扫描电镜目标点原位观测快速定位方法、装置及存储介质

技术领域

本发明涉及电子显微镜技术应用领域，具体涉及扫描电镜目标点原位观测快速定位方法、装置及存储介质。

背景技术

在地质和材料等学科的研究中，样品的微观形貌越来越受到研究人员的重视，如岩石的孔裂隙、矿物颗粒等。扫描电镜是研究物体微观形貌的有利工具。研究人员有时需要在电镜下对样品进行原位观测，即在第一次观测时标记下一些感兴趣的目标点，在进行一定条件(温度、应力、化学反应)的处理之后，再次观测这些目标点，以确定外界条件对样品微观形貌的影响。但要实现原位观测的困难在于：1、即使使用同一台扫描电镜，两次观测也不可能完全将样品放在载物台上相同的位置，目标点的坐标会发生变化，无法通过直接读取坐标定位目标点；2、在放大一定倍数之后，扫描电镜的视域范围会变得非常小，在这种情况下通过对比目标点的特征来定位目标点犹如大海捞针。

针对上述困难，不同学者提出了不同的解决方案，但都存在缺陷或不足。CN111289778A公开了一种页岩样品扫描电镜和原子力显微镜原位观察的方法，在目标点附近寻找具有显著特征的参考物来帮助定位目标点，但是该方法的缺点在于参考物的选择是随机的，不具有普适性，且在电镜视野下寻找参考物同样存在困难。CN112945996A公开了一种基于扫描电镜下的快速原位对比方法，提出利用试验点到两个参考点的距离相等来构建二元二次方程，解二元二次方程得到试验点第二次观测的坐标，该方法的缺点在于一次只能计算一个试验点，如有多个试验点则需进行多次计算，过程繁琐，且每次计算会解出两个坐标，其中有一个坐标为错误坐标，该方法并没有说明如何确定哪一个坐标为正确坐标。

发明内容

本发明的目的是提供一种扫描电镜目标点原位观测快速定位方法、装置及存储介质，其能够快速定位第二次扫描电镜观测时目标点的位置，准确率高。

本发明所述的扫描电镜目标点原位观测快速定位方法，其包括如下步骤：

步骤一，对样品进行首次扫描电镜观测，确定目标点和至少三个参考点，在扫描电镜样品台坐标系中读出目标点和参考点的首次坐标；

步骤二，对处理后的样品进行第二次扫描电镜观测，找到步骤一确定的参考点并在扫描电镜样品台坐标系中读出参考点的二次坐标，根据参考点的首次坐标和二次坐标确定变换矩阵，目标点的首次坐标通过变换矩阵转换到第二次电镜观测视野下的二次坐标，即可实现第二次扫描电镜观测时目标点的快速定位。

进一步，所述参考点为样品边缘角点、裂痕、孔隙、有显著特征的矿物或人工刻痕。

进一步，所述目标点的二次坐标计算具体为：

将首次扫描电镜观测下的至少三个参考点的坐标A

将首次扫描电镜观测下目标点的坐标M

将第二次扫描电镜观测下的至少三个参考点的坐标B

将待求解的第二次扫描电镜观测下目标点的坐标记为N

E·A＝B，E·M＝N，E为变换矩阵，则N＝B·A

进一步，所述参考点的数量为三个。

一种扫描电镜目标点原位观测快速定位装置，包括：图像采集模块，用于采集带有目标点的扫描电镜图像；数据记录模块，用于记录扫描电镜图像中的参考点的首次坐标和二次坐标以及目标点首次坐标；数据分析模块，接收数据记录模块的坐标信息，计算并输出目标点的二次坐标。

一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的扫描电镜目标点原位观测快速定位方法。

进一步，所述计算机程序通过Visual Basic语言、C语言、Python、EXCEL或MATLAB编写。

本发明通过首次观测得到的参考点的首次坐标和第二次观测得到的二次坐标确定变换矩阵，然后将目标点的首次坐标通过变换矩阵转换到第二次电镜观测视野下的二次坐标，即可实现第二次扫描电镜观测时目标点的快速定位，转换结果具有唯一性，准确度高，同时满足了多个目标点的原位观测快速定位需求。

附图说明

图1是本发明所述扫描电镜目标点原位观测快速定位方法的原理示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

一种扫描电镜目标点原位观测快速定位方法，其包括如下步骤：

步骤一，对样品进行首次扫描电镜观测，确定目标点和至少三个参考点，在扫描电镜样品台坐标系中读出目标点和参考点的首次坐标。具体为：参见图1，以绘图软件的坐标系统来模拟扫描电镜的坐标系统来验证定位方法的正确性，以矩形框表示被观测样品，以矩形框的三个角作为参考点，读取参考点一、参考点二、参考三的首次坐标分别为(1884.3592，1274.8598)、(3897.3389，1274.8598)、(3897.3389、3226.1363)。确定完参考点的坐标之后，在视野中寻找感兴趣的目标点，目标点一的首次坐标为(2364.0964，1830.5056)，目标点二的首次坐标为(3192.0698，2087.8122)，目标点三的首次坐标为(3039.1272，2811.1989)。

步骤二，对处理后的样品进行第二次扫描电镜观测，找到步骤一确定的参考点并在扫描电镜样品台坐标系中读出参考点的二次坐标。具体为，参见图1，将首次观测的样品进行随机平移和转动，以模拟第二次观测时样品位置的变动。快速找到步骤一确定的参考点一、参考点二、参考三的二次坐标分别为(5772.1558，2726.8554)、(7777.9956，2896.2490)、(7613.7944，4840.6044)。所述处理指的是在一定温度、应变、化学反应处理。

根据参考点的首次坐标和二次坐标确定变换矩阵，具体为：

将首次扫描电镜观测下的三个参考点的坐标(1884.3592，1274.8598)、(3897.3389，1274.8598)、(3897.3389、3226.1363)扩充为3×n的矩阵，记为A矩阵：

将首次扫描电镜观测下目标点的坐标(2364.0964，1830.5056)、(3192.0698，2087.8122)、(3039.1272，2811.1989)扩充为3×n的矩阵，记为M矩阵：

将第二次扫描电镜观测下的三个参考点的坐标5772.1558，2726.8554)、(7777.9956，2896.2490)、(7613.7944，4840.6044)扩充为3×n的矩阵，记为B矩阵：

将待求解的第二次扫描电镜观测下目标点的坐标记为N

E·A＝B，E·M＝N，E为变换矩阵。

由于A、B、M为已知参数，则根据E＝B·A

再根据N＝E·M求得

一种扫描电镜目标点原位观测快速定位装置，包括：图像采集模块，用于采集带有目标点的扫描电镜图像；数据记录模块，用于记录扫描电镜图像中的参考点的首次坐标和二次坐标以及目标点首次坐标；数据分析模块，接收数据记录模块的坐标信息，计算并输出目标点的二次坐标。

一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的扫描电镜目标点原位观测快速定位方法。所述计算机程序通过VisualBasic语言、C语言、Python、EXCEL或MATLAB编写。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。