НАУЧНЫЙ ВЕСТНИК


НОВОСИБИРСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ТЕХНИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА

ISSN (печатн.): 1814-1196          ISSN (онлайн): 2658-3275
English | Русский

Последний выпуск
№3(72) Июль - Сентябрь 2018

Особенности формирования стереоскопических изображений растровым электронным микроскопом

Выпуск № 1 (58) Январь - Март 2015
Авторы:

Г.В. МАМЧЕВ
DOI: http://dx.doi.org/10.17212/1814-1196-2015-1-94-106
Аннотация
Растровые электронные микроскопы (РЭМ) являются эффективным средством анализа внутренней структуры микрообъектов, широко используемым в научных исследованиях, в системах контроля различных технологических процессов промышленного производства отдельных деталей, имеющих микроразмеры. В РЭМ учитывается изменение вторичной электронной эмиссии, возникающей под действием первичных электронов сканируемого зонда, обусловленное разницей в топографии исследуемых микрообразцов. Сигнал с коллектора, улавливающего вторичные электроны, после усиления преобразуется в телевизионное изображение, воспроизводимое жидкокристаллическим экраном (ЖКЭ). Конструкция РЭМ легко может быть приспособлена для получения стереоскопических изображений за счет изменения угла падения электронного зонда в процессе сканирования поверхности микрообъектов, осуществляемого с помощью дополнительной отклоняющей системы. Практический диапазон дополнительного изменения угла наклона электронного зонда находится в пределах 2…10°. При механическом наклоне исследуемых микрообъектов с помощью гониометра появляется возможность получения многоракурсных изображений. При реализации стереоскопического режима работы РЭМ появляется новая возможность оценки относительного расположения отдельных элементов или самих микрообъектов в трехмерном пространстве, увеличивается распознаваемость и дешифрируемость объектов рассматривания. Фактически в три раза выше точность оценки абсолютной удаленности наблюдаемых деталей по сравнению с восприятием двумерных изображений. В статье приведены аналитические выражения, характеризующие отображение трехмерных микрообъектов как в заэкранном, так и в предэкранном стереоскопических пространствах ЖКЭ, что позволяет оценить геометрические искажения стереомодели микрообъектов. Геометрически верное отображение трехмерных свойств микрообразцов возможно только при воспроизведении псевдоскопических изображений, наблюдаемых в предэкранном пространстве ЖКЭ. Установлено, что потенциально достижимый порог глубинного разрешения РЭМ стереоскопического типа зависит от коэффициента увеличения микроскопа, числа воспроизводимых пикселей ЖКЭ, угла наклона электронного зонда. На основании расчетов установлено, что в большинстве практических случаев число разрешаемых планов по глубине может достигать 25.
Ключевые слова: растровый электронный микроскоп, отображение трехмерного пространства, стереоэффект, стереоскопическая модель микрообъектов, электронный зонд, электронно-оптическая отклоняющая система, стереопара, жидкокристаллический экран, геометрические искажения, глубинная разрешающая способность

Список литературы
1. Современные методы микроскопии в изучении биологических объектов / Н.И. Потатуркина-Нестерова, И.С. Немова, М.Н. Артамонова, Е.А. Горельникова, А.А. Куяров, Л.П. Потехина, О.А. Радаева, Н.Е. Самышкина // Современные проблемы науки и образования. – 2012. – № 6. – С. 29–33.

2. Кускова А.Н., Жигалина О.М., Мухортов В.М. Анализ дислокационной структуры эпитаксиальных пленок титаната бария-стронция, выращенных на подложках MgO, с помощью картин Муара // XXIV Российская конференция по электронной микроскопии РКЭМ–2012,

29 мая–1 июня 2012 г.: тезисы докладов. – Черноголовка, 2012. – С. 36–37.

3. Сканирующая электронная микроскопия как метод изучения микроскопических объектов электролитического происхождения / И.С. Ясников, Ю.С. Нагорнов, И.В. Горбачев, Р.Р. Микеев, П.С. Садовников, Н.Ю. Шубчинская, А.В. Аминаров // Фундаментальные исследования. – 2013. – № 1–3. – С. 758–764.

4. Растровая электронная микроскопия для нанотехнологий: методы и применения / под ред. У. Жу, Ж.Л. Уанг; пер. с англ.: С.А. Иванов, К.И. Домкин. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2013. – 600 с.

5. Влияние толщины на доменную структуру пленок Ba0.8Sr0.2TiO3 на подложках MgO / А.Н. Кускова, Р.В. Гайнутдинов, О.М. Жигалина, В.М. Мухортов // Труды XVIII Российского симпозиума по растровой электронной микроскопии и аналитическим методам исследования твердых тел (РЭМ–2013), 3–7 июня 2013 г. – Черноголовка, 2013. – С. 384.

6. Кускова А.Н., Жигалина О.М. Исследование границы раздела гетероструктуры Ba(Sr)TiO3/MgO методом HAADF STEM // XXV Российская конференция по электронной микроскопии и 2-я Школа молодых ученых «Современные методы электронной и зондовой микроскопии в исследованиях наноструктур и наноматериалов»: РКЭМ–2014, 2 июня–6 июня 2014 г.: тезисы докладов. – Черноголовка, 2014. – Т. 1. – С. 30–31.

7. Lagar J.H., Raborar M.G.C. Material contrast identification and compositional contrast mapping using back scattered electron imaging // Proceedings of 20th IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits (IPFA 2013), 15–19 July 2013. – Suzhou, China, 2013. – P. 464–469. – doi: 10.1109/IPFA.2013.6599201.

8. Generator of signals of reamer in scan television microscope // V. Vasilyuk, V. Goy, M. Nakonechnyi, A. Rehush // Proceedings of International Conference on Modern Problems of Radio Engineering, Telecommunications and Computer Science (TCSET 2012), 21–24 Februare 2012. – Lviv, Ukraine, 2012. – P. 157.

9. Scanning electron microscope: advantages and disadvantages in imaging components and applications [Electronic resource] // MicroscopeMaster.com: website. – URL: http://www.micro-scopemaster.com/scanning-electron-microscope.html (accessed: 12.02.2015).

10. Swapp S. Scanning electron microscopy (SEM) [Electronic resource] // Geochemical Instrumentation and Analysis: browse collection. – URL: http://serc.carleton.edu/research_education/ geochemsheets/techniques/SEM.html (accessed: 12.02.2015).

11. Yuan H., Calic J., Kondoz A. Quality of interaction experience in stereoscopic 3D TV // Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing (ICIP 2014), 27–30 October 2014. – Paris, France, 2014. – P. 748–752. – doi: 10.1109/ICIP. 2014.7025150.

12. Cellatoglu A., Balasubramanian K. Autostereoscopic imaging techniques for 3D TV: proposals for Improvements // Journals of Display Technology. – 2013. – Vol. 9, iss. 8. – P. 666–672. – doi: 10.1109/JDT.2013.2257983.

13. Kwak Y., Lee S., Yang S. Crosstalk characterization method for stereoscopic three-dimen-sional television // IEEE Transactions on Consumer Electronics. – 2012. – Vol. 58, iss. 4. – P. 1411–1415. – doi: 10.1109/TCE.2012.6415014.

14. Investigation and evaluation of pointing modalities for interactive stereoscopic 3D TV / H. Yuan, J. Calic, A. Fernando, A. Kondoz // Proceedings of IEEE International Conference on Multimedia and Expo (ICME 2013), 15–19 July 2013. – San Jose, California, USA, 2013. – P. 1–6. – doi: 10.1109/ICME.2013.6607621.

15. Boehs G., Vieira M.L.H. Stereoscopic image quality in virtual environments // Proceedings of IEEE International Conference on 3D Imaging (IC3D 2014), 9–10 December 2014. – Liege, Belgium, 2014. – P. 1–8. – doi: 10.1109/IC3D.2014.7032573.

16. 3D TV without glasses! Autostereoscopic changes 3D TV [Electronic resource]. – URL: revision3.com/hak5/autostereoscopictvs-ces/ (accessed: 12.02.2015).

17. Stereoscopic television [Electronic resource] // ITU publications. – URL: www.itu.int/ pub/R-QUE-SG06.125/ru/ (accessed: 12.02.2015).

18. Zeng M., Nguyen T. Crosstalk modeling, analysis, simulation and cancellation in passive-type stereoscopic LCD displays // Proceedings of IEEE International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP 2013), 26–31 May 2013. – British Columbia, Canada, 2013. – P. 1840–1844. – doi: 10.1109/ICASSP.2013.6637971.

19. A viewing angle switching panel using guest-host liquid crystal [Electronic resource] / C.P. Chen, K.-H. Kim, T.-H. Yoon, J.C. Kim // Japanese Journal of Applied Physics. – 2009. – Vol. 48, no. 6R. – Art. 062401. – URL: iopscience.iop.org/1347-4065/48/6R/062401 (accessed: 12.02.2015).

20. Wong K.T. The use of the liquid crystal display (LCD) panel as a teaching aid in medical lectures // Medical Teacher. – 1992. – Vol. 14, no. 1. – P. 33–36. – doi: 10.3109/01421599209044012. – URL: www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/1376854 (accessed: 12.02.2015).

 
Просмотров: 634