[发明专利]样品成像系统、样品成像方法、计算机存储介质及计算机装置

说明书

本申请的样品成像系统、样品成像方法、计算机存储介质及计算机装置，包括：沿光轴排列的光源、探针光斑产生器件、样品台、步进电机、图像传感器、漂移反馈矫正系统及图像重建系统；光源产生相干光源至探针光斑产生器件以衍射形成探针光斑输出；样品台装载供探针光斑照射的样品；步进电机能驱动样品台进行沿或垂直光轴运动；漂移反馈矫正系统控制步进电机令样品台沿垂直光轴方向多次运动以令图像传感器采集到每次运动后所在位置的衍射图样；由衍射图样得到探针光斑的平均形貌来确定样品投影局部轴向漂移量，令步进电机驱动样品台反向移动校正该漂移量，再进行图像重建形成样品图像。通过校正样品局部漂移量以使样品成像质量有了大大的提升。

技术领域

本申请涉及一种扫描相干衍射显微成像技术，特别是涉及一种样品成像系统、样品成像方法、计算机存储介质及计算机装置。

背景技术

扫描相干衍射成像是一种将传统相干衍射成像技术与ptychography技术相结合的新型相干衍射成像方法，它的提出解决了传统的相干衍射成像技术要求样品为孤立样品，成像视场小，重建算法收敛慢、停滞、重建结果不唯一等一系列缺陷。传统扫描相干衍射成像方法可从一系列衍射图像中重建出一个样品投影图像和一个扫描探针图像，要求各个扫描局部区域处对应的探针形貌是一致的。在理想情况下，样品平面是一个垂直于光轴的理想二维平面，样品重建结果对应于样品在该平面上的二维投影，此时，各局域位置的探针光斑都由入射光通过光斑产生器件后传输相同的距离产生，传输过程符合菲涅尔衍射定律，各局域扫描位置处的探针光斑形貌是一致的。但是实际成像过程中的真实样品都是三维立体的，通常为表面带有微米尺度起伏的薄层，因此，该样品投影不是位于样品平面的理想二维平面，而是带有局部微米尺度起伏的近似平面。由于扫描相干衍射成像中一般使用光斑产生器件衍射产生探针光斑，光斑形貌在延光轴传输的过程中是不断变化的，样品表面起伏导致的样品投影平面局部轴向漂移必然会使得对应不同扫描位置的光斑形貌一致性被破坏。各局域扫描位置处光斑形貌一致是保证扫描相干衍射成像方法成像质量的前提条件，样品投影平面局部轴向漂移导致的光斑形貌特异性必然会影响成像质量。

申请内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种样品成像系统、样品成像方法、计算机存储介质及计算机装置，用于解决现有技术中由于扫描相干衍射成像中一般使用光斑产生器件衍射产生探针光斑，光斑形貌在延光轴传输的过程中是不断变化的，样品表面起伏导致的样品投影平面局部轴向漂移必然会使得对应不同扫描位置的光斑形貌一致性被破坏的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请提供一种样品成像系统，包括：沿光轴共轴排列的光源、探针光斑产生器件、样品台、步进电机、图像传感器、漂移反馈矫正系统以及图像重建系统；所述光源，用于产生相干光源；所述探针光斑产生器件，用于接收所述相干光源，并经衍射形成探针光斑输出；所述样品台，用于装载样品，所述样品一侧对应供探针光斑照射；所述步进电机，连接并驱动所述样品台进行运动，所述运动包括：沿光轴前后运动、垂直光轴运动；所述图像传感器，设于样品另一侧，用于采集样品的衍射图样；所述漂移反馈矫正系统，耦接所述步进电机及所述图像传感器，用于控制步进电机驱动所述样品台在垂直于光路的平面内做上下左右方向固定步长的位移，将样品待测区域划分为了邻域部分重叠的多个局部扫描探测区域，所述图像传感器位于目标样品后采集衍射信号，对应每个局域扫描探针区域收集一幅衍射图样，共收集到多幅衍射图样；用于根据由衍射图样得到的探针光斑的平均形貌来分别确定样品局部扫描位置对应的样品投影局部轴向漂移量作为反馈参数，令步进电机驱动样品台及样品反向移动与偏移量相等的距离，对样品投影局部轴向漂移量进行校正；所述图像重建系统，耦接所述图像传感器，根据校正样品投影局部轴向漂移量之后的各衍射图样进行图像重建，形成样品图像。。

于本申请的一实施例中，所述漂移反馈矫正系统由所述探针光斑的平均形貌获得的多个光斑波前来确定样品投影局部轴向漂移量。

于本申请的一实施例中，所述漂移反馈矫正系统根据由所在位置与所述光斑波前计算并得到的差异最小值确定该位置的样品投影局部轴向漂移量。