飛納電鏡全景拼圖功能的介紹與應(yīng)用

地質(zhì)切片的 BSE 檢查往往通過地毯式搜索的方式手動(dòng)完成（如圖1所示），這個(gè)過程通常需要數(shù)小時(shí)，非常占用人力與設(shè)備，長時(shí)間的連續(xù)觀察也會(huì)對操作人員的視力造成影響。并且由于時(shí)間限制，往往很難覆蓋所有感興趣的區(qū)域。而在手動(dòng)操控移動(dòng)位置的情況下，地毯式搜索時(shí)容易發(fā)生上下行的錯(cuò)位，造成特征位置重復(fù)計(jì)數(shù)，或者因跨行造成特征位置遺漏。
 

圖1 地毯式掃描示意圖

全景拼圖高清成像技術(shù)是將這個(gè)過程通過自動(dòng)化來實(shí)現(xiàn)，允許掃描電鏡在以前技術(shù)下無法使用的時(shí)間段（例如晚上和周末）以一系列分辨率對整個(gè)載玻片進(jìn)行全樣品自動(dòng)化掃描成像，獲得全樣品超高分辨率照片（可達(dá)數(shù)億像素）。由于過程是全自動(dòng)的，節(jié)約了人力，并且可以在晚上、周末進(jìn)行連續(xù)采集，進(jìn)一步提升了設(shè)備的利用效率。

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，飛納電鏡全景拼圖高清成像提供兩種數(shù)據(jù)導(dǎo)出方式，一種為數(shù)碼存檔（具有唯一性），第二種為高清圖片。數(shù)碼存檔非常重要，因?yàn)樗�包含了所有原始�?shù)據(jù)，通過數(shù)碼存檔查看器，可對拼圖而成的高分辨率圖像進(jìn)行二次分析。既可以作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以“虛擬電子顯微鏡”的方式使用，可通過數(shù)碼放大，對“預(yù)存”好的照片進(jìn)行二次特征物提取，且在這個(gè)過程，可選取任意區(qū)域，進(jìn)行圖片導(dǎo)出。如有需要，也可以稍后重新訪問感興趣的區(qū)域。數(shù)碼存檔查看器作為交互式教學(xué)工具也非常寶貴的材料，可以以更低的成本，更高效的方式，將學(xué)生帶入礦物的微觀世界。

在地質(zhì)領(lǐng)域，通過全景拼圖技術(shù)研究砂巖的孔隙度、成巖作用、礦物學(xué)分布和裂縫分析是非常有用的。該技術(shù)也同樣適用于碳酸鹽巖和頁巖，適用于變質(zhì)和火成巖地質(zhì)材料。如圖2.所示案例。
 

圖2. 長石砂巖的全景拼圖背散射電子（BSE）圖像

(A) 采集的全景拼圖的部分圖像，顯示晶粒大小、晶粒形狀、晶粒類型和孔隙度。其中：黑色位置=毛細(xì)孔；淺灰色位置=長石；深灰色位置=石英。水平視野長度：7 毫米。

(B) 在 (A) 中形成圖像的單個(gè)小視野分區(qū)。其中：q=石英；f=長石；qo=石英過度生長；fo=長石過度生長。水平視野長度：259μm。

這種全景拼圖技術(shù)也可以直接應(yīng)用于其他需要在微米或納米尺度上檢查拋光表面的區(qū)域，例如建筑材料（砂漿和水泥）、陶瓷和金相樣品。
 

陶瓷-視野全景拼圖 自動(dòng)找尋雜質(zhì)、異常點(diǎn)

調(diào)研發(fā)現(xiàn)，飛納電鏡也是唯一一家可進(jìn)行超景深疊加拼圖功能的軟件�？蓪τ辛Ⅲw景深結(jié)構(gòu)的端口等樣品進(jìn)行拼圖。在研究巖石的斷裂口時(shí)，這個(gè)功能非常重要。

此外，飛納臺(tái)式掃描電鏡大樣品室卓越版 Phenom XL 提供低真空技術(shù)，可以對樣品在不鍍金的情況進(jìn)行分析，分析時(shí)不會(huì)因鍍金帶來外來元素干擾。由于不鍍金具有非破壞性的特點(diǎn)，非常適用于珍貴的標(biāo)本樣品，或需要進(jìn)行其他設(shè)備后續(xù)分析的情況下進(jìn)行使用。

由于全景拼圖是在大區(qū)域以極高的分辨率（小區(qū)域、慢掃描時(shí)間和高像素分辨率）進(jìn)行圖像采集，傳統(tǒng)的掃描電鏡往往需要非常長的拼圖時(shí)間。由于飛納電鏡提供的燈絲為 CeB6 高亮度晶體燈絲，平均亮度是鎢燈絲的 10 倍，因此，采集速度可以大幅提升。調(diào)研證實(shí)，飛納電鏡拼圖時(shí)間可以縮短到傳統(tǒng)電鏡的 1/3，效率是常規(guī)電鏡的 3 倍。也就是說，飛納電鏡可以完成其他電鏡 3 倍的樣品量，設(shè)備發(fā)揮出來的價(jià)值也就相當(dāng)于其他電鏡的 3 倍，而單位樣品消耗燈絲的時(shí)間成本，則減少為其他設(shè)備的 1/3。

此外，飛納大倉室卓越版 Phenom XL 具備市場中同級(jí)別最大的樣品可觀測范圍，樣品臺(tái)尺寸達(dá) 100x100mm。觀測范圍越大，意味著一次可以放置的樣品就越多，因此可大幅減少換樣品的次數(shù)。并且非常適合在周末或假期等無人值守的情況下，一次性進(jìn)多個(gè)樣品，進(jìn)行連續(xù)分析。

結(jié)論

全自動(dòng)圖像采集和拼接可在大尺度范圍收集高分辨率圖像，可在減少人力成本的情況下，提升設(shè)備的利用效率，獲得更完整，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

由于飛納電鏡的全景拼圖技術(shù)具有以下優(yōu)勢，因此具有不可替代性：

· 速度最快，效率最高
· 可觀察（拼圖）范圍最大，一次可放置樣品最多
· 具有低真空技術(shù)，可不鍍金直接觀察地質(zhì)切片
· 具有原始數(shù)碼存檔和高清圖片兩種數(shù)據(jù)格式，且配備數(shù)碼存檔閱讀器