校正掃描電鏡 (SEM) 圖像中的失真是獲取高質(zhì)量成像的關(guān)鍵步驟，尤其在進(jìn)行定量分析或高精度測(cè)量時(shí)尤為重要。SEM 圖像中的失真通常來(lái)源于儀器系統(tǒng)、樣品和成像條件。以下是校正常見(jiàn)失真的方法和流程：

1. 識(shí)別失真類(lèi)型

1.1 幾何失真

放大率失真：在 X 或 Y 方向的放大比例不一致，導(dǎo)致圖像比例失真。

非線性失真：掃描場(chǎng)中不同位置的比例和形狀發(fā)生變化（例如枕形或桶形失真）。

1.2 動(dòng)態(tài)失真

漂移失真：由于樣品或電子束漂移，圖像顯示為拉伸或模糊。

掃描失真：掃描速率波動(dòng)導(dǎo)致行間錯(cuò)位。

1.3 電荷積累失真

在導(dǎo)電性較差的樣品上，電荷堆積會(huì)改變電子束路徑，導(dǎo)致局部區(qū)域圖像模糊或偏移。

2. 儀器校準(zhǔn)

從源頭減少失真：

電子束校準(zhǔn)：使用儀器的內(nèi)置校準(zhǔn)程序調(diào)整電子束的聚焦和掃描系統(tǒng)。

確保電子光學(xué)系統(tǒng)的對(duì)準(zhǔn)無(wú)誤。

放大率校準(zhǔn)：使用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)樣品（如具有已知周期或間距的金屬網(wǎng)或硅標(biāo)尺），校正 X 和 Y 放大系數(shù)。

根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整 SEM 的比例設(shè)置。

3. 優(yōu)化掃描參數(shù)

3.1 調(diào)整掃描速度

較慢的掃描速度可減少動(dòng)態(tài)失真，但可能增加漂移效應(yīng)。

根據(jù)樣品特性選擇合適的掃描速度，避免過(guò)快導(dǎo)致線性失真。

3.2 降低電子束強(qiáng)度

使用較低的束電流，減少對(duì)導(dǎo)電性較差樣品的電荷積累。

如果可能，在低加速電壓下成像。

4. 物理方法減少失真

4.1 導(dǎo)電涂層處理

對(duì)低導(dǎo)電樣品進(jìn)行導(dǎo)電涂層（如金、鉑或碳涂層），減少電荷積累引起的圖像失真。

4.2 樣品固定

使用導(dǎo)電膠帶或?qū)щ娿y漆牢固固定樣品，確保接地良好。

4.3 環(huán)境控制

在低濕度和低振動(dòng)的環(huán)境中操作 SEM，避免環(huán)境因素引起的漂移或圖像失真。

5. 數(shù)字圖像校正

5.1 使用校準(zhǔn)樣品進(jìn)行矯正

拍攝已知幾何結(jié)構(gòu)（如規(guī)則網(wǎng)格）的圖像，然后通過(guò)圖像處理軟件對(duì)圖像進(jìn)行幾何校正。

步驟：采集標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格樣品圖像。

使用圖像處理工具（如 MATLAB、ImageJ 或 Igor Pro）對(duì)圖像進(jìn)行幾何變換。

記錄校正參數(shù)，并將其應(yīng)用到后續(xù)圖像中。

5.2 圖像變換算法

針對(duì)特定失真類(lèi)型，應(yīng)用以下算法：

幾何失真校正：使用圖像變換工具（如仿射變換或多項(xiàng)式變換）調(diào)整網(wǎng)格點(diǎn)的位置。

動(dòng)態(tài)失真校正：使用行間對(duì)齊算法修正漂移或行掃描不均的問(wèn)題。

6. 示例：使用標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格校正失真

以下示例展示如何利用標(biāo)準(zhǔn)樣品校正幾何失真：

采集圖像：獲取標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格樣品圖像（如 10 μm 間距的金屬網(wǎng)）。

測(cè)量失真：使用圖像處理軟件標(biāo)記網(wǎng)格點(diǎn)，計(jì)算每點(diǎn)的偏移值。

生成校正矩陣：根據(jù)偏移數(shù)據(jù)生成圖像校正矩陣。

應(yīng)用校正：對(duì)失真圖像應(yīng)用校正矩陣，生成矯正后的圖像。

7. 使用軟件工具自動(dòng)校正

一些 SEM 軟件或第三方圖像處理軟件提供自動(dòng)校正功能：

內(nèi)置 SEM 軟件：大多數(shù)現(xiàn)代 SEM 配備自動(dòng)放大率和幾何校正工具。

第三方軟件：ImageJ/Fiji：提供幾何校正插件（如 “Grid/Collection Stitching”）。

MATLAB：使用自定義腳本實(shí)現(xiàn)復(fù)雜失真矯正。

Igor Pro：提供靈活的圖像處理工具，可以對(duì)二維圖像進(jìn)行復(fù)雜校正。

8. 進(jìn)階：實(shí)時(shí)校正

部分 SEM 系統(tǒng)支持實(shí)時(shí)圖像校正，通過(guò)硬件和軟件結(jié)合減少失真，例如：

動(dòng)態(tài)漂移補(bǔ)償：在采集圖像時(shí)實(shí)時(shí)調(diào)整漂移。

線性和非線性掃描補(bǔ)償：根據(jù)掃描系統(tǒng)模型實(shí)時(shí)調(diào)整掃描路徑。

以上就是澤攸科技小編分享的如何校正掃描電鏡圖像中的失真。更多掃描電鏡產(chǎn)品及價(jià)格請(qǐng)咨詢(xún)15756003283(微信同號(hào))。