СПОСОБ И СИСТЕМА ДВОЙНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ДЛЯ ГЕНЕРАЦИИ МНОГОМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ ОБРАЗЦА

1. Способ генерации многомерного изображения образца, который включает:
захват первого двухмерного изображения подложки области поверхности образца с использованием первой модальности захвата изображения, причем захватывают местоположения по меньшей мере одного материала на области поверхности;
захват второго двухмерного изображения подложки области поверхности с использованием второй модальности захвата изображения, которая отличается от первой модальности захвата изображения, причем вторая модальность захвата изображения обеспечивает более высокую точность в отношении местоположений по меньшей мере одного материала на области поверхности, чем первая модальность захвата изображения;
пространственное выравнивание первого двухмерного изображения подложки, основываясь на втором двухмерном изображении подложки;
генерацию первого скорректированного двухмерного изображения подложки по меньшей мере отчасти на основе местоположений по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки.
2. Способ по п. 1, в котором первое скорректированное двухмерное изображение подложки содержит содержимое первого материала, определяемое посредством второй модальности, которая имеет более высокую точность в отношении идентификации этого первого материала, чем при измерении с использованием первой
модальности, и содержимое пористости образца определяют
посредством первой модальности, которая имеет более высокую точность в отношении идентификации пористости на первом двухмерном изображении, чем вторая модальность.
3. Способ по п. 1, в котором указанная генерация включает:
идентификацию местоположений по меньшей мере одного материала на первом двухмерном изображении подложки, которые соответствуют местоположениям по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки; и
коррекцию местоположений по меньшей мере одного материала на первом двухмерном изображении подложки, которые соответствуют местоположениям по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки, чтобы генерировать первое скорректированное двухмерное изображение подложки.
4. Способ по п. 3, который дополнительно включает:
a) удаление слоя образца на области поверхности после захвата первого и второго двухмерных изображений подложки для того, чтобы обнажать другую область поверхности образца;
b) захват первого двухмерного изображения подложки на другой области поверхности с использованием первой модальности захвата изображения;
c) захват второго двухмерного изображения подложки на другой области поверхности с использованием второй модальности захвата изображения;
d) повторение стадий a), b) и c) множество раз;
e) пространственное выравнивание первых двухмерных изображений подложки на основе вторых двухмерных изображений подложки;
f) идентификацию, для каждой другой области поверхности, местоположений по меньшей мере одного материала на первом двухмерном изображении подложки, которые соответствуют местоположениям по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки;
g) коррекцию, для каждой из других областей поверхности, местоположений по меньшей мере одного материала на первом двухмерном изображении подложки, которые соответствуют местоположениям по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки, чтобы генерировать второе скорректированное двухмерное изображение подложки;
h) генерацию трехмерного объема подложки с использованием скорректированных двухмерных изображений подложки.
5. Способ по п. 1, в котором указанная генерация включает определение пористости подложки, основываясь на поверхностном электронном двухмерном изображении подложки, скорректированном посредством сравнения с обратно рассеянным электронным изображением подложки.
6. Способ по п. 1, в котором первая модальность захвата изображения включает сканирование указанной области поверхности образца с помощью пучка заряженных частиц и регистрацию данных первого изображения посредством обнаружения вторичных (поверхностных) электронов, испускаемых указанным образцом, и хранение данных указанного первого изображения в виде первого набора данных изображения, который соответствует первому двухмерному изображению подложки, и причем вторая модальность захвата изображения включает:
i) сканирование указанной области поверхности образца с помощью пучка заряженных частиц и регистрацию данных второго изображения посредством обнаружения обратно рассеянных электронов, испускаемых указанным образцом, и хранение указанных данных второго изображения в качестве второго набора данных изображения, который соответствует второму двухмерному изображению подложки, или
ii) сканирование указанной области поверхности образца с помощью пучка заряженных частиц и регистрацию данных второго изображения посредством обнаружения рентгеновских лучей, испускаемых указанным образцом, с использованием энергодисперсионного спектрометра и хранение указанных данных второго изображения в качестве второго набора данных изображения.
7. Способ создания трехмерного объема, который включает:
захват множества поверхностных электронных двухмерных изображений подложки;
захват множества обратно рассеянных электронных двухмерных изображений подложки;
определение выравнивания множества обратно рассеянных электронных изображений подложки для генерации трехмерного объема;
генерацию трехмерного объема подложки из поверхностных электронных двухмерных изображений подложки с использованием выравнивания множества обратно рассеянных электронных изображений подложки.
8. Способ по п. 7, где на стадиях захвата используют
электронный микроскоп, который содержит детектор поверхностных электронов и детектор обратно рассеянных электронов.
9. Способ по п. 8, где электронный микроскоп представляет собой сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), способный сканировать подложку с использованием первичного пучка заряженных частиц, где подложка испускает поддающиеся отдельному обнаружению поверхностные электроны и обратно рассеянные электроны.
10. Способ по п. 7, который дополнительно включает:
удаление слоя подложки после того, как захватывают первое поверхностное электронное двухмерное изображение подложки и первое обратно рассеянное электронное двухмерное изображение подложки, и перед тем, как захватывают второе поверхностное электронное двухмерное изображение подложки и второе обратно рассеянное электронное двухмерное изображение подложки.
11. Способ по п. 10, где стадию удаления слоя повторяют после того, как захватывают второе поверхностное электронное двухмерное изображение подложки и второе обратно рассеянное электронное двухмерное изображение подложки, и стадию удаления после захвата каждого последующего набора поверхностных электронных и обратно рассеянных электронных изображений повторяют по меньшей мере до момента после захвата предпоследнего набора изображений.
12. Способ по п. 11, где удаление включает сухое травление, распыление или какие-либо их сочетания посредством фокусированного ионного пучка.
13. Способ по п. 11, который дополнительно включает:
определение пористости подложки на основе последовательности поверхностных электронных двухмерных изображений подложки, скорректированных посредством сравнения с множеством обратно рассеянных электронных изображений подложки.
14. Способ по п. 7, где подложка содержит по меньшей мере одну породу или минерал.
15. Способ по п. 7, где подложка представляет собой глинистый сланец, глинистую породу, алевролит, аргилит, порцелланит, доломит или их сочетание.
16. Способ по п. 7, где подложка содержит глинистый сланец.
17. Способ по п. 7, который дополнительно включает:
определение содержимого включений на органической основе в подложке по обратно рассеянному электронному трехмерному изображению подложки.
18. Способ по п. 17, где включение на органической основе содержит кероген.
19. Способ по п. 7, который дополнительно включает:
по меньшей мере одно из отображения поверхностного электронного трехмерного изображения подложки и обратно рассеянного электронного трехмерного изображения подложки на экране, печати поверхностного электронного трехмерного изображения подложки и обратно рассеянного электронного трехмерного изображения подложки и хранения поверхностного электронного трехмерного изображения подложки и обратно рассеянного электронного трехмерного изображения подложки в устройстве памяти.
20. Способ по п. 7, где генерируемый объем состоит из
вокселей, которые имеют длину стороны приблизительно от 1 нм приблизительно до 30 нм.
21. Способ по п. 20, где удаляемый слой имеет толщину приблизительно от 1 нм приблизительно до 30 нм.
22. Способ создания трехмерного объема:
захват множества поверхностных электронных двухмерных изображений подложки;
захват множества обратно рассеянных электронных двухмерных изображений подложки;
определение выравнивания множества обратно рассеянных электронных изображений подложки для генерации трехмерного объема;
генерацию трехмерного объема подложки по обратно рассеянным электронным двухмерным данным подложки с использованием выравнивания множества поверхностных электронных изображений подложки.
23. Способ генерации трехмерного цифрового изображения образца, который включает стадии:
a) сканирование поверхности образца с помощью первичного электронного пучка, генерируемого посредством источника электронов, где образец содержит кероген и минерал, и (i) регистрация данных первого изображения, основываясь на обнаружении поверхностных электронов образца и хранения данных первого изображения в качестве первого двухмерного изображения, которое содержит значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, и (ii) регистрация данных второго изображения, основываясь на обнаружении обратно
рассеянных электронов, испускаемых указанным образцом во время указанного сканирования, и хранение данных второго изображения в качестве второго двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, где первое и второе двухмерные изображения предоставляют двойной набор данных изображения, связанных со указанной сканируемой поверхностью;
b) удаление слоя с образца с помощью ионного пучка, направленного на указанный образец, чтобы предоставлять другую обнаженную поверхность на образце;
c) сканирование указанной другой обнаженной поверхности указанного образца с помощью первичного электронного пучка, и повторение стадий a) (i) и a) (ii), чтобы предоставлять двойной набор данных изображения, связанных с указанной другой обнаженной поверхностью;
d) повторение указанной стадии b) и указанной стадии c) множество раз;
e) укладывание стопкой множества двойных наборов данных изображения, получаемых на стадиях a) и d), посредством расположения соответствующих первого и второго двухмерных изображений в том же последовательном порядке, как получают из образца;
f) выравнивание первых двухмерных изображений относительно указанных вторых двухмерных изображений;
g) анализ указанных первых и вторых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отнесение указанных пикселей к пространству пор
или керогену для того, чтобы формировать анализируемые первые и вторые двухмерные изображения;
h) идентификация пикселей, отнесенных к керогену на анализируемых первых двухмерных изображениях, которые не отнесены к керогену на анализируемых вторых двухмерных изображениях в указанном двойном наборе данных изображения; и
i) повторное отнесение пикселей, идентифицированных на стадии h), к пространству пор на анализируемых первых двухмерных изображениях, связанных с указанным двойным набором данных изображения.
24. Способ генерации трехмерного цифрового изображения образца, который включает стадии:
a) сканирование поверхности образца с помощью первичного электронного пучка, генерируемого посредством источника электронов, где образец содержит поры, кероген и минералы, и (i) регистрация данных первого изображения на основе обнаружения поверхностных электронов образца и хранение данных первого изображения в качестве первого двухмерного изображения, которое содержит значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, и (ii) регистрация данных второго изображения на основе обнаружения обратно рассеянных электронов, испускаемых указанным образцом во время указанного сканирования, и хранение данных второго изображения в качестве второго двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, где первые и вторые двухмерные изображения предоставляют двойной набор данных изображения, связанный с указанной сканируемой
поверхностью;
b) удаление слоя с образца с помощью ионного пучка, направленного на указанный образец, чтобы предоставить другую обнаженную поверхность на образце;
c) сканирование указанной другой обнаженной поверхности указанного образца с помощью первичного электронного пучка, и повторение стадий a) (i) и a) (ii), чтобы предоставлять двойной набор данных изображения, связанных с указанной другой обнаженной поверхностью;
d) повторение указанной стадии b) и указанной стадии c) множество раз;
e) укладывание стопкой множества двойных наборов данных изображения, получаемых на стадиях a) и d), посредством расположения соответствующих первого и второго двухмерных изображений в том же последовательном порядке, как получают из образца;
f) выравнивание первых двухмерных изображений относительно указанных вторых двухмерных изображений;
g) осуществление базового анализа указанных первых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает сегментирование указанных пикселей на пространство пор, керогена или минерала для того, чтобы формировать базовые анализируемые первые двухмерные изображения;
h) первый анализ указанных вторых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы
серого, превышающие предварительно выбираемое пороговое значение шкалы серого для керогена, чтобы определять первую маску;
i) второй анализ указанных вторых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого ниже предварительно выбираемого порогового значения шкалы серого для минерала, чтобы определять вторую маску;
j) изменение указанных базовых анализируемых первых двухмерных изображений посредством первой маски и второй маски, которое включает повторное отнесение пикселей из пространства керогена в пространство пор на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием первой маски и повторное отнесение пикселей от минерала к керогену на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием второй маски.
25. Способ по п. 24, где удаление слоя на стадии b) включает ионное травление указанного образца в направлении, приблизительно перпендикулярном к предыдущей обнаженной поверхности образца, чтобы удалять слой приблизительно равномерной толщины приблизительно от 1 нм приблизительно до 5 нм.
26. Способ по п. 24, где образец содержит по меньшей мере одну породу или минерал.
27. Способ по п. 24, где образец представляет собой глинистый сланец, глинистую породу, алевролит, аргилит, порцелланит, доломит или их сочетание.
28. Способ по п. 24, который дополнительно включает стадию
k), вычисление процентной доли общего пространства пор и процентной доли общего керогена для согласованных изображений образца, полученных посредством стадии j).
29. Система генерации трехмерных цифровых изображений образца, которая содержит:
a) микроскоп заряженных частиц, который содержит
колонну сканирующего электронного пучка, которая содержит источник электронов для генерации первичного электронного пучка,
колонну ионного пучка для генерации фокусированного ионного пучка на образце для того, чтобы последовательно удалять тонкий его слой в направлении толщины образца и обнажать другую поверхность образца для сканирования с помощью первичного электронного пучка,
первый детектор заряженных частиц для обнаружения поверхностных электронов образца при сканировании с использованием первичного электронного пучка,
второй детектор заряженных частиц для обнаружения обратно рассеянных электронов, испускаемых сканируемым образцом,
b) первую систему обработки сигнала для регистрации данных первого изображения на основе поверхностных электронов образца, обнаруживаемых посредством указанного первого детектора заряженных частиц, и хранения данных первого изображения в качестве первого двухмерного изображения, которое содержит значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, и вторую систему обработки сигнала для регистрации данных второго изображения на основе обратно рассеянных электронов, испускаемых указанным образцом во время
указанного сканирования, которые обнаруживают посредством указанного второго детектора заряженных частиц, и хранения данных второго изображения в качестве второго двухмерного изображения, которое содержит значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, где первые и вторые двухмерные изображения предоставляют двойной набор данных изображения, связанных с указанной другой обнаженной поверхностью;
c) компьютер, который содержит по меньшей мере один процессор, способный исполнять компьютерную программу, способную осуществлять вычисления для создания трехмерного цифрового представления образца, где указанные вычисления включают:
укладывание стопкой множества двойных наборов данных изображения, полученных посредством первой и второй обрабатывающих систем посредством расположения соответствующих первого и второго двухмерных изображений в последовательном порядке, как получают из образца, при выравнивании,
базовый анализ указанных первых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отнесение указанных пикселей к пространству пор, керогену или минералу для того, чтобы формировать базовые анализируемые первые двухмерные изображения,
первый анализ указанных вторых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого, превышающие предварительно выбираемое пороговое значение шкалы серого для керогена, чтобы определять первую маску,
второй анализ указанных вторых двухмерных изображений из указанного множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого ниже предварительно выбираемого порогового значения шкалы серого для минерала, чтобы определять вторую маску, и
изменение указанных базовых анализируемых первых двухмерных изображений посредством первой маски и второй маски, которое включает повторное отнесение пикселей из пространства керогена к пространству пор на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием первой маски и повторное отнесение пикселей из минерала к керогену на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием второй маски.