[发明专利]一种实现低电子剂量高分辨成像的光阑、装置及方法

权利要求书

1.一种实现低电子剂量高分辨成像的光阑，其特征在于：会聚镜光阑(3)上有透光区域，透光区域的实际面积小于以透光区域最大外径所形成的圆形面积。

2.根据权利要求1所述的实现低电子剂量高分辨成像的装置，其特征在于：所述会聚镜光阑(3)上的透光区域包括中间设置有挡板的圆孔、一圈链状的圆孔或若干个环形组成的同心圆环。

3.根据权利要求2所述的实现低电子剂量高分辨成像的装置，其特征在于：所述挡板的形状为圆形、多边形或不规则图形。

4.一种实现低电子剂量高分辨成像的装置，其特征在于，包括依次设置的：

电子束发射枪(1)，用于发射经过加速电压加速的荷电粒子束流；

会聚镜(2)，用于会聚电子束发射枪(1)发射的荷电粒子束流；

包括权利要求1-2任一所述的会聚镜光阑(3)，用于对被会聚镜(2)会聚的荷电粒子束流的会聚角以及内部某些荷电粒子进行限制，并传播到样品(4)上得到相应的探针；

扫描控制装置(5)，用于控制荷电粒子束流在样品(4)上的逐行逐列二维扫描；

探测器(6)，用于接收荷电粒子束流经过样品(4)后生成的图样。

5.一种基于权利要求4的实现低电子剂量高分辨成像装置的成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

Ⅰ、通过会聚镜(2)将电子束发射枪(1)发射的荷电粒子束流会聚；

Ⅱ、会聚焦光阑(3)对被会聚镜(2)会聚的荷电粒子束流的会聚角以及内部某些荷电粒子进行限制，并传播到样品上得到相应的探针；

Ⅲ、通过扫描控制装置(5)对探针进行二维移动来对样品(4)进行逐点扫描，在探测器(6)上形成衍射图样；

Ⅳ、对探测器(6)接收的衍射图样进行叠层成像算法计算，重构样品(4)的图像。

6.根据权利要求5所述的实现低电子剂量高分辨成像的方法，其特征在于，所述步骤Ⅳ中的叠层成像算法包括以下步骤：

a、计算出射波函数：记物面为(x,y)平面，物函数为O(x,y)，探针函数为P(x,y)，设依次采集到的衍射图样顺序为s(k)，k为衍射图样的编号，n为迭代次数，从k＝0时开始迭代，假设第n次迭代中重建的物体分布和探针复振幅值分别为和在第一次迭代开始前赋予物体和探针的初始假设值为O₀(x,y)和P₀(x,y)，探针通过物体之后的出射波函数为物函数和探针函数的乘积，即

b、计算衍射斑函数：根据衍射理论，出射波函数传播到接收平面这一过程可以用傅里叶变换来表示，得到的相应的衍射斑函数

c、更新衍射斑函数：在接收平面做强度限制，用探测器(6)采集到的衍射图像强度替换的强度值，得到更新后的接收平面衍射斑函数

d、更新出射波函数：将更新的用一个逆傅里叶变换逆向传播回物平面得到新的物面出射波函数

e、更新物函数和探针函数：利用和对物函数和探针函数进行更新，得到和

f、更新出射波函数：将得到的和替换原来的物函数和探针函数，相乘得到新的步骤a中的物面出射波

g、迭代计算：重复步骤a至f，迭代多次之后，得到更接近真实值的物体分布收敛值；

h、重建图像：依次改变k的值，对每一幅衍射图样s(k)进行迭代反演计算，最终得到整个样品扫描区域的高分辨率的物体振幅和相位信息重建。

7.根据权利要求6所述实现低电子剂量高分辨成像的方法，其特征在于，所述的步骤a中的探针函数P＝P_normal·A，其中P_normal为叠层成像算法中普通的探针函数，A代表光阑函数。

8.根据权利要求6所述实现低电子剂量高分辨成像的方法，其特征在于，所述的步骤b中的衍射斑函数其中F是傅里叶变换算符，(u,v)表示接收平面坐标分布。

9.根据权利要求6所述实现低电子剂量高分辨成像的方法，其特征在于，所述的步骤c中的

10.根据权利要求6所述实现低电子剂量高分辨成像的方法，其特征在于，所述的步骤e中的更新公式分别如下：

其中α和β是0到1之间的常数，α>β；P^*和O^*分别是探针和物体分布的共轭；P_max和O_max分别是探针强度分布和物体分布强度的最大值。