[发明专利]用于压缩扫描电子显微术的系统和方法

权利要求书

1.一种扫描透射电子显微术(STEM)系统，包括：

电子束扫描系统，其被配置为在基本上整个样本之上产生多次电子束扫描，其中每次所述扫描都在扫描行程中改变电子照明强度；

信号采集系统，其用于从所述扫描中获得图像，其中所述图像仅表示来自包括所述图像的所有像素的选定子集或线性组合中至少之一的信息，以及用于根据所述信息生成数据集；以及

子系统，其用于对所述数据集进行数学分析以预测实际信息，其中所述实际信息是在常规STEM采集中每个像素会产生的信息。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述子系统被配置为利用与压缩感测相关联的数学方法来执行对所述数据集的数学重建。

3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子照明强度在每次所述扫描的行程上随机改变。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子束扫描系统被配置为通过改变施加至所述系统的电子枪的功率来产生电子照明强度的改变。

5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述电子束扫描系统被配置为通过改变每次所述扫描的速度和/或模式中至少之一来产生电子照明强度的改变。

6.一种扫描透射电子显微术(STEM)系统，包括：

电子束扫描系统，其用于产生指向样本的电子束扫描序列，其中每个所述电子束扫描都具有在扫描行程上有空间变化的电子照明强度，其形成掩模；

信号采集子系统，其用于获得图像，其中所述图像表示所述图像可用的所有像素的子集或线性组合中至少之一的信息，以及用于根据所述信息生成数据集；以及

计算机，其被配置为对所述数据集进行数学分析以预测实际信息，其中所述实际信息是从所述图像中的每个单独像素会得到的信息。

7.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述信号采集子系统包括透射电子显微术(TEM)相机。

8.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述信号采集子系统包括电子能量损失能谱仪(EELS)。

9.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述信号采集子系统包括能量色散X射线光谱仪(EDX光谱仪)。

10.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述电子束扫描系统被控制成使得施加至所述系统的电子枪的功率输出在每次所述扫描的行程中改变，由此提供电子照明强度的改变。

11.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述电子束扫描系统被控制成使得每次所述扫描的速度或模式中至少之一在所述扫描的行程中改变，由此提供电子照明强度的改变。

12.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，射束调制器子系统包括高速射束调制器子系统，其中所述高速射束调制器子系统用于改变至电子枪的电流输出或电压输出中至少之一以帮助产生电子照明强度的改变。

13.根据权利要求7所述的STEM系统，其中，所述TEM相机获得通过每个所述掩模所产生的衍射图案。

14.根据权利要求8所述的STEM系统，其中，所述EELS提供损失能谱。

15.根据权利要求9所述的STEM系统，其中，所述EDX光谱仪提供X射线发射谱。

16.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述电子束扫描系统还包括探针形成透镜和用于对每次所述电子束扫描的运动进行聚焦和控制的多个扫描线圈。

17.根据权利要求6所述的STEM系统，其中，所述计算机被配置为通过利用与压缩感测相关联的数学技术执行重建，来对所述数据集进行数学分析。

18.一种用于执行扫描透射电子显微术(STEM)的方法，包括：

在基本上整个样本之上执行多次电子束扫描，其中每次所述扫描都在所述扫描的行程中改变电子照明强度；

从所述扫描中获得图像，其中所述图像具有与包括所述图像的所有可用像素的选定子集或线性组合中仅至少之一有关的信息，并且根据所述信息生成数据集；以及

对所述数据集进行数学分析来预测实际信息，其中所述实际信息是所述图像的每个像素会生成的信息。