经获取样品412B的散焦和像散图像(例如，图4所示的未校正图像 418)。具有I〈i〈N和I〈 j〈M的每个探测器像素 P(i，j)对应于特定样品坐标(Xs，Ys)。因为散焦、 像散和球面像差，所以探测器像素 p(i，j)与样品坐标(Xs，Ys)之间的关系不是事先已知的， 但是其以直接数学方式取决于散焦、像散和球面像差。因此，当确定散焦、像散和球面像差 时，能够将像素强度p(i，j)赋予相应样品位置(Xs，Ys)，并且能够在样品平面上配置图像强 度的相关映射I(Xs，Ys)。该映射适用于探测器中的每个像素。如果电子束的位置相对于样品 发生变化(或者通过扫描电子束或者通过移动样品），则能够对该新位置获取新探测器强度 映射P(N，M)，并且能够对电子束相对于样品的新位置构建新强度映射I(XsJ s)。在空间上将 不同电子束的或者样品位置的强度映射I(Xs，Ys)相加，以获得整个样品的实空间图像。后探 测图像处理器430(图4所示的）现在调节散焦和像散图像。如果散焦D和像散d(q>)的选择不 正确，则加在一起的部分图像将不适当地重叠在合成图像中，即，部分图像的重叠区域将离 焦并且不适当地消像散。通过改变散焦D和像散d((p)，能够将图像看作散焦和(1(φ)的函数， 并且能够确定图像位于焦点并且被消像散的散焦和方位变化的散焦d((p)。因此，在获取了 该数据集之后，利用运行于实现所公开的后探测图像校正系统和方法的后探测图像处理器 430(图4所示)上的软件算法能够使图像聚焦和消像散。观察计算机屏幕上的图像并且以交 互方式调节散焦D和像散￡?(φ)的人员能够执行聚焦和消像散。利用采用适当数值测量确定 最佳散焦D和像散d(q>)的计算机算法也可以执行聚焦。
[0078]图7A是示出在没有球面像差的情况下使电子束410C聚焦的简化图，并且图7B是示 出在有球面像差的情况下使电子束410D聚焦的简化图。通常，球面像差是在光学设备（例 如，透镜、反光镜等等）中观察到的因为与光线更靠近中心入射时的折射相比，光线入射靠 近其边缘的透镜时的增大的光线折射而出现的光学效应。当进一步离开光轴的射线非常好 地聚焦时发生增大的折射。因此，球面像差导致不完美的生成图像。所有透镜都存在球面像 差缺陷。如图7B所示，样品位置处的电子束410D的强度分布因为球面像差而模糊。样品处的 电子射线5046、50纽、5041、50幻、5041(因为球面像差的位移由(^ 3给出。如果假定给定电子 束相对于光轴的角度为（9s，9y)，则在位置仏上）=((^.0^，(^.0/)处，射线将贯穿样品 412C。在探测器平面中，该同一个射线的位置由（Xd，Yd) = (Xs+L. θχ，Ys+L. θγ)给出。请注意， 在本示例中，采用小角度近似，其中tan(0)=sin(0) = 0。
[0079]如下进行所公开的用于校正球面像差和像散以及散焦的后探测图像校正系统和 方法的示例性应用。对于样品412B上的像素位置P(N，M)的"N" X "M"矩阵，获取了探测器平 面中的电子分布后，探测器416B现在已经获取样品412B的散焦和像散图像(例如，图4所示 的未校正图像418)。具有I〈 i〈N和I〈 j〈M的每个探测器像素 P (i，j)对应于特定样品坐标(Xs， Ys)。因为散焦、像散和球面像差，所以探测器像素 P(i，j)与样品坐标(Xs，Ys)之间的关系不 是事先已知的，但是其以直接数学方式取决于散焦、像散和球面像差。因此，当确定散焦、像 散和球面像差时，能够将像素强度P(i，j)赋予相应样品位置(Xs，Y s)，并且能够在样品平面 上配置图像强度的相关映射I(Xs，Ys)。该映射适用于探测器中的每个像素。如果电子束的位 置相对于样品发生变化(或者通过扫描电子束或者通过移动样品），则能够对该新位置获取 新探测器强度映射P(N，M)，并且能够对电子束相对于样品的新位置构建新强度映射I(X S， Ys)。在空间上将不同电子束的或者样品位置的强度映射I(Xs，Ys)相加，以获得整个样品的 实空间图像。后探测图像处理器430(图4所示的）现在调节包含散焦、像素和球面像差的未 校正图像。如果球面像差、散焦和像散的选择不正确，则加在一起的部分图像将不适当地重 叠在合成图像中，即，部分图像的重叠区域将离焦、像散和径向失真。通过改变球面像差系 数匕、散焦和像散，能够将图像看作Cs、散焦和像散的函数，并且能够确定图像最清晰的Cs、 散焦和像散的值。因此，在获取了该数据集之后，利用运行于实现所公开的后探测图像校正 系统和方法的后探测图像处理器430(图4所示)上的软件算法能够校正未校正图像418中的 球面像差系数C s、散焦和像散。观察计算机屏幕上的图像并且以交互方式调节Cs、散焦和像 散的人员能够执行对C s、散焦和像散的校正。利用采用适当数值测量确定匕、散焦和像散的 值的计算机算法也能够执行对匕、散焦和像散的校正。
[0080] 图8是示出利用位置敏感探测器416C的稍许散焦电子束410E的简化图，其中根据 一个或者多个实施例，空间电子分布（即，虚拟探测器802)位于样品412D与积分探测器416 之间。探测器416不必紧接着位于样品412D后面。利用适当静电或者光磁转换透镜414A或者 适当情况下的多个这种透镜，能够将希望观测空间电子分布（即，虚拟探测器802)的平面转 换为探测器平面(现实探测器416C)的物理地址。从虚拟探测器802到现实探测器416C的放 大率不需要等于1，但是能够例如大于1，如图8所示。
[0081] 在探测图像时，散焦、像散和球面像差不需要固定不变。特别是，在长时间数据探 测时，散焦和像散漂移不稀少，或者样品本身不完全平坦，使得像散随着样品位置发生变 化。因此，后探测图像处理器430可以包含使这些变量成为时间和位置(XsJ s)的函数，以在 整个视场上获得具有最佳分辨率的校正图像。尽管考虑到时间可能使得校正更复杂，但是 可以设计合并这种与时间和位置有关的校正的适当算法。尽管人能够以交互方式实现这种 与时间和位置有关的校正，但是也可以实现采用监视作为地点和时间的函数的图像分辨率 的适当计算机算法。
[0082]图9是示出根据一个或者多个实施例的配置的简化图，其中电子束410(如图4所 示)实现为多个电子束（1，2,3, . . .i)。所示的不同电子束（1，2,3,. . .i)具有不同散焦值Dh 对于X方向上和Y方向上的电子束（1，2,3,.. .i)中的每个，大型位置敏感探测器416D(例如， 适当5kX5k成像电子探测器)探测电子强度的分布。每个电子束在成像探测器416D上照射 大致圆形区域。小心，以保证相邻电子束的强度分布不重叠，然而足够靠近，以最佳利用成 像探测器。探测了多束强度分布后，或者通过一致地扫描全部电子束，或者通过移动样品 412E，所有电子束（1，2，3，... i)进入样品412E上的下一个位置。这样，对每个电子束获取 "N" X "M"（NXM)矩阵数据集，以形成每个电子束的NXM图像。如果总共存在UX V个电子束 (X方向上是U个，Y方向上是V个），则获取全部UXV个探测器图像，其中每个探测器图像包含 NXM强度分布。对于每个电子束（1，2,3，...1)，后探测图像处理器430(图4所示的）后探测 校正由电子束形成的未校正图像(例如，图4所示的未校正图像418)中的散焦、像散和球面 像差。校正了UXV个子图像(每个子图像由一个电子束形成)后，由校正图像构成最终图像。 [0083]图10是根据本公开的一个或者多个实施例，重构物面（即，对于散焦、像散和球面 像差，校正未校正的获取图像)时可以使用的等式。假定电子射线与Z轴成某个角度(在电子 束以正Z方向上传播的情况下）。通常，与0角度的射线相比，射线在X方向上和Y方向上的角 度认Λ)的位移由等式（1)给出，其中C 1。是散焦，C12a和Cm是像散(旋转45度的两个平面 中），C3Q是球面像差(在此还表示为匕）。在电子显微镜技术领域中，等式（1)是公知的。在探 测器平面中，其中d是散焦并且1是从样品到探测器的距离，采用等式(2)。在物(样品)面中， 采用等式(3)。
[0084] 对于给定物体，并且对于常数(1、1、(：123、(：1：^、(：3() = (^，从未校正探测器强度映射？ (N，M)中选择像素 P(i，j)，其中l〈i〈N和l〈j〈M。对于该像素 P(i，j)，由探测器像素几何结构 得知探测器位置(SxD，Sy D)。现在，采用等式(2)，利用散焦d、像散参数C12a和Cm以及球面像 差C3Q = Cs，能够求得。接着，将d、C12a和C12b、C3Q = Cs以及θχ和入等式(3)中，并且获 得对应于探测器像素元P(i，j)的样品坐标(sAs/)。考虑到有限的源尺寸，根据缩微源(例 如，高斯）的横向范围，可以将到(心K)和仏K)的小随机偏移(C丨）相加。对于每个探 测器像素，以像素的尺寸限制的精度，求解0K)的平均值。然后，对处于坐标(Sx's/)的 物面赋予射线的强度(如从探测器读出的，即，矩阵像素元P(i，j)的值）。对P(N，M)矩阵中具 有l〈i〈N和l〈j〈M的每个像素 P(i，j)重复该处理。现在已知(1、(：123、(^，(：3() = (^的估计值的物 面中的反向转换强度分布。对下一个束位置重复该过程，直到覆盖所有束位置。将物面中的 所有反向转换强度分布相加，以获得反向转换图像。
[0085] 在连续束位置重叠的情况下，如果已经对(1、(：123、(：1：^，(：3() = (^估计了正确值，则重 构物面必须在重叠区域内赋予相同结果。如果这些估计值不正确，则在重构物面中仍存在 缺陷和失真，并且必须进行新估计。然后，能够迭代地减小重构物面中的失真，直到将重叠 区域中的差异降低到最小。在本公开的多束配置中，对每个束应用该处理。
[0086] 图11是示出根据一个或者多个实施例的方法1100的流程图。通常，电子束不确切 聚焦在样品平面中。此外，存在像散和球面像差。探测到形成未校正图像的数据后，方法 1100可以应用于校正全部3个缺陷(散焦、像散和球面像差）。方法1100在方框1102从对给定 选择的散焦、像散d(q>)和球面像差系数匕形成样品坐标的空间强度映射开始。在方框1104， 在空间上将强度映射相加，以获得具有实空间和角空间信息的样品的未校正图像。如果散 焦、像散d(cp)和球面像差系数匕的选择不正确，则图像模糊。通过改变散焦和像散d(cp)以及 球面像差系数C s，能够观察到作为d(q>)和Cs的函数的图像，并且可以确定图像最清晰的 d(cp)和Cs的值。因此，至少部分地根据对探测到的未校正图像的实空间和角空间信息的处 理，方框1106采用探测到的未校正图像的实空间和角空间信息求得样品的校正图像。观察 计算机屏幕上的图像并且以交互方式调节散焦、像散d((p>和球面像差系数匕的人员能够执 行校正散焦、像散d(q>):和球面像差系数匕。利用采用适当数值测量确定散焦和像散d(cp)以 及球面像差系数匕值的计算机算法能够执行校正散焦、像散d((p)和球面像差系数C s。
[0087] 因此，由上面的描述和示图能够看出本公开的一个或者多个实施例提供技术特征 和好处。本公开的系统和方法尤其适合但并不局限于获取具有小至几纳米的生物组织样品 或者包含半导体电路的样品的其他纳米结构的有机样品或者无机样品的空间分辨率的图 像。本公开的系统和方法还可以应用于光显微镜，其中光学系统含有显著散焦和/或者像散 和/或者球面像差。因为系统对图像的每个像素获取探测器强度分布的2D图像，所以获取非 常大的数据集。这些数据集可以存储于探测器计算机系统上，其中也可以执行后探测校正。 作为一种选择，可以将数据集传递到另一个计算机系统或者数据服务器，并且之后可以在 不同地址和不同计算系统中执行后探测校正。可以在云计算系统中（例如，图2和4所示的云 50)执行校正，并且校正图像可以返回该图像的原始创作者，也可以存储于云计算系统中， 还可以传递到另一方。可以将大连校正图像合成，以形成诸如（但并不局限于）纳米级材料 和设备或者生物组织的复杂3D结构的3D合成图像。
[0088]此外，本公开中使用多个并行束显著减少总图像探测/获取时间。例如，如果使用 16 X 16束阵列（256个电子束），则在每个电子束中的电子电流与在单个电子束中能够实现 的电子电流相同的情况下，可以将探测时间缩短256倍。如果要求的视场是IX 1_2,则电子 束既能够在X方向上又能够在Y方向上隔开1000/16 = 62.5微米。能够以包含但并不局限于 方形阵列或者六边形矩阵的各种方式组合电子束。利用标准IC(集成电路)和MEMS(微机电 系统)微制造技术能够在单片芯片上制造多束电子源。在源与样品之间没有束交叉的情况 下，电子源到样品的距离可以保持在最低（例如，1 一5cm)，从而将空间电荷效应降低到最 低。然而，其他实施例也是可能的，并且在此不排除其他实施例。根据本公开的技术方案，电 子束可以但不必单独聚焦或者消像散。完成了数据校正后，校正每个束的散焦和像散。对于 8k X 8k成像探测器，至多32 X 32(具有对每个束可用的约250 X 250个像素来测量探测器平 面中的强度分布)的电子束阵列适宜。因此，能够改善实现一个或者多个公开实施例的计算 机系统的操作。
[0089]现在参考图12,一般地示出根据实施例包含计算机可读存储介质1202和程序指令 1204的计算机程序产品1200。
[0090] 本发明可以是系统、方法和/或者计算机程序产品。计算机程序产品可以包含计算 机可读存储介质（或者介质），该计算机可读存储介质上面有计算机可读程序指令，用于使 处理器执行本发明的各方面。
[0091] 计算机可读存储介质能够是能够保持并且存储供指令执行设备使用的指令的触 知设备。例如，计算机可读存储介质可用是例如但并不局限于：电子存储设备、磁存储设备、 光存储设备、电磁存储设备、半导体存储设备、或者上述的任何适当组合。计算机可读存储 介质的更具体示例的非穷尽列表包含如下：便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器 (RAM)、只读存储器(R0M)、可擦可编程只读存储器(EPROM或者闪速存储器）、静态随机存取 存储器(SRAM)、便携式光盘只读存储器(CD-ROM)、数字通用光盘(DVD)、存储棒、诸如穿孔卡 片或者指令记录在上面的凹槽中的升高结构的机械编码设备以及上述的任意适当组合。不 将如在此使用的计算机可读存储介质理解为是诸如无线电波或者其他自由传播的电磁波、 通过波导管或者其他传输介质传播的电磁波(例如，通过光纤电缆传送的光脉冲）、或者通 过导线传输的电信号的瞬变信号本身。
[0092] 在此描述的计算机可读程序指令能够从计算机可读存储介质下载到相应计算设 备/处理设备或者通过例如因特网、局域网、广域网和/或者无线网的网络下载到外部计算 机或者外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光传输光纤、无线传输、路由器、防火墙、 交换机、网关计算机和/或者边缘服务器。每个计算设备/处理设备中的网络适配器卡或者 网络接口从网络接收计算机可读程序指令并且转发该计算机可读程序指令，以存储于相应 计算设备/处理设备中的计算机可读存储介质中。
[0093]用于执行本发明的操作的计算机可读程序指令可以是汇编指令、指令集架构 (ISA)、机器指令、与机器有关的指令、微码、固件指令、状态设定数据、或者以一个或者多个 编程语言的任意组合方式编写的源代码或者目标代码，编程语言包含诸如SmalltalkX++ 等等的面向对象的编程语言以及诸如"C"编程语言或者类似编程语言的传统过程编程语 言。计算机可读程序指令完全可以在用户计算机上、作为独立软件封装部分地在用户计算 机上、部分地在用户计算机上和部分地在远程计算机上或者完全在远程计算机或者服务器 上执行。在后者情况下，远程计算机可以通过包含局域网（LAN)后者广域网（WAN)的任何类 型的网络连接到用户计算机，也可以对外部计算机执行该连接(例如，利用网络服务提供商 通过因特网）。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息个性化电子电路 系统，包含例如可编程逻辑电路系统、现场可编程门阵列(FPGA)或者可编程逻辑阵列(PLA) 的电子电路系统可以执行计算机可读程序指令，从而执行本发明的方面。
[0094] 在此参考根据本发明实施例的方法、装置(系统）和计算机程序产品的流程图和/ 或者框图描述本发明的方面。应当明白，流程图和/或者框图中的每个方框以及流程图和/ 或者框图中的方框的组合都能够由计算机可读程序指令实现。
[0095] 可以将这些计算机可读程序指令送到通用计算机、专用计算机或者其他可编程数 据处理装置的处理器，以生产机器，使得通过计算机或者其他可编程数据处理装置的处理 器执行的指令创建用于实现流程图和/或者框图中的一个或者多个方框指明的功能/动作 的方式。这些计算机可读程序指令还可以存储于能够指示计算机、可编程数据处理装置和/ 或者其他设备以特定方式工作，使得指令存储于内的计算机可读存储介质包括包含指令的 制造品的计算机可读存储介质中，该指令实现流程图和/或者框图的一个或者多个方框指 明的功能/动作的方面。
[0096] 还可以将计算机可读程序指令装载到计算机、其他可编程数据处理装置或者其他 设备上，以使得在计算机、其他可编程装置或者其他设备上执行一系列操作步骤，从而生成 计算机实现处理，使得在计算机、其他可编程装置或者其他设备上执行的指令实现流程图 和/或者框图的一个或者多个方框指明的功能/动作。
[0097] 附图中的流程图和框图示出根据本发明的各种实施例的系统、方法和计算机程序 产品的可能实现的基础架构、功能性和操作。在这方面，流程图或者框图中的每个方框可以 代表包括一个或者多个用于实现(各)特定逻辑功能的可执行指令的模块、字段或者一部分 指令。在一些替换实现中，方框中指明的功能可以不以附图中标注的顺序发生。例如，连续 示出的两个方框实际上可以基本上同时执行，根据所涉及的功能，方框有时也可以以反向 顺序执行。还请注意，框图和/或者流程图的每个方框以及框图和/或者流程图中的方框的 组合能够由执行特定功能或者动作或者执行专用硬件和计算机指令的组合的基于专用硬 件的系统实现。
[0098] 在此使用的技术术语仅出于描述特定实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如 在此使用的单数形式"一"、"一个"和"该"旨在也包括复数形式，除非上下文另外清楚地指 出。还应当明白，当在此使用时，术语"包括"、"含括"、"包含"和/或者"含有"指明存在所述 的特征、整数、步骤、操作、单元、和/或者组件，但不排除存在或者附加一个或者多个其他特 征、整数、步骤、操作、单元、和/或者部件或者其组合。
[0099] 下面的权利要求书中的所有方式或者步骤加功能单元的相应结构、材料、动作和 等同旨在包含用于实现与其他要求保护的单元组合的功能的任意结构、材料或者动作，如 具体要求保护的。处于说明和描述的目的提供本公开的描述，但是并不旨在是穷尽的或者 以所公开的形式局限于本公开。许多修改和变型对于本技术领域内的普通技术人员显而易 见，而不脱离本公开的范围和精神。为了最好地理解本公开的原理和实际应用并且为了使 得本技术领域内的其他普通技术人员理解对具有适应设想的特定用途的各种修改的各种 实施例的公开，选择并且描述了实施例。
[0100]本技术领域内的技术人员应当明白，不仅现在而且将来都可以进行各种改善和增 强，各种改善和增强落入下面的权利要求的范围内。
【主权项】
1. 一种用于生成样品的校正图像的信息处理系统，所述系统包括： 探测器； 存储器，可通信地耦合到所述探测器；以及 后探测图像处理器，可通信地耦合到所述存储器和所述探测器； 其中所述探测器配置为探测多个运动粒子的数据； 其中所述多个运动粒子的数据对应于所述样品的未校正图像，所述未校正图像包括散 焦、像散和球面像差;并且 其中所述后探测图像处理器配置为至少部分地根据对所述多个运动粒子的探测数据 的处理，生成所述样品的校正图像。2. 根据权利要求1所述的系统，其中所述后探测图像处理器包括云计算系统的节点。3. 根据权利要求1所述的系统，其中所述运动粒子包括电子。4. 根据权利要求1所述的系统，其中所述运动粒子包括光。5. 根据权利要求1所述的系统，其中所述探测器包括位置敏感探测器。6. 根据权利要求1所述的系统，其中所述未校正图像的数据包括实空间数据。7. 根据权利要求1所述的系统，其中所述未校正图像的数据包括角空间数据。8. 根据权利要求1所述的系统，其中所述样品的校正图像包括所述样品的聚焦图像。9. 根据权利要求1所述的系统，其中所述样品的校正图像包括所述样品的消像散图像。10. 根据权利要求1所述的系统，其中对于球面像差校正所述样品的校正图像。11. 根据权利要求3所述的系统，其中所述多个电子包括多个电子束。12. 根据权利要求11所述的系统，其中所述多个电子束充分地互相平行。13. 根据权利要求1所述的系统，还包括： 透镜系统，位于所述样品与所述探测器之间； 其中所述透镜系统配置为将所述多个运动粒子的空间分布平面传送到所述探测器。14. 一种用于生成样品的校正图像的信息处理系统，所述系统包括： 探测器； 存储器，可通信地耦合到所述探测器；以及 后探测图像处理器，可通信地耦合到所述存储器和所述探测器； 所述系统配置为执行包括如下的方法： 通过所述探测器探测多个运动粒子的数据； 其中所述多个运动粒子的数据对应于所述样品的未校正图像，所述未校正图像具有散 焦、像散和球面像差;并且 其中通过所述后探测图像处理器至少部分地根据对所述多个运动粒子的探测数据的 处理，生成所述样品的校正图像。15. 根据权利要求14所述的系统，其中： 所述运动粒子包括电子； 所述多个电子包括多个电子束；以及 所述多个电子束充分地互相平行。16. 根据权利要求14所述的系统，其中所述样品的校正图像包括如下中的至少一个： 所述样品的聚焦图像； 所述样品的消像散图像；以及 没有球面像差。17. 根据权利要求14所述的系统，还包括： 透镜系统，位于所述样品与所述探测器之间； 其中通过所述系统执行的所述方法还包括： 通过所述透镜系统将所述多个运动粒子的空间分布平面传送到所述探测器。18. -种用于生成样品的校正图像的计算机程序产品，所述计算机程序产品包括： 非临时计算机可读存储介质，所述非临时计算机可读存储介质具有嵌入的程序指令， 所述程序指令为由至少一个处理器电路可读，以使得所述至少一个处理器电路执行包括如 下的方法： 接收多个运动粒子的数据； 其中所述多个运动粒子的数据对应于所述样品的未校正图像，所述样品的所述未校正 图像包括散焦、像散和球面像差;并且 至少部分地根据对所述多个运动粒子的探测数据的处理，生成所述样品的校正图像。19. 根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中所述样品的所述校正图像包括如下 中的至少一个： 所述样品的聚焦图像； 所述样品的消像散图像；以及 没有球面像差。20. 根据权利要求18所述的计算机程序产品，其中所述未校正图像的数据包括如下中 的至少一个： 实空间数据；以及 角空间数据。
【文档编号】H01J37/28GK106057619SQ201610215069
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年4月8日 公开号201610215069.5, CN 106057619 A, CN 106057619A, CN 201610215069, CN-A-106057619, CN106057619 A, CN106057619A, CN201610215069, CN201610215069.5
【发明人】R.M.特罗姆普
【申请人】国际商业机器公司