[发明专利]超快扫描电子显微镜数据自动采集系统及方法

权利要求书

1.超快扫描电子显微镜数据自动采集系统，其特征在于，包括飞秒激光系统，飞秒激光系统产生红外飞秒脉冲激光，光路上设有倍频分束光路，经过倍频分束光路得到探测光脉冲和泵浦光脉冲；

探测光脉冲的光路上设有扫描电子显微镜SEM，探测光脉冲进入SEM中并对准SEM的电子枪上，从而控制脉冲光电子的发射；

泵浦光脉冲的光路上设有光学延迟线，泵浦光脉冲通过光学延迟线改变光程，从而实现探测光脉冲和泵浦光脉冲之间从飞秒到纳秒尺度的延迟时间，得到不同延迟时间下的SEM二次电子信号，进而获得材料的载流子超快时空动力学信息；

光学延迟线通过对应的光学延迟线控制器进行控制，二者通过有线连接；

光学延迟线控制器与数据采集计算机通过网线进行连接，数据采集计算机通过调用延迟线提供的C语言接口，进而控制光学延迟线的各项性能参数；

SEM连接用于控制SEM各项参数的SEM控制计算机；

在SEM控制计算机和数据采集计算机上分别运行SEM侧提供的基于Python 3.6的接口“AutoScript”的服务端和客户端，且两台计算机有局域网相连。

2.超快扫描电子显微镜数据自动采集系统方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、前期准备工作

将待测试样品放置于电镜内部的样品台上，根据实验需求调整好光路和采集系统设备，将SEM调整为SUEM数据采集模式，确定数据采集计算机与光学延迟线控制器和SEM控制计算机的连接正常，准备进行SUEM数据自动采集；

S2、数据采集参数设置

开启数据自动采集系统，系统进行初始化操作，自动获取当前已连接的光学延迟线列表，获取SEM端接口信息，等待实验人员进行延迟线和SEM的连接；

参数设置包括，实验人员输入具体数据采集的保存位置、数据文件命名前缀、采集开始序号、单延迟时间采集张数N、时间零点坐标值、数据采集方式、输入的列表类型以及延迟时间或坐标列表后，系统自动生成相应图像命名格式和对应的延迟时间和延迟线坐标的“对照表”，实验人员选择保存当前数据采集参数信息于硬盘中；

“对照表”成功生成后会显示在数据采集进度表中；

S3、延迟线配置

通过ctypes包调用该动态数据库文件进而实现Python语言对延迟线的相关控制；获取已连接到数据采集计算机的延迟线列表，并以组合框的形式显示；实验人员连接到延迟线，系统将选定的延迟线序列号以及连接操作传入延迟线控制器中，等待控制器回应连接结果；如果连接失败，系统会将错误信息显示在日志栏中，并返回上一步；

S4、扫描电镜配置

在数据采集系统启动时，会初始化SEM接口，接口成功初始化后，连接到SEM控制计算机；

S5、准备开始数据采集

系统判定进行数据采集，提示实验人员开始进行数据采集；

S6、数据自动采集循环

开始数据采集后，系统按照步骤2生成的“对照表”步入数据采集循环：对于每一张图像，设当前采集的图像序号为i：系统向光学延迟线发出信号，使其移动到指定坐标位置Px_i，待延迟线移动完成后，系统向SEM发出信号，SEM进行二次电子扫描图像采集，待图像采集完毕后SEM控制计算机与数据采集计算机进行实时通讯，传回采集图像到系统内存中，系统根据：图像存储地址、图像命名前缀、图像序号、图像格式后缀对图像进行保存，以待实验人员后续的数据处理；

每一张图像采集完成后，系统根据已采集的图像进行分析，将相关参数以折线图表现；

S7、数据采集完成

在数据采集完成后，系统发出提示代表采集完成，实验人员根据需要进行新一轮实验数据采集或是结束数据采集，SUEM数据采集工作全部完成，恢复实验设备到非数据采集状态。