一种反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统

技术领域

一种反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统，属于电子衍射技术领域。

背景技术

反射式高能电子衍射仪（Reflection High-Energy Electron Diffraction，以下简称RHEED）是观察晶体生长最重要的实时监测工具。它通过非常小的掠射角将高能电子掠射到晶体表面，在前向的荧光屏上形成衍射图案，并由相机对衍射图案进行拍摄。通过衍射图案获得薄膜厚度、组分以及晶体生长机制等重要信息，直观显示晶体生长模式、结构特性和表面平整性。还可以通过不同方向的衍射图案判断晶体生长取向，从衍射条纹的间距得出晶格参数等。

在晶体生长过程中，如果是层层生长的，则每个晶胞生长过程为一个周期，在每个周期内，衍射峰的强度会周期变化，根据衍射峰强度的振荡，RHEED能精确给出薄膜或晶体生长的原子和分子层数、生长模式等信息。由于RHEED是通过衍射光斑位置来得到晶格间距等信息，通过光斑位置的变化实现在线监控的功能，因此要求图像捕获的质量较高，然而在现有技术中，由于外部原因会对荧光屏成像造成影响，因此相机在拍摄过程之后，容易出现衍射图案不够清晰的情况，进一步影响了对衍射图案的后续处理。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种通过设置支架，支架的端部套设在荧光屏的外圈，有效排除了外部因素对荧光屏成像时的影响，提高了工业相机对图像捕获的质量以及衍射图案的清晰度，进一步避免了对衍射图案后续处理影响的反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：该反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统，包括主机，在主机上设置有荧光屏，在荧光屏的前侧设置有工业相机，其特征在于：在所述的荧光屏处安装有支架，支架的端部套设在荧光屏的外圈，所述工业相机固定在支架的另一端并正对荧光屏。

优选的，所述的支架包括支撑筒，在支撑筒的一端设置有固定边，工业相机固定在支撑筒的另一端。

优选的，在所述固定边的外圈轴向开设有若干固定孔，固定边通过固定孔固定在荧光屏的外圈。

优选的，所述固定边的直径大于支撑筒的直径。

优选的，在所述支撑筒一端端部的上方设置有安装平台，安装平台在支撑筒的内表面形成平面，所述的工业相机通过该平面固定在支撑筒的内部。

优选的，在所述支撑筒安装工业相机一端的外端面上还开设有多个安装孔，通过安装孔固定有后盖。

优选的，所述工业相机的输出端与计算机连接。

与现有技术相比，本发明所具有的有益效果是：

在本反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统中，通过设置支架，支架的端部套设在荧光屏的外圈，有效排除了外部因素对荧光屏成像时的影响，提高了工业相机对图像捕获的质量以及衍射图案的清晰度，进一步避免了对衍射图案后续处理的影响。

通过在支撑筒的端部上方设置安装平台，通过安装平台在支撑筒的内表面形成平面，有助于将工业相机固定在支撑筒的内部。

附图说明

图1为反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统采集支架结构示意图。

图2为反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统采集支架正视图。

图3为反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统采集支架俯视图。

图4为反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统采集支架右视图。

图5为反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统采集支架左视图。

其中：1、固定孔 2、支撑筒 3、固定边 4、安装平台 5、工业相机 6、后盖。

具体实施方式

图1~5是本发明的最佳实施例，下面结合附图1~5对本发明做进一步说明。

一种反射式高能电子衍射仪的图像采集处理系统，包括主机，在主机上设置有对衍射图像进行显示的荧光屏，在荧光屏的前侧固定有支架，工业相机5（见图1~5）通过支架固定在荧光屏的前侧。工业相机5的输出端与计算机相连，将采集到的图像信息发送至计算机内。

如图1~5所示，上述的支架包括支撑筒2，支撑筒2的一端与主机固定，上述的工业相机5固定在支撑筒2的另一端。

在支撑筒2的端部设置有固定边3，固定边3的直径大于支撑筒2的直径，在固定边3的外圈轴向开设有若干固定孔1，固定边3放置在荧光屏的外圈之后，荧光屏外圈的固定螺栓穿过对应的固定孔1后将固定边3与荧光屏固定。

在支撑筒2另一端的端部上方设置有安装平台4，通过安装平台4在支撑筒2的内表面形成平面，工业相机5通过该平面固定在支撑筒2的内部，工业相机5的镜头通过支撑筒2正对主机的显示屏。在支撑筒2安装工业相机5的外端面上还开设有多个安装孔，通过安装孔固定有后盖6。通过设置支撑筒2，有效排除了外部因素（光源）对荧光屏成像时的影响，提高了工业相机5对图像捕获的质量以及衍射图案的清晰度，进一步避免了对衍射图案后续处理的影响。

工业相机5的所采用的分辨率为1920*1200，像素尺寸为3.75μm，帧率可达222fps。镜头工作距离为300mm时，放大倍数为0.084，视野宽度64.3mm，视野高度48.2mm，相机视野可完整涵盖整个荧光屏。

采用工业相机5对衍射光斑进行捕捉后，工业相机5采集到的图像送入计算机中，由计算机内的处理软件对图像信息进行进一步处理。处理软件包括衍射图像显示窗口、振荡曲线显示窗口，在衍射图像显示窗口可以对相机参数进行设置，可设置的参数包括：曝光时间、增益、帧率、实际图像像素的缩放、图像保存位置等。

处理软件根据图像的质量，实现反馈调节，控制工业相机5的曝光和焦距，得到清晰可用的图像。针对不同研究目的可将图像处理方法分为静态图像处理和动态图像处理。静态图像处理可分为单图像模式、多图像模式、聚焦模式（实时显示颜色斑点轮廓、曲面图、等高线图）等，得到的图像尽可能清晰，分辨率高。动态图像处理可分为扫描模式（监控衍射斑点，获得强度振荡、生长速率、晶格等参数）、录像模式、叠加模式（监控背景噪音和衍射斑点转变）、生长速率模式（获得衍射斑点强度）。动态图像处理相较于静态图像处理，信息量更大。

处理软件还可对图像进行二维、三维和强度的高度线形等进行处理和编辑。一次实验可连续采集和存储数据≥12个小时，存储图像≥100幅。在100Pa以下的任意工作气压，能观测到RHEED的强度震荡≥50个周期。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。