E08 · 电子显微 / 样品物理

电子剂量、噪声与损伤

设置束流、像素驻留、帧数、像素尺寸和探针宽度。比较理想周期结构与计数图像、剂量预算和结构存留。在不破坏样品的条件下获得足够信噪比。

每像素入射电子 $0$

预期探测计数 $0$

扫描平均剂量 $0\,\mathrm{e^{-}\,\mathring{A}^{-2}}$

探针单脉冲峰值剂量 $0\,\mathrm{e^{-}\,\mathring{A}^{-2}}$

有效结构信噪比 $0$

结构存留率 $0\,\mathrm{\%}$

相对计数噪声 $0\,\mathrm{\%}$

升温近似 $0\,\mathrm{K}$

污染层近似 $0\,\mathrm{nm}$

碳阈值比较 $\text{—}$

512 像素方形扫描曝光 $0\,\mathrm{s}$

实验任务 $\text{—}$

电子计数与均匀扫描面剂量使用单位换算；图像采用 Poisson 采样，计数高于 40 时使用高斯近似。辐解用假定指数对比衰减；碳-12 阈值控制示意敲出项；加热采用假定热导。不是材料专属损伤动力学。探针单脉冲峰值剂量不同于扫描平均剂量；扫描动画是所选曝光方案的慢放展示。

先抓重点

N_e=\frac{I\tau N_f}{e},\quad D=\frac{N_e}{100a^2}\quad(a\text{ in nm})

束流、驻留与帧数进入同一个总电子预算。剂量以每平方埃电子数计。

\sigma_N=\sqrt{N},\quad \mathrm{SNR}_{\mathrm{detail}}=0.3H\,S(D)\sqrt{\eta N_e}

传递项包含高斯探针模糊及像素对 5 nm 模式的积分；结构存留单独建模。

S_{\mathrm{rad}}(D)=\exp(-D/D_c)

临界剂量是可调假设。最优曝光取决于特征与材料。

容易误解示意图像就是经标定的材料预测。

正确理解电子计数与均匀扫描面剂量使用单位换算；图像采用 Poisson 采样，计数高于 40 时使用高斯近似。辐解用假定指数对比衰减；碳-12 阈值控制示意敲出项；加热采用假定热导。不是材料专属损伤动力学。探针单脉冲峰值剂量不同于扫描平均剂量；扫描动画是所选曝光方案的慢放展示。

01
预测
预测增加十倍帧数是否总能改善有效细节，再比较计数不足、低剂量与过曝场景。
应该观察到： 计数噪声随曝光下降，但损伤可让有效高频对比下降得更快。帧平均不会抹去累计剂量。
02
调节与核对
信噪比至少 5；结构存留至少 75%；剂量小于临界剂量的 30%；示意升温小于 10 K。
应该观察到： 任务依据定量读数，而非肉眼亮度。
03
解释限制
保持束流与驻留的乘积不变，随后增加帧数。解释哪些量不变，哪些量会累计。
应该观察到： 电子计数与均匀扫描面剂量使用单位换算；图像采用 Poisson 采样，计数高于 40 时使用高斯近似。辐解用假定指数对比衰减；碳-12 阈值控制示意敲出项；加热采用假定热导。不是材料专属损伤动力学。探针单脉冲峰值剂量不同于扫描平均剂量；扫描动画是所选曝光方案的慢放展示。