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扫描电子显微镜图像系统改造方法 日期:2016.11.24

扫描电子显微镜是观察物质微观表面形貌的主要工具,它主要由真空系统、电子光学系统、图像系统和控制系统组成。现代扫描电子显微镜图像显示系统和控制系统都已经实现PC控制下的数字化,同时增加了图像处理功能,能够容易的与通用软件相结合,方便编辑报告、论文和信息传送。

对于早期模拟图像系统和专用计算机控制的数字图像系统的扫描电子显微镜可以通过外接计算机图像采集系统实现模拟图像数字化,或图像系统数字化。什么是模拟图像数字化?就是将获取的图像模拟信号经过模数转换器(ADC)变成数据输入到计算机中存储、显示和处理。根据这种原理制成的图像系统,就是我们常说的被动式图像系统。其优点:采集卡电路简单,价格便宜。缺点:安装、调试困难,因为它需要和扫描电子显微镜的扫描系统同步,所以要改变原扫描电子显微镜内部电路,稍不小心就会造成事故,给扫描电子显微镜带来硬伤。另外,由于不能和扫描电子显微镜扫描真正同步,采集到的图像变形,最为明显的是圆变为椭圆,同时不能实时处理,只有将采集到的图像存储以后进行处理,才可以输出。

什么是图像系统数字化?用数字扫描系统替代模拟扫描系统,由此获取的图像信号数据,完全对应电子束扫描点上的样品信息,图像显示分辨率对应电子束在样品上扫描过的行和列的点数,图像扫描和图像显示全数字化。需要说明的是现代数字扫描电子显微镜自定义分辨率值为:1024×1024,这是一个最佳值(从采集速度和分辨率两方面考虑),这和被动式图像系统所谓的图像分辨率不是一个概念。我们称这样的系统为主动式图像系统,国外升级扫描电子显微镜也是采用此种方法。其优点:图像质量高,速度快,不会产生图像变形等问题,安装简单,因为所有扫描电子显微镜都预留有外部图像控制接口,当外部控制信号到来时,内部扫描部分自动被旁路,显示部分被消隐,不需要改变任何内部电路结构。缺点:采集卡电路复杂,成本高。

综述,以上介绍了两种扫描电子显微镜改造图像系统的方法,最主要的区别在于是还是上,其中主动式图像系统是近年来国际上普遍使用的,因为被动式图像系统是一种早期图像数字化过渡产品,所谓的图像分辨率实质上是模拟信号取样点数,并非数字图像分辨率,像质较差,而主动式图像系统标称的分辨率才真正是数字图像分辨率,可以有效提高图像质量。