[发明专利]一种多会聚角混合扫描电子显微成像方法

权利要求书

1.一种多会聚角混合扫描电子显微成像方法，其特征在于，利用不同会聚角的荷电粒子束对目标物体进行扫描得到若干个衍射图案集，将不同会聚角的荷电粒子束对应的衍射图案集进行混合得到混合衍射图案集，再采用重构算法并根据混合衍射图案集重构得到目标物体图像；其中，混合衍射图案集均匀分布有不同会聚角的荷电粒子束对应的衍射图案；

通过以下公式获取不同会聚角的荷电粒子束对应的衍射图案集：

设P_k(r)为探针函数，O(r)为目标物体的复振幅分布函数，透过目标物体的出射波函数为：ψ_m(k)(r)＝P_k(r-R_m(k))O(r)；

出射波函数ψ_m(k)(r)经过衍射得到衍射波函数由衍射波函数得到衍射强度为：再根据衍射强度得到衍射图案；

其中，k代表不同会聚角的荷电粒子束的编号，r表示目标物体平面的坐标，m表示第m个扫描阵列位置，R_m表示第m个扫描位置的平面坐标；

将不同会聚角的荷电粒子束对应的衍射图案集进行混合得到混合衍射图案集的具体过程为：设定不同会聚角的荷电粒子束为J种，每种荷电粒子束对应的衍射图案数量为H个，从每种荷电粒子束对应的衍射图案集中选取相同数量的衍射图案，再根据扫描阵列位置将选择的衍射图案交叉排列组成混合衍射图案集，混合衍射图案集包含的衍射图案的数量为H个或者H*J个。

2.根据权利要求1所述的一种多会聚角混合扫描电子显微成像方法，其特征在于，通过下列公式计算探针函数：

其中，A_k(q)代表荷电粒子束在探测器上的强度分布，k代表不同会聚角的荷电粒子束的编号，q代表探测器对应的空间坐标，i为虚数单位，IFFT为逆傅里叶变换，χ_k(q)为不同探针函数对应的像差函数。

3.根据权利要求1所述的一种多会聚角混合扫描电子显微成像方法，其特征在于，根据混合衍射图案集进行重构得到目标物体图像的具体过程为：根据混合衍射图案集进行多次迭代计算重构的O(r)，采用最终迭代计算重构的O_z(r)作为目标物体最终的复振幅分布函数，根据O_z(r)的振幅和相位得到重构的目标物体图像。

4.根据权利要求3所述的一种多会聚角混合扫描电子显微成像方法，其特征在于，每次迭代时先计算出射波函数ψ_n,m(k)(r)＝P_k(r-R_m(k))O_n(r)；其中，n表示第n次迭代，m(k)表示第k种会聚角的荷电粒子束下第m个扫描位置；另外记Ψ_n＝{ψ_n,m(k)}；

记投影Π_F为对傅里叶约束的投影，Π_F(Ψ):p_F代表傅里叶投影操作，根据扫描阵列位置选取不同会聚角的荷电粒子束对应的衍射图案，依据选取的衍射图案强度分布I_m(k)的平方根作为约束来替代傅里叶变换后出射波函数的振幅值，且不改变相位，具体公式为：

记另一投影Π_O为对交叠约束的投影，Π_O(Ψ):其中和满足的值最小，的计算公式a为：

的计算公式b为：

再根据投影Π_F和Π_O对Ψ_n进行迭代，具体公式如下：

Ψ_n+1＝Ψ_n+Π_F[2Π_O(Ψ_n)-Ψ_n]-Π_O(Ψ_n)

根据最终迭代计算得到的Ψ_n，再利用Π_F[2Π_O(Ψ_n)-Ψ_n]或者Π_O(Ψ_n)计算得到目标物体的复振幅分布函数O_z(r)。