專利名稱：用于使用粒子光學(xué)設(shè)備來確定重構(gòu)圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于使用粒子光學(xué)設(shè)備來確定重構(gòu)圖像的方法。該粒子光學(xué)設(shè)備包括用于產(chǎn)生一束粒子的粒子源、可以將要成像的對(duì)象放置在其上面的對(duì)象平面、用于用該束粒子來照亮對(duì)象平面的聚光器系統(tǒng)、用于通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成對(duì)象平面的圖像的投影系統(tǒng)以及用于檢測(cè)圖像的檢測(cè)器，其中，所述檢測(cè)器包括具有像素陣列的半導(dǎo)體傳感器，所述半導(dǎo)體傳感器用于響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)。本發(fā)明還涉及被布置為執(zhí)行此類方法的粒子光學(xué)設(shè)備。本發(fā)明還涉及包括用于促使處理器系統(tǒng)執(zhí)行此類方法的指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。
背景技術(shù)：
在TEM中，也稱為樣本的對(duì)象用一束電子進(jìn)行照射，該電子具有例如在50 keV和400 keV之間的能量。某些電子通過樣本被透射，并且這些電子聚焦在圖像平面上以形成樣本的放大圖像。用投影系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了圖像平面上的樣本的成像，該投影系統(tǒng)能夠被設(shè)置為例如在IO3和IO6倍之間的可配置放大倍率。通常，將諸如CXD照相機(jī)或CMOS照相機(jī)的檢測(cè)器放置在圖像平面中，由此檢測(cè)圖像。此類檢測(cè)器可以例如具有半導(dǎo)體傳感器，該半導(dǎo)體傳感器具有布置成二維陣列的4kX4k像素。用此類檢測(cè)器，電子撞擊在CXD或CMOS傳感器的半導(dǎo)體芯片上并產(chǎn)生電子空穴對(duì)，從而形成將被CCD或CMOS芯片檢測(cè)的電荷。對(duì)于某些應(yīng)用而言，要求非常低的劑量的電子。例如，生物材料可以在每0. InmXO. I nm 10 30個(gè)電子的劑量下在8 10秒的巾貞時(shí)間內(nèi)退化。這可能導(dǎo)致檢測(cè)器處的每個(gè)像素0. 001 0. I個(gè)電子或以下的平均劑量。雖然CCD和CMOS照相機(jī)正在不斷地改進(jìn)，但信噪比(SNR)和調(diào)制傳遞函數(shù)(MTF)仍可以限制檢測(cè)器的性能。對(duì)于TEM中的示例性直接電子檢測(cè)CMOS照相機(jī)而言，一個(gè)入射電子可以產(chǎn)生幾千個(gè)電子空穴對(duì)，其在例如5X5像素的區(qū)域上擴(kuò)散并最終在5X5像素中產(chǎn)生約總共240個(gè)輸出信號(hào)計(jì)數(shù)。結(jié)果，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)(PSF)可以明顯大于空間采樣尺寸(一個(gè)像素)。下面，對(duì)PSF的長(zhǎng)度的任何參考在像素的數(shù)目方面可以參考PSF的寬度當(dāng)電子空穴對(duì)在5X5像素的區(qū)域上擴(kuò)散時(shí)，長(zhǎng)度是五。在傳感器的半尼奎斯特頻率下，實(shí)現(xiàn)了小于0. 5的MTF。尼奎斯特下的MTF接近于零。這導(dǎo)致MTF和因此的分辨率的損失。其次，中心像素處的峰值計(jì)數(shù)可以大致為30個(gè)計(jì)數(shù)，而半導(dǎo)體傳感器的暗電流噪聲通常可以在0和30個(gè)計(jì)數(shù)之間變化。這導(dǎo)致約I的SNR。在這些低劑量下，SNR和MTF兩者都確定圖像質(zhì)量。由于相對(duì)高的噪聲水平，類似于圖像反卷積的已知圖像改進(jìn)技術(shù)對(duì)于從此噪聲和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)恢復(fù)不是非常成功的。除暗電流噪聲之外，針對(duì)單個(gè)入射電子在半導(dǎo)體傳感器中產(chǎn)生的電子空穴對(duì)的數(shù)目和因此的每電子沉積的能量的數(shù)目也在很大范圍內(nèi)變化且影響SNR。300 keV的一個(gè)入射電子可以例如導(dǎo)致在0和80. 000之間的任何數(shù)目的電子空穴對(duì)和檢測(cè)電荷中的相應(yīng)的擴(kuò)展(spread)。下面，將用具有表示一定數(shù)目的信號(hào)計(jì)數(shù)的信號(hào)強(qiáng)度的相應(yīng)像素信號(hào)來表示由半導(dǎo)體芯片的像素檢測(cè)的電荷。、
通過將像素信號(hào)與所謂閾值檢測(cè)中的預(yù)定參考水平相比較來確定在像素上是否存在電子是已知的。然而，此類閾值檢測(cè)在劑量低時(shí)和SNR約為I時(shí)可以導(dǎo)致許多錯(cuò)誤檢測(cè)。為了克服點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的效應(yīng)，已經(jīng)提出使用部分響應(yīng)(PR)檢測(cè)，其使用與點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)類似的部分響應(yīng)函數(shù)。對(duì)于二值圖像而言，已經(jīng)成功地提出了部分響應(yīng)最大似然(PRML)檢測(cè)和維特比(viterbi)檢測(cè)。然而，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此類已知方法在應(yīng)用于在TEM中獲得的圖像時(shí)未給出令人滿意的結(jié)果，尤其是在不存在SNR約為I的情況下和/或在用于單個(gè)入射電子的信號(hào)計(jì)數(shù)中的擴(kuò)展大時(shí)。上述方法的缺點(diǎn)時(shí)可能損害可實(shí)現(xiàn)的分辨率。尤其是當(dāng)劑量低時(shí)，不可能以充分的可靠性確定每個(gè)像素上的入射電子的數(shù)目。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意圖提供一種方法，其中，改善了由諸如TEM的粒子光學(xué)設(shè)備中的檢測(cè)器 獲取的圖像的質(zhì)量，尤其是在低劑量下并且在諸如電子的單個(gè)入射粒子的信號(hào)例如由于半導(dǎo)體傳感器中的擴(kuò)散而在多個(gè)像素上擴(kuò)展的情況下。出于此目的，根據(jù)本發(fā)明的方法包括
接收多個(gè)像素信號(hào)；以及
通過對(duì)多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定重構(gòu)圖像，
維特比檢測(cè)使用與入射在檢測(cè)器上的粒子的多個(gè)配置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同狀態(tài)，以及所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)像素信號(hào)的單個(gè)像素上的入射粒子的相同、非零多重度(multiplicity )。單個(gè)像素上的入射粒子的非零多重度可以特別地是一個(gè)，由此，所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于入射在單個(gè)像素上的單個(gè)電子。在本實(shí)施例中，維特比檢測(cè)可以使用所述多個(gè)不同狀態(tài)中的第一狀態(tài)，其中，單個(gè)電子入射在像素上并產(chǎn)生第一像素信號(hào)，即第一數(shù)目的像素計(jì)數(shù)，以及使用所述多個(gè)不同狀態(tài)中的第二狀態(tài)，其中，再次地，單個(gè)電子入射在像素上，但是其中，所述單個(gè)電子產(chǎn)生不同的第二像素信號(hào)，即不同于第一數(shù)目的第二數(shù)目的像素計(jì)數(shù)。第一和第二狀態(tài)因此均可以涉及其中單個(gè)電子入射在像素上、但具有不同信號(hào)計(jì)數(shù)的配置。與其中不使用包括至少此類第一狀態(tài)和此類第二狀態(tài)的此類多個(gè)的已知維特比檢測(cè)方案相反，該維特比檢測(cè)因此可以成功地計(jì)及來自單個(gè)入射電子的生成數(shù)目的電子空穴對(duì)中的大的擴(kuò)展和檢測(cè)電荷中的相應(yīng)擴(kuò)展。在本文中，術(shù)語“粒子”不包括光子，而是指的是具有不同于零的靜止能量的粒子。術(shù)語“粒子”可以特別地指的是電子。粒子光學(xué)設(shè)備可以例如包括TEM。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，使用粒子的不同多重度對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。在本實(shí)施例中，可以例如對(duì)狀態(tài)進(jìn)行建模，如同所有電子產(chǎn)生基本上相同數(shù)目的電子空穴對(duì)和因此基本上相同的像素信號(hào)、即預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)一樣。然后可以將第一狀態(tài)建模為具有相應(yīng)的預(yù)定像素計(jì)數(shù)的一個(gè)電子，而可以將第二狀態(tài)建模為兩個(gè)電子，每個(gè)產(chǎn)生相應(yīng)的預(yù)定像素計(jì)數(shù)，即具有單個(gè)電子的兩倍像素計(jì)數(shù)。當(dāng)維特比檢測(cè)判定第二狀態(tài)是最有可能狀態(tài)時(shí)，然而維特比檢測(cè)將輸出存在單個(gè)電子。尤其是當(dāng)劑量相對(duì)低時(shí)和預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)被適當(dāng)選擇時(shí)，這則可以改善重構(gòu)圖像，因?yàn)樵趩蝹€(gè)像素上具有兩個(gè)電子的可能性然后可以明顯小于單個(gè)電子易導(dǎo)致較大信號(hào)計(jì)數(shù)的可能性。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，使用(一個(gè)或多個(gè))粒子的不同沉積能量對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。在本實(shí)施例中，維特比檢測(cè)的狀態(tài)明確地考慮到單個(gè)電子可以導(dǎo)致不同的像素計(jì)數(shù)。第一狀態(tài)可以例如涉及第一預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)的單個(gè)電子且第二狀態(tài)可以例如涉及第二不同預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)的單個(gè)電子，第二預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)例如是第一預(yù)定信號(hào)計(jì)數(shù)的兩倍。維特比檢測(cè)因此將不僅導(dǎo)致對(duì)電子是否入射在像素上的確定，而且在其存在時(shí)，還提供電子的可能信號(hào)計(jì)數(shù)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，在對(duì)(一個(gè)或多個(gè))粒子的沉積能量進(jìn)行建模時(shí)使用不同的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。在本實(shí)施例中，第一狀態(tài)可以例如涉及單個(gè)電子根據(jù)第一點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在多個(gè)相鄰像素中產(chǎn)生像素計(jì)數(shù)，并且第二狀態(tài)可以例如涉及單個(gè)電子根據(jù)第二點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)在多個(gè)相 鄰像素中產(chǎn)生像素計(jì)數(shù)，第二點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)不同于第一點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)。維特比檢測(cè)因此可以響應(yīng)于入射在像素上的單個(gè)電子而計(jì)及可能的不同信號(hào)計(jì)數(shù)分布。不同的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)可以例如對(duì)應(yīng)于不同的相對(duì)振幅和/或不同形狀和/或不同長(zhǎng)度。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，在維特比檢測(cè)的不同迭代中使用不同的狀態(tài)。在本實(shí)施例中，維特比檢測(cè)在例如第一迭代中使用對(duì)應(yīng)于導(dǎo)致第一大像素計(jì)數(shù)的入射電子的第一狀態(tài)以及其中使用對(duì)應(yīng)于導(dǎo)致第二較小像素計(jì)數(shù)的入射電子的第二狀態(tài)的第二迭代。在第一迭代之后，可以對(duì)來自所有檢測(cè)電子的貢獻(xiàn)進(jìn)行建模并從像素信號(hào)去除。從而，第一迭代檢測(cè)具有高像素計(jì)數(shù)的電子且第二迭代檢測(cè)具有低像素計(jì)數(shù)的電子。
優(yōu)選地，在連續(xù)迭代中使用的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于單個(gè)電子的減小的信號(hào)水平。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，其中，像素陣列是一維陣列。半導(dǎo)體傳感器因此形成線傳感器，其可以例如沿著圖像平面掃描。使用此類線傳感器由于降低的計(jì)算復(fù)雜性和存儲(chǔ)器要求而可能是有利的，因?yàn)榫S特比檢測(cè)僅須容納來自一個(gè)維度的相鄰像素的貢獻(xiàn)。維特比檢測(cè)因此可以使用與其中使用二維陣列并且必須考慮其中電子在像素的二維環(huán)境中入射的狀態(tài)的情況相比較小數(shù)目的狀態(tài)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，像素陣列是二維陣列且維特比檢測(cè)被應(yīng)用于二維陣列的每行像素的像素信號(hào)序列。在本實(shí)施例中，維特比檢測(cè)基本上逐行地操作。從而，與全二維維特比檢測(cè)相比，降低了在維特比檢測(cè)中考慮的狀態(tài)的數(shù)目一和因此的計(jì)算復(fù)雜性和存儲(chǔ)器要求，而使用維特比檢測(cè)的益處在很大程度上仍存在。維特比檢測(cè)優(yōu)選地使用二維PSF且針對(duì)每個(gè)狀態(tài)考慮行上的像素周圍的二維區(qū)域中的像素的貢獻(xiàn)，以便最佳地對(duì)像素信號(hào)進(jìn)行建模。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，像素陣列是二維陣列且維特比檢測(cè)被應(yīng)用于二維陣列的每列像素的像素信號(hào)序列。在本實(shí)施例中，維特比檢測(cè)基本上逐列地操作，具有與在逐行地操作時(shí)類似的優(yōu)點(diǎn)和效果。在另一實(shí)施例中，維特比檢測(cè)使用具有逐行操作的第一迭代和具有逐列操作的第二迭代，在此之后，第一和第二迭代的結(jié)果被組合以獲得維特比檢測(cè)的輸出。該組合可以例如包括求平均或基于從第一和第二迭代獲得的已確定路徑度量的選擇。
在其它實(shí)施例中，維特比檢測(cè)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子的預(yù)定二維配置。維特比檢測(cè)因此可以例如確定來自入射在行或列上的各像素上的粒子以及來自入射在相鄰行或列的像素上的粒子(其也可以對(duì)像素信號(hào)有所貢獻(xiàn))的貢獻(xiàn)?？梢詫⒈緦?shí)施例稱為逐條維特比檢測(cè)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，該方法還包括在已檢測(cè)像素上的一個(gè)或多個(gè)入射粒子之后，從所述多個(gè)像素信號(hào)去除來自所檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)入射粒子的貢獻(xiàn)。
在本實(shí)施例中，所考慮的所述多個(gè)像素信號(hào)基本上免于來自已被檢測(cè)的電子的貢獻(xiàn)。因此可以改善計(jì)算復(fù)雜性和/或穩(wěn)健性。在根據(jù)本發(fā)明的方法實(shí)施例中，維特比檢測(cè)使用PR (13531)或PR ( 13531)2響應(yīng)。此類PR響應(yīng)已被發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致計(jì)算復(fù)雜性和存儲(chǔ)器要求與維特比檢測(cè)的性能之間的良好平衡。可以將半導(dǎo)體傳感器的所述多個(gè)像素確定尺寸并布置為使得擴(kuò)散模式基本上對(duì)應(yīng)于與此類PR響應(yīng)相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)?？梢允褂锰鎿QPR響應(yīng)，并且例如依照入射在半導(dǎo)體傳感器上的粒子的能量沉積模式進(jìn)行選擇。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，維特比檢測(cè)使用已在維特比檢測(cè)中使用的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的長(zhǎng)度的2 5、優(yōu)選地2 4、更優(yōu)選地3 4倍范圍內(nèi)的路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對(duì)應(yīng)于在維特比檢測(cè)中使用的PR響應(yīng)。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)在在指示范圍內(nèi)選擇路徑存儲(chǔ)器的長(zhǎng)度的情況下，獲得計(jì)算復(fù)雜性和存儲(chǔ)器要求與維特比檢測(cè)的性能之間的良好平衡。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，由檢測(cè)器檢測(cè)的圖像包括在每個(gè)像素
0.0001 0. 5、優(yōu)選地0. 001 0. 3、更優(yōu)選地0. 01 0. I粒子范圍內(nèi)的劑量。本發(fā)明人已發(fā)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的維特比檢測(cè)在劑量在指示范圍內(nèi)時(shí)。這些范圍特別適合于允許有合理地低數(shù)目的狀態(tài)和因此的合理的計(jì)算復(fù)雜性，同時(shí)保持良好性能。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，該方法包括
在檢測(cè)對(duì)象的第一圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收第一多個(gè)像素信號(hào)，
通過對(duì)第一多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定第一重構(gòu)圖像，
在檢測(cè)對(duì)象的第二圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收第二多個(gè)像素信號(hào)，
通過對(duì)第二多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定第二重構(gòu)圖像，以及 將第一重構(gòu)圖像和第二重構(gòu)圖像組合以形成重構(gòu)圖像。該方法還可以包括在檢測(cè)對(duì)象的至少一個(gè)相應(yīng)的另外圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收至少一個(gè)另外多個(gè)像素信號(hào)，通過對(duì)所述相應(yīng)的另外多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定至少一個(gè)另外重構(gòu)圖像，并將第一重構(gòu)圖像、第二重構(gòu)圖像和至少一個(gè)另外重構(gòu)圖像組合以形成重構(gòu)圖像。因此，該方法獲取并處理相同對(duì)象的兩個(gè)或更多重構(gòu)圖像，并將對(duì)應(yīng)的重構(gòu)圖像組合以形成重構(gòu)圖像。所述兩個(gè)或更多重構(gòu)圖像可以例如是在低劑量下獲取的，該低劑量例如被選擇為防止對(duì)對(duì)象的損壞，同時(shí)通過將兩個(gè)或更多重構(gòu)圖像組合獲得的重構(gòu)圖像可以有效地對(duì)應(yīng)于較高劑量。從而，可以改善重構(gòu)圖像的質(zhì)量。將第一和第二(以及(如果適用的話)另外的)重構(gòu)圖像組合可以例如包括第一和第二(以及(如果適用的話)另外的)重構(gòu)圖像的相加或平均，但是在其它實(shí)施例中可以包括針對(duì)第一和第二(以及(如果適用的話)另外的)重構(gòu)圖像之間的移位和/或失真進(jìn)行修正。可以例如根據(jù)被組合的第一和第二(以及(如果適用的話)另外的)重構(gòu)圖像來確定移位和/或失真。該移位和/或失真可以替換地是由粒子光學(xué)設(shè)備的其它部分預(yù)定或提供的，該其它部分例如來自投影系統(tǒng)。在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施例中，該方法包括
產(chǎn)生一束粒子，
將要成像的對(duì)象放置在對(duì)象平面上，
用該束粒子照亮對(duì)象平面，
通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成對(duì)象平面的圖像，以及 用包括半導(dǎo)體傳感器的檢測(cè)器來檢測(cè)圖像并響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)。本發(fā)明的另一方面提供了一種粒子光學(xué)設(shè)備，包括
粒子源，其用于產(chǎn)生一束粒子，
對(duì)象平面，可以在其上面放置要成像的對(duì)象，
聚光器系統(tǒng)，其用于用該束粒子來照亮對(duì)象平面，
投影系統(tǒng)，其用于通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成對(duì)象平面的圖像，
檢測(cè)器，其用于檢測(cè)圖像，該檢測(cè)器包括具有像素陣列的半導(dǎo)體傳感器，該半導(dǎo)體傳感器用于響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)，以及 信號(hào)處理器，其被布置為
O接收所述多個(gè)像素信號(hào)，以及
O通過對(duì)多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定重構(gòu)圖像，
維特比檢測(cè)使用與入射在檢測(cè)器上的粒子的多個(gè)配置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同狀態(tài)，以及所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)像素信號(hào)上的單個(gè)像素上的入射粒子的相同、非零多重度。信號(hào)處理器可以是檢測(cè)器的一部分，或者被布置為與檢測(cè)器通信的單獨(dú)單元。在本發(fā)明的另一方面，提供了包括用于促使處理器系統(tǒng)執(zhí)行所闡述的方法的指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到的是可以以認(rèn)為有用的任何方式將本發(fā)明的上述實(shí)施例、實(shí)施方式和/或方面中的兩個(gè)或更多組合。對(duì)應(yīng)于方法的所述修改和變更的粒子光學(xué)設(shè)備和/或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的修改和變更可以由本領(lǐng)域的技術(shù)人員基于本說明來執(zhí)行。在所附權(quán)利要求中定義了本發(fā)明。在從屬權(quán)利要求中定義了有利實(shí)施例。


現(xiàn)在參考附圖來描述本發(fā)明，在附圖中，相同的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的元件。在附圖中 圖I示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，
圖2示出示例性維特比檢測(cè)器的狀態(tài)和轉(zhuǎn)變的示例，
圖3 圖5舉例說明維特比檢測(cè)器的操作，
圖6示出供本發(fā)明的實(shí)施例中的維特比檢測(cè)器使用的狀態(tài)和轉(zhuǎn)變的示例，
圖7舉例說明圖6的維特比檢測(cè)器的操作，
圖8 圖9舉例說明供其它實(shí)施例使用的狀態(tài)的示例，
圖10示意性地示出二維半導(dǎo)體傳感器，
圖11 圖12示意性地舉例說明根據(jù)實(shí)施例的二維的操作，
圖13示意性地舉例說明另一實(shí)施例，
圖14 圖15舉例說明供其它實(shí)施例使用的狀態(tài)的示例，
圖16 圖17示意性地舉例說明另一實(shí)施例，
圖18A和18B示意性地舉例說明像素信號(hào)的信號(hào)水平，
圖19示出根據(jù)本發(fā)明的方法的模擬的結(jié)果，
圖20示意性地示出根據(jù)實(shí)施例的方法的概觀，
圖21示意性地舉例說明另一實(shí)施例，
圖22示出包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)。圖I示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備。其示出TEM,包括經(jīng)由管121被真空泵122抽空的真空外殼120。電子源101形式的粒子源沿著粒子光學(xué)軸100產(chǎn)生一束電子。該粒子源可以是任何類型的電子源，諸如，例如場(chǎng)發(fā)射槍、肖特基發(fā)射器或熱電子發(fā)射器。電子源可以是例如場(chǎng)發(fā)射槍、肖特基發(fā)射器或熱電子發(fā)射器。然后將電子加速至通常在80 300 keV之間的可調(diào)整能量，雖然使用具有例如50 500 keV的可調(diào)整能量的電子的TEM是已知的。偏轉(zhuǎn)器102將粒子束在限束孔口 103上集中于中心。射束然后通過包括兩個(gè)透鏡104的聚光器系統(tǒng)。樣本111被操縱器112保持，其將樣本定位于物鏡105的對(duì)象平面中。樣本被包括透鏡106的投影系統(tǒng)成像到熒光屏107上，并且能夠通過窗口 108觀看。熒光屏107被連接到鉸鏈109且能夠縮回/折疊起來，使得由投影系統(tǒng)產(chǎn)生的圖像被成像在檢測(cè)器150上。應(yīng)注意的是可能需要使投影系統(tǒng)重新聚焦，從而在檢測(cè)器150而不是熒光屏上形成圖像。在屏幕上或檢測(cè)器上形成的圖像通常具有在IO3至IO6倍之間的放大倍率，并且可以顯示出小到0. Inm或者更小的細(xì)節(jié)。還應(yīng)注意的是投影系統(tǒng)可以形成中間圖像。檢測(cè)器150包括用于檢測(cè)撞擊電子的半導(dǎo)體傳感器151，諸如電荷耦合器件(CXD)或CMOS器件。半導(dǎo)體傳感器151具有布置成二維陣列的多個(gè)像素(在圖I中未示出)。一個(gè)入射電子可以產(chǎn)生在陣列的例如5X5像素的區(qū)域上擴(kuò)散的幾千個(gè)電子空穴對(duì)，其中，電荷被收集而產(chǎn)生像素信號(hào)。可以將像素信號(hào)稱為‘原始像素?cái)?shù)據(jù)’或‘?dāng)?shù)據(jù)樣本’?？梢詫⑺龆鄠€(gè)像素信號(hào)稱為‘原始圖像’。檢測(cè)器150還包括信號(hào)處理器152，其用于處理像素信號(hào)并確定改善的圖像，表示入射在檢測(cè)器150上的電子的配置的重構(gòu)。還可以將改善圖像稱為‘輸出圖像’。應(yīng)注意的是在替換實(shí)施例中，還可以以其它配置來布置所述多個(gè)像素，諸如以一維陣列，從而形成線傳感器。線傳感器可以是相對(duì)于投射的圖像可移動(dòng)的，以獲得一起形成二維圖像的一系列一維圖像。
應(yīng)注意的是圖I僅示出典型TEM的示意性描述，并且實(shí)際上，TEM包括更多的偏轉(zhuǎn)器、孔口等。并且，具有用于修正物鏡105的像差的修正器的TEM是已知的，所述修正器采用多極和圓形透鏡。還可以使用其它檢測(cè)器，諸如二次電子檢測(cè)器、X射線檢測(cè)器等?？梢詫⑦@些檢測(cè)器定位于樣本的面對(duì)槍的一側(cè)或樣本的面對(duì)檢測(cè)器150的一側(cè)。圖I還示出將TEM連接到用戶接口系統(tǒng)的接口設(shè)備160，所述用戶接口系統(tǒng)在本文中被示為計(jì)算機(jī)，具有諸如鍵盤和鼠標(biāo)的輸入裝置170和諸如顯示屏的可視化裝置175。用戶接口系統(tǒng)還可以具有存儲(chǔ)設(shè)備，諸如硬盤驅(qū)動(dòng)器和光盤驅(qū)動(dòng)器，以及用于與諸如USB棒的可移動(dòng)固態(tài)存儲(chǔ)器連接和/或用于連接到諸如因特網(wǎng)或本地網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)的對(duì)接設(shè)備。接口設(shè)備160還被連接到檢測(cè)器150以便從檢測(cè)器150獲得輸出圖像并向用戶接口系統(tǒng)提供輸出圖像。此外，接口設(shè)備160被連接到允許用戶修改信號(hào)處理器152的設(shè)置的信號(hào)處理器152。此外，接口設(shè)備160被連接到TEM以便從用戶接口設(shè)備操作TEM，例如允許用戶使用輸入裝置來輸入命令以操作TEM的各部分，諸如，例如以操作真空泵122、電子源101、操縱器112和鉸接屏幕107。信號(hào)處理器152被布置為處理原始像素信號(hào)并確定輸出圖像，其表示入射在檢測(cè)器150上的電子的配置的重構(gòu)。使用閾值檢測(cè)器來處理原始像素信號(hào)是已知的，其將每個(gè)原始像素信號(hào)與預(yù)定閾值值相比較，并在原始像素信號(hào)大于預(yù)定閾值值時(shí)確定存在入射電子，而在原始像素信號(hào)小于預(yù)定閾值值時(shí)確定不存在入射電子。然而，此類閾值檢測(cè)僅在信噪比大到足以區(qū)別噪聲(導(dǎo)致低于預(yù)定閾值的原始像素信號(hào))和電子的存在(導(dǎo)致預(yù)定閾值以上的原始像素信號(hào))時(shí)顯示出足夠的性能。然而，當(dāng)劑量低時(shí)，此類閾值檢測(cè)將不會(huì)得到令人滿意的性能。此外，一個(gè)入射電子將在半導(dǎo)體傳感器中的多個(gè)相鄰像素中產(chǎn)生信號(hào)，其可以用點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)來表征且可以將其稱為符號(hào)間干擾(ISI)。使用反卷積技術(shù)來適應(yīng)此類ISI是已知的，但是已知反卷積技術(shù)在信噪比非常差時(shí)不會(huì)得到令人滿意的性能。對(duì)于與二進(jìn)制數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的一維信號(hào)以及與二進(jìn)制數(shù)據(jù)相對(duì)應(yīng)的二維信號(hào)而言，使用稱為維特比檢測(cè)的信號(hào)處理技術(shù)是已知的。維特比檢測(cè)器使用稱為動(dòng)態(tài)編程的技術(shù)以高效的方式執(zhí)行最大似然檢測(cè)。至此，維特比檢測(cè)器對(duì)數(shù)據(jù)樣本序列進(jìn)行操作。在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中，此序列對(duì)應(yīng)于時(shí)域中的數(shù)據(jù)樣本序列，但是在圖像重構(gòu)的實(shí)施例中，該序列對(duì)應(yīng)于相鄰像素序列。維特比檢測(cè)的中心是狀態(tài)的概念狀態(tài)對(duì)應(yīng)于原始數(shù)據(jù)的可能配置。下面將給出示例。當(dāng)考慮序列的下一個(gè)數(shù)據(jù)樣本時(shí)，考慮當(dāng)前數(shù)據(jù)樣本的(一個(gè)或多個(gè))可能狀態(tài)與下一個(gè)數(shù)據(jù)樣本的(一個(gè)或多個(gè))可能狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變?？梢詫?duì)每個(gè)轉(zhuǎn)變賦予權(quán)值以指示此類轉(zhuǎn)變的可能性?？梢酝ㄟ^評(píng)估像素的實(shí)際狀態(tài)與像素狀態(tài)的模型之間的差來確定該權(quán)值?？梢岳缬檬褂媚Ｐ歪槍?duì)狀態(tài)獲得的像素信號(hào)的計(jì)算來表示像素的狀態(tài)模型，所述模型在忽視噪聲的同時(shí)對(duì)與狀態(tài)相對(duì)應(yīng)的原始數(shù)據(jù)的配置貢獻(xiàn)進(jìn)行建模，由此獲得建模像素信號(hào)。然后可以將該權(quán)值確定為例如實(shí)際像素信號(hào)和建模像素信號(hào)的差的絕對(duì)值?？梢栽趯?shí)際像素信號(hào)與多個(gè)建模信號(hào)(每個(gè)狀態(tài)一個(gè))之間計(jì)算此類權(quán)值。對(duì)于表示實(shí)際配置的狀態(tài)而言，權(quán)值將基本上僅僅是噪聲。對(duì)于其它狀態(tài)而言，該值將偏離更多。為了改善性能，維特比檢測(cè)器不基于將單個(gè)像素與所有可能狀態(tài)相比較來進(jìn)行判定，而是替代地使用狀態(tài)序列。序列的連續(xù)狀態(tài)的數(shù)目被稱為路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度。路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度優(yōu)選地在PSF的長(zhǎng)度的2和5倍之間，優(yōu)選地在3和4倍之間。狀態(tài)序列包括連續(xù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變，每個(gè)具有其各自的權(quán)值。在此類序列中，將關(guān)于一個(gè)轉(zhuǎn)變(從一個(gè)數(shù)據(jù)樣本至下一個(gè))的權(quán)值稱、為‘分支度量’。狀態(tài)序列的所有權(quán)值的和被稱為‘路徑度量’。狀態(tài)序列和連續(xù)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)變被稱為格子結(jié)構(gòu)(trellis)圖。維特比檢測(cè)指的是通過格子結(jié)構(gòu)圖找到具有最低路徑度量的路徑。完整最大似然檢測(cè)器將通過格子結(jié)構(gòu)圖來評(píng)估并跟蹤所有可能的路徑。通過僅僅跟蹤可以得到具有最低度量的路徑的那些路徑，降低了維特比檢測(cè)器的復(fù)雜性。至此，維特比檢測(cè)器針對(duì)每個(gè)狀態(tài)沿著格子結(jié)構(gòu)確定哪個(gè)/些路徑具有沿著格子結(jié)構(gòu)通向該狀態(tài)的最小路徑度量，并將其保持為‘(一個(gè)或多個(gè))幸存路徑’，而其它(一個(gè)或多個(gè))路徑被丟棄不用于進(jìn)一步使用。維特比檢測(cè)已被開發(fā)為用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和移動(dòng)通信。由此，維特比檢測(cè)能夠適應(yīng)符號(hào)間干擾和噪聲，條件是能夠很好地對(duì)系統(tǒng)的特性進(jìn)行建?！，F(xiàn)在，描述已知類型的維特比檢測(cè)的示例。本示例涉及具有二進(jìn)制輸入信號(hào)(即具有數(shù)據(jù)值‘0’或‘I’)和點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF = (121)的示例性系統(tǒng)，點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF = (121)定義每個(gè)數(shù)據(jù)值‘I’在相鄰數(shù)據(jù)樣本中導(dǎo)致相對(duì)信號(hào)貢獻(xiàn)1:2:1，而數(shù)據(jù)值‘0’不導(dǎo)致數(shù)據(jù)貢獻(xiàn)。該系統(tǒng)具有白噪聲。此外，該系統(tǒng)的特征在于在兩個(gè)‘I’之間應(yīng)存在至少兩個(gè)‘0’的行程長(zhǎng)度約束。圖2示出此類示例性維特比檢測(cè)器的狀態(tài)和轉(zhuǎn)變的示例。 如圖2所示，維特比檢測(cè)器具有多個(gè)200狀態(tài)，由標(biāo)記為s0的一個(gè)狀態(tài)(具有‘0’的三個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)值)和標(biāo)記為Si、s2和s3的三個(gè)不同狀態(tài)(具有一個(gè)數(shù)據(jù)值‘I’和兩個(gè)數(shù)據(jù)值‘0’)組成。還可以將狀態(tài)s0、si、s2和s3稱為‘000’、‘001’、‘010’和‘100’。圖2顯示行程長(zhǎng)度約束定義從多個(gè)200狀態(tài)至下一批多個(gè)狀態(tài)202的多個(gè)轉(zhuǎn)變204 :狀態(tài)s0后面只能是狀態(tài)s0或Si，如轉(zhuǎn)變t00和t01所示，狀態(tài)Si后面只能是狀態(tài)s2，如轉(zhuǎn)變tl2所示，狀態(tài)s2后面只能是狀態(tài)s3，如轉(zhuǎn)變t23所示，狀態(tài)s3后面只能是狀態(tài)s0和si，如轉(zhuǎn)變t30和t31所示。圖3和圖4舉例說明維特比檢測(cè)器的操作。圖3示出在框中指示的值‘0’或‘I’的多個(gè)k = O、…、9個(gè)連續(xù)輸入數(shù)據(jù)值ak222。對(duì)于k〈0而言，所有輸入數(shù)據(jù)值被視為O。圖3還示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)樣本rk 224。虛框230指示在用于維特比檢測(cè)器的第一檢測(cè)的路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度L上所考慮的數(shù)據(jù)樣本的范圍。可以通過用輸入數(shù)據(jù)值對(duì)PSF = (121)求卷積來獲得建模的、無噪聲檢測(cè)器值xi :對(duì)于每個(gè)狀態(tài)的中心像素而言，狀態(tài)s0、Si、s2和s3因此對(duì)應(yīng)于建模的、無噪聲檢測(cè)器值x0 =
0、xl= I、x2 = 2 和 x3 = I。圖3還示出格子結(jié)構(gòu)210。格子結(jié)構(gòu)210指示連續(xù)狀態(tài)之間的所有可能轉(zhuǎn)變。格子結(jié)構(gòu)還指示幸存路徑216，即具有用于沿著格子結(jié)構(gòu)向上的后續(xù)狀態(tài)的最低加和分支度量。作為分支度量BM，使用建模的、無噪聲檢測(cè)器值xi和數(shù)據(jù)樣本rk之間的絕對(duì)差，SP
BM = I xi - rk I 。技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可以使用替換分支度量BM’，例如
BM， = ( xi - rk )2 。作為示例,在k = 0處,輸入數(shù)據(jù)值a0 = I,無噪聲檢測(cè)器值是x0 = O、xl = I、x2 = 2 和 x3 = l>r0 = 2,因此,分支度量 BM = | xi - rk | 是BM(s0) = 2、BM (si)=
1、BM(S2)= 0、BM (s3) = I。因此，從具有相應(yīng)分支度量2和I的轉(zhuǎn)變tOO和t30選擇通向作為后續(xù)狀態(tài)的s0的幸存路徑作為最小值要在k = I處到達(dá)s0，僅保持由從s3進(jìn)行的轉(zhuǎn)變t30組成的路徑作為候選路徑，而從s0開始的路徑被丟棄。在k = I處通向sl、s2和d3的其它幸存路徑分別是t31 (轉(zhuǎn)變t21和t31的最低BM)、tl2 (到s2的唯一可能轉(zhuǎn)變)和t23 (到s3的唯一可能轉(zhuǎn)變)。同樣的是到在格子結(jié)構(gòu)中用完全錯(cuò)誤216指示的k =
2、…、9處的狀態(tài)的幸存路徑，并且用虛箭頭214丟棄所有被丟棄路徑。維特比檢測(cè)器在k = 8處確定沿著路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度的所有幸存路徑中的哪個(gè)具有最低路徑度量。對(duì)于所示的示例而言，k = 8處的路徑度量分別是到狀態(tài)s0、sl、s2和s3的
3、3、2和O。因此，通向s3的路徑被選作具有表示實(shí)際狀態(tài)序列的最大可能性的路徑。維特比檢測(cè)器追溯此路徑至在k = 0處的其起源狀態(tài)，并找到狀態(tài)s2，即k = 0處的‘010’。此狀態(tài)的最左側(cè)值、即‘0’被作為用于前一位置的輸出值輸出用于k = -I的重構(gòu)輸出值因此等于‘O’。然后，維特比檢測(cè)器移位至下一個(gè)數(shù)據(jù)樣本以獲得如圖4所示的情況。虛框231指示現(xiàn)在被視為維特比檢測(cè)器的第二檢測(cè)的數(shù)據(jù)樣本的范圍。圖4的格子結(jié)構(gòu)211對(duì)應(yīng)于210的格子結(jié)構(gòu)，其中，從k = 0至k = I的轉(zhuǎn)變被丟棄，并且已經(jīng)計(jì)算了從k = 8至k = 9的新分支度量并用相應(yīng)的幸存路徑來擴(kuò)展格子結(jié)構(gòu)211?？梢杂^察到sO和Si兩者在k = 9處都具有0的路徑度量。兩者都源自于k= I處的S3。因此，維特比檢測(cè)器找到狀態(tài)s3，即k= I處的‘100’，并將用于k = 0的重構(gòu)輸出值作為‘I’輸出。維特比檢測(cè)器可以將這持續(xù)至已經(jīng)確定所有輸出值。當(dāng)正在考慮的數(shù)據(jù)樣本的范圍的最右側(cè)值是序列的最后一個(gè)值時(shí)，維特比檢測(cè)器可以將完整路徑作為用于最后9個(gè)狀態(tài)的輸出而輸出。替換地，維特比檢測(cè)器可以將ak = 0用于后續(xù)數(shù)據(jù)樣本。上述維特比檢測(cè)器對(duì)其中系統(tǒng)的模型精確到足以對(duì)用于輸入數(shù)據(jù)值ak的每個(gè)可能配置的無噪聲檢測(cè)器值xi進(jìn)行建模、其中同時(shí)能夠獲得真實(shí)輸入信號(hào)與噪聲之間的足夠辨別力的系統(tǒng)而言是非常有效的。此類和類似維特比檢測(cè)器可以被成功地用來從針對(duì)具有大量ISI的一維二進(jìn)制數(shù)據(jù)的ISI、即多個(gè)數(shù)據(jù)樣本的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)恢復(fù)。并且，此類和類似維特比檢測(cè)器可以被成功地用來重構(gòu)二維二進(jìn)制數(shù)據(jù)，諸如被用于識(shí)別的智能代碼。對(duì)于二維數(shù)據(jù)而言，可以例如逐條地使用維特比檢測(cè)器，其中，沿著行使用維特比檢測(cè)，并且逐行地或逐條地進(jìn)行硬判定。然而，如上所述的維特比檢測(cè)器在TEM圖像的情況下并未很好地工作。圖5舉例說明用于示例性一維TEM圖像的上述維特比檢測(cè)器的性能。維特比檢測(cè)器使用與參考圖3和4所述的維特比檢測(cè)器相同的狀態(tài)和相同的轉(zhuǎn)變。在這些狀態(tài)及其分支度量中，建模的信號(hào)水平被定義為從單個(gè)入射電子得到的信號(hào)水平的分布的峰值信號(hào)水平Epeak。該模型從而使用300 keV的入射電子可以導(dǎo)致在0和80. 000之間的任何數(shù)目的電子空穴對(duì)和檢測(cè)電荷的相應(yīng)分布(具有與Landau函數(shù)類似的分布，即在信號(hào)水平Epeak下強(qiáng)烈地達(dá)到峰值)的知識(shí)。值‘0’或‘I’的k = O、…、9個(gè)連續(xù)輸入數(shù)據(jù)值ak 222指示相應(yīng)像素上的電子的不存在或存在，并在方框中指示。圖5還示出相應(yīng)的數(shù)據(jù)樣本rk224a，除與位置k = 0和k = I有關(guān)的rO和rl之外，其等于來自圖3的值。本發(fā)明人相信用于rO和rl的不同值源自于已導(dǎo)致與對(duì)應(yīng)于Epeak的電荷量相比在傳感器中明顯更大的電荷量的電子。對(duì)于此示例性情況而言，在圖5中指示了具有最小路徑度量的格子結(jié)構(gòu)和路徑?？梢杂^察到的是獲得了具有相同最小路徑度量的兩個(gè)路徑一個(gè)源自于s2且另一個(gè)源自于S3。對(duì)于維特比檢測(cè)器而言，兩個(gè)路徑具有相等的可能性。維特比檢測(cè)器因此可以根據(jù)狀態(tài)s2輸出‘0’或根據(jù)狀態(tài)輸出‘I’。然而，正確的輸出是‘I’，因?yàn)樵趉 = 0處存在單個(gè)電子。維特比檢測(cè)器因此可以錯(cuò)誤地輸出‘O’。圖6示出供本發(fā)明的實(shí)施例中的維特比檢測(cè)器使用的狀態(tài)和轉(zhuǎn)變的示例。如圖6所示，維特比檢測(cè)器具有多個(gè)300狀態(tài)，由標(biāo)記為sO的一個(gè)狀態(tài)(具有‘0’的三個(gè)連續(xù)數(shù)據(jù)值)、標(biāo)記為sl、s2和s3的三個(gè)不同狀態(tài)(每個(gè)具有一個(gè)數(shù)據(jù)值‘I’和兩個(gè)數(shù)據(jù)值‘0’ )和標(biāo)記為s4、s5和s6的三個(gè)不同狀態(tài)(每個(gè)具有一個(gè)數(shù)據(jù)值‘2’和兩個(gè)數(shù)據(jù)值‘0’ )組成。圖6還示出允許定義完全格子結(jié)構(gòu)圖的所有可允許轉(zhuǎn)變304。在第一實(shí)施例中，圖6中的方框中所指示的數(shù)值指示入射在單個(gè)像素上的電子的數(shù)目。與圖2相比，因此可以看到用其中不止一個(gè)電子入射在同一像素上的狀態(tài)、即狀態(tài)s4、s5和s6來擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。根據(jù)本實(shí)施例，構(gòu)造新的格子結(jié)構(gòu)且相應(yīng)的維特比檢測(cè)器將在k=1處獲得狀態(tài)s6= ‘200’，其導(dǎo)致最小路徑度量該格子結(jié)構(gòu)在圖7中示出。維特比檢測(cè)器因此將輸出‘2’作為結(jié)果，指示相應(yīng)像素上的兩個(gè)電子的存在。在已從維特比檢測(cè)器 獲得輸出之后，根據(jù)第一實(shí)施例的方法分析來自維特比檢測(cè)器的輸出并將所有非零輸出值調(diào)整到‘I’。從而，假設(shè)單個(gè)像素上的兩個(gè)電子的低符合率，可以使用每像素電子的最大可能多重度(即僅一個(gè)而不是兩個(gè))作為該方法的輸出。因此，在本第一實(shí)施例中，維特比檢測(cè)器的多個(gè)不同狀態(tài)涉及作為該方法的輸出的入射電子的相同的多重度(在這種情況下，一個(gè))，使用電子的不同的多重度對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行建模。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是對(duì)于例如每個(gè)像素0.01電子的低劑量而言，并且在適當(dāng)?shù)剡x擇參考水平的情況下，單個(gè)像素上的兩個(gè)電子的發(fā)生頻率可以明顯小于具有雙倍沉積能量的單個(gè)電子的發(fā)生頻率，例如小一個(gè)數(shù)量級(jí)。在第二實(shí)施例中，圖6中的方框中所指示的數(shù)值指示賦予入射在單個(gè)像素上的單個(gè)電子的能量倉(cāng)(bin)。與圖2相比，因此可以看到用其中單個(gè)電子入射在同一像素上、但具有不同典型能量的狀態(tài)、即狀態(tài)s4、s5和s6來擴(kuò)展?fàn)顟B(tài)。根據(jù)本實(shí)施例，構(gòu)造新的格子結(jié)構(gòu)且相應(yīng)的維特比檢測(cè)器將在k = I處獲得狀態(tài)s6 = ‘200’，其導(dǎo)致最小路徑度量該格子結(jié)構(gòu)在圖7中示出。維特比檢測(cè)器因此將輸出‘2’作為結(jié)果，指示相應(yīng)像素上的能量倉(cāng)‘2’的單個(gè)電子的存在。因此，在本第二實(shí)施例中，維特比解碼器的多個(gè)不同狀態(tài)涉及作為該方法的輸出的入射電子的相同的多重度(在這種情況下，一個(gè))，使用(一個(gè)或多個(gè))電子的不同沉積能量對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行建模。在另一實(shí)施例中，在對(duì)(一個(gè)或多個(gè))粒子的沉積能量進(jìn)行建模時(shí)使用不同的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。不同的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)可以例如具有不同的振幅，從而對(duì)(一個(gè)或多個(gè))電子的不同沉積能量進(jìn)行建模。圖8舉例說明使用如圖6所示的相同狀態(tài)的第三實(shí)施例。在第三實(shí)施例中，維特比解碼器在多個(gè)迭代中進(jìn)行操作。在每個(gè)迭代中，與多個(gè)不同狀態(tài)一起使用狀態(tài)sO，所述多個(gè)不同狀態(tài)中的每一個(gè)具有特定數(shù)據(jù)值的一個(gè)數(shù)據(jù)值(對(duì)于全部的三個(gè)狀態(tài)具有相同的特定數(shù)據(jù)值)和‘0’的兩個(gè)數(shù)據(jù)值，其中，特定數(shù)據(jù)值的數(shù)據(jù)值對(duì)于不同狀態(tài)中的每一個(gè)而言位于不同位置處。使用圖8所示的示例舉例說明第三實(shí)施例。該示例在行350中示出用其沉積能量倉(cāng)‘O’、‘I’或‘2’標(biāo)記的并具有相應(yīng)的數(shù)據(jù)樣本352的電子的配置。在所示的示例中，維特比檢測(cè)器用第一多個(gè)360狀態(tài)sO、s4、s5和s6在第一迭代中操作?？梢耘c第一實(shí)施例類似地或替換地與第二實(shí)施例中的那些類似地定義狀態(tài)s4、s5和s6。在第一迭代中，維特比解碼器因此將有效地僅重構(gòu)具有與狀態(tài)s4、s5和s6的而不是狀態(tài)Si、s2和s3的相對(duì)應(yīng)的能量的電子。狀態(tài)的數(shù)目因此被減少至4個(gè)且轉(zhuǎn)變的數(shù)目被減少至6個(gè)，由此，相比于與第一和第二實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的格子結(jié)構(gòu)，格子結(jié)構(gòu)被明顯簡(jiǎn)化。維特比解碼器針對(duì)所示的示例從此第一迭代輸出對(duì)應(yīng)于如372所示的數(shù)據(jù)值的在370上用E2指示的兩個(gè)電子。然后從相應(yīng)的原始數(shù)據(jù)值352減去對(duì)應(yīng)于找到的電子的數(shù)據(jù)值372，以得到殘余數(shù)據(jù)值376。殘余數(shù)據(jù)值376然后被用作到維特比解碼器的第二迭代的輸入，其具有第二多個(gè)380狀態(tài)sO、Si、s2和s3。維特比解碼器針對(duì)所示的示例從此第二迭代輸出在390上用E1指示的兩個(gè)電子。第一和第二迭代的輸出然后被相加以得到被示為390的完整輸出全部的4個(gè)電子、E2周圍的沉積能量的兩個(gè)和El周圍的沉積能量的一個(gè)已被重構(gòu)。因此，在第三實(shí)施例中，維特比解碼器的多個(gè)不同狀態(tài) 涉及作為該方法的輸出的入射電子的相同的多重度(在這種情況下，一個(gè))，在維特比解碼器的不同迭代中使用不同的狀態(tài)。圖9示出第四實(shí)施例的狀態(tài)。第四實(shí)施例包括與第一實(shí)施例相同的狀態(tài)以及三個(gè)附加不同狀態(tài)s7、s8和s9，每個(gè)具有兩個(gè)數(shù)據(jù)值‘2’和一個(gè)數(shù)據(jù)值‘0’。狀態(tài)sO s9因此定義具有0、1或2個(gè)電子的10個(gè)不同狀態(tài)。如在第一實(shí)施例中，在已從維特比檢測(cè)器獲得輸出之后，根據(jù)第四實(shí)施例的方法分析來自維特比檢測(cè)器的輸出并將所有非零輸出值調(diào)整至‘I’。從而，假設(shè)單個(gè)像素上的兩個(gè)電子的低符合率，可以使用每像素電子的最大可能多重度(即僅一個(gè)而不是兩個(gè))作為該方法的輸出。因此，在本第四實(shí)施例中，維特比檢測(cè)器的多個(gè)不同狀態(tài)涉及作為該方法的輸出的入射電子的相同的多重度(在這種情況下，一個(gè))，在單個(gè)像素上使用電子的不同的多重度對(duì)不同的狀態(tài)進(jìn)行建模。第四實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)可以是以更多的狀態(tài)為代價(jià)，能夠容納更大的劑量，導(dǎo)致更大的存儲(chǔ)器要求和更大的計(jì)算負(fù)荷。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是本發(fā)明不限于上述示例性實(shí)施例，而且包括例如其它PSF和除兩個(gè)或比兩個(gè)更大數(shù)目的能量倉(cāng)之外的其它的電子多重度。上述實(shí)施例使用一維數(shù)據(jù)序列。可以將實(shí)施例擴(kuò)展至二維數(shù)據(jù)序列，其是如下所述地例如從像素的二維陣列獲得的。圖10示意性地示出以多個(gè)列(示出了其中的15個(gè)；未編號(hào))和多個(gè)行(示出了其中編號(hào)為RO R12的行)組織的布置成矩陣500的多個(gè)像素的二維半導(dǎo)體傳感器。四個(gè)電子入射在傳感器上，在3X3像素上得到用501、502、503和504表示的四個(gè)區(qū)域。由每個(gè)電子產(chǎn)生的電子空穴對(duì)擴(kuò)散而產(chǎn)生具有根據(jù)二維點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF2 = (121)2的分布的電荷。區(qū)域501 504中的號(hào)碼I和2因此指示入射在各區(qū)域的中心像素上的電子對(duì)所有周圍像素的相對(duì)貢獻(xiàn)。圖10 圖12示意性地舉例說明根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例的使用維特比檢測(cè)的二維方法的操作。沿著行，維特比檢測(cè)器針對(duì)一維數(shù)據(jù)樣本序列與上文所述的類似地操作沿著用箭頭520指示的方向被依次地處理的一維數(shù)據(jù)樣本序列的行上的相鄰像素。圖11和圖12中的散列區(qū)域510指示其中已經(jīng)完成檢測(cè)的區(qū)域。對(duì)應(yīng)于3X3區(qū)域501的第一電子511、對(duì)應(yīng)于3X3區(qū)域502的第二電子512和對(duì)應(yīng)于3X3區(qū)域503的第三電子513已被檢測(cè)。優(yōu)選地，對(duì)相應(yīng)3 X 3區(qū)域中的像素信號(hào)的(建模)貢獻(xiàn)已被從3 X 3區(qū)域中的數(shù)據(jù)樣本減去。因此，對(duì)被用于進(jìn)一步檢測(cè)的數(shù)據(jù)樣本的其貢獻(xiàn)已被刪除。在區(qū)域510的其余部分中未檢測(cè)到其它電子。該方法已前進(jìn)至關(guān)于像素531的值進(jìn)行判定。至此，維特比檢測(cè)器分析用于區(qū)域530中的像素序列(其在路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度L上從用530-0指示的像素延伸至用530-8指示的像素)的格子結(jié)構(gòu)、其分支度量和狀態(tài)。在實(shí)施例中，維特比檢測(cè)器使用像素530-0至530-8的各像素周圍的預(yù)定區(qū)域來計(jì)算用于狀態(tài)的分支度量。預(yù)定區(qū)域的尺寸優(yōu)選地基本上對(duì)應(yīng)于PSF。從而，預(yù)定區(qū)域中的位置處的電子對(duì)各像素的所有貢獻(xiàn)被加和并根據(jù)狀態(tài)對(duì)總像素信號(hào)進(jìn)行建模。維特比檢測(cè)器可以例如使用圖14或圖15所示的多個(gè)狀態(tài)。在參考圖12所述的實(shí)施例中，維特比檢測(cè)器逐行地操作，即將維特比檢測(cè)應(yīng)用于二維陣列的每行像素的像素信號(hào)序列。在另一實(shí)施例中，維特比檢測(cè)器逐列地操作，即將維特比檢測(cè)應(yīng)用于二維陣列的每列像素的像素信號(hào)序列。圖14示意性地示出在使用PSF = (121)2的第一另外的實(shí)施例中使用的多個(gè)560狀態(tài)，指示入射在傳感器的3X3區(qū)域上的電子的配置。圖15示意性地示出在第二另外的實(shí)施例中使用的另一多個(gè)580狀態(tài)。應(yīng)注意的是與維特比檢測(cè)已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了判定的像素相對(duì)應(yīng)的散列區(qū)域可以包括電子，但是由于其貢獻(xiàn)已在散列區(qū)域中以及非散列區(qū)域(參見上文)中被減除，此類存在可以不必顧及而沒有任何一般性損失。應(yīng)理解的是當(dāng)在檢測(cè)電子的同時(shí)此類貢獻(xiàn)已被減除的時(shí)，將還必須考慮其對(duì)狀態(tài)的中心像素的貢獻(xiàn)。然而，由于已經(jīng)進(jìn)行了關(guān)于其存在的判定，所以不需要還考慮作為狀態(tài)定義中的變量的散列位置。 圖14涉及其中在3X3區(qū)域上使用PSF的第一另外的實(shí)施例。用附圖標(biāo)記569以虛線形式示出了 PSF。圖14的多個(gè)狀態(tài)560包括沒有任何電子的一個(gè)狀態(tài)561 ;在六個(gè)不同位置上具有一個(gè)電子的六個(gè)不同狀態(tài)562 ;在狀態(tài)內(nèi)(或一個(gè)雙倍能量電子，參考上文給出的一維示例的第一和第二實(shí)施例)但在狀態(tài)之間不同的的單個(gè)位置上具有兩個(gè)電子的六個(gè)狀態(tài)563 ；以及可選地,在不同位置處具有兩個(gè)電子的十五個(gè)不同狀態(tài)564。圖15涉及第二另外的實(shí)施例，其中，使用相同的PSF= (121)2，但是基于1+3+1像素的十字形區(qū)域來定義狀態(tài)。用附圖標(biāo)記579以虛線形式示出了 PSF。圖15的多個(gè)狀態(tài)580包括沒有任何電子的一個(gè)狀態(tài)571 ;在四個(gè)不同位置上具有一個(gè)電子的四個(gè)不同狀態(tài)582 ;在狀態(tài)內(nèi)(或一個(gè)雙倍能量電子，參考上文給出的一維示例的第一和第二實(shí)施例)但在狀態(tài)之間不同的單個(gè)位置上具有兩個(gè)電子的四個(gè)狀態(tài)584;以及可選地，在不同位置處具有兩個(gè)電子的六個(gè)不同狀態(tài)574。維特比檢測(cè)器可以根據(jù)劑量、允許或要求的計(jì)算復(fù)雜性和存儲(chǔ)器要求等使用圖14或圖15的狀態(tài)。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是與參考圖9所述的第三實(shí)施例類似，對(duì)于二維PSF而言，維特比解碼器還采用使用電子的不同的多重度的多個(gè)迭代或每個(gè)迭代不同的能量倉(cāng)。圖16 圖17示意性地舉例說明再次地根據(jù)與圖10 圖15的實(shí)施例類似但具有更寬點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)的本發(fā)明的另一實(shí)施例的使用維特比檢測(cè)的二維方法的操作。圖16示意性地示出以多個(gè)列(示出了其中的15個(gè)；未編號(hào))和多個(gè)行(示出了其中編號(hào)為RO R12的行)組織的布置成矩陣600的多個(gè)像素的二維半導(dǎo)體傳感器。第四電子入射在傳感器上，在5X5像素上得到用601、602、603和604表示的四個(gè)區(qū)域。由每個(gè)電子產(chǎn)生的電子空穴對(duì)擴(kuò)散而產(chǎn)生具有根據(jù)二維點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)PSF3 = (13531)2的分布的電荷。此PSF緊密地類似于具有約15MmX15Mm尺寸的4kX4k像素和15Mm的其有源層厚度的示例性CMOS傳感器中的實(shí)際擴(kuò)散。散列區(qū)域610指示其中檢測(cè)已經(jīng)完成的區(qū)域。三個(gè)電子611、612、613已被檢測(cè)。該方法已前進(jìn)至關(guān)于像素631的值進(jìn)行判定。至此，維特比檢測(cè)器分析用于區(qū)域630中的像素序列(其在路徑存儲(chǔ)器長(zhǎng)度L上從用630-0指示的像素延伸至用630-8指示的像素)的格子結(jié)構(gòu)、其分支度量和狀態(tài)。在實(shí)施例中，維特比檢測(cè)使用像素630-0至630-8的各像素周圍的預(yù)定區(qū)域來計(jì)算用于狀態(tài)的分支度量。預(yù)定區(qū)域的尺寸優(yōu)選地基本上對(duì)應(yīng)于PSF。從而，預(yù)定區(qū)域中的位置處的電子對(duì)各像素的所有貢獻(xiàn)被加和并根據(jù)狀態(tài)對(duì)總像素信號(hào)進(jìn)行建模。維特比檢測(cè)器可以例如使用圖17所示的多個(gè)狀態(tài)的實(shí)施例中的一個(gè)。區(qū)域604中的號(hào)碼1、3和5指示入射在區(qū)域604的中心像素上的電子對(duì)所有周圍像素的相對(duì)
-Tj. 士 [>貝獻(xiàn)。圖17示意性地示出定義維特比檢測(cè)器的狀態(tài)的三個(gè)不同實(shí)施例，其中，問號(hào)指示電子可以入射在其上面的被用來確定分支度量的像素序列的像素周圍的區(qū)域內(nèi)的位置。如在圖14中，散列區(qū)域?qū)?yīng)于維特比檢測(cè)器已對(duì)其進(jìn)行判定的像素(當(dāng)掃描前一行上時(shí)或在同一行上的早些時(shí)候)。狀態(tài)的數(shù)目隨著可容許電子的總數(shù)和用于電子的可容許位置數(shù)目而增加。然而，在增加劑量的情況下，更大數(shù)目的可容許電子和/或更大數(shù)目的位置可能是優(yōu)選的。實(shí)施例661示意性地指示具有可以具有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)電子的十五個(gè)不同位置中的一個(gè)(或者在其它實(shí)施例中，不止一個(gè))的狀態(tài)。實(shí)施例662示意性地指示具有可以具有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)電子的十三個(gè)不同位置中的一個(gè)(或者在其它實(shí)施例中，不止一個(gè))的狀態(tài)。實(shí)施例663示意性地指示具有可以具有零個(gè)、一個(gè)或多個(gè)電子的九個(gè)不同位置中的一個(gè)(或者在其它實(shí)施例中，不止一個(gè))的狀態(tài)。圖18A和圖18B示意性地舉例說明一個(gè)電子入射在典型半導(dǎo)體傳感器的像素上時(shí)的來自像素的信號(hào)水平的發(fā)生頻率。信號(hào)水平沿著橫軸增加，相對(duì)發(fā)生頻率沿著豎軸增加。曲線702指示信號(hào)水平的發(fā)生頻率。曲線702近似為L(zhǎng)andau分布。曲線702示出用Epeak指示的信號(hào)水平下的明確峰值。箭頭704指示半導(dǎo)體傳感器的暗電流噪聲。圖18A和圖18B還示出被用來定義如在內(nèi)部狀態(tài)中使用的電子多重度或能量倉(cāng)的參考水平的示例。下面，我們將涉及定義狀態(tài)中的單個(gè)像素上的‘電子數(shù)目’的參考水平(參考第一實(shí)施例)，但讀者應(yīng)理解的是還可以將其解釋為狀態(tài)中的電子的‘能量倉(cāng)’(參考第二實(shí)施例)。在圖18A中，與作為一的狀態(tài)的單個(gè)像素中的電子數(shù)目相關(guān)聯(lián)的參考水平El被選擇為對(duì)應(yīng)于曲線702的峰值Epeak。然而，還可以觀察到噪聲水平充分地延伸超過峰值值的一半。將此類選擇用于參考水平因此可能具有相對(duì)高的‘誤報(bào)’(其中，在實(shí)際上電子沒有入射在檢測(cè)器上的情況下檢測(cè)到電子)的風(fēng)險(xiǎn)。然而，此類選擇可以有利地具有相對(duì)很少的‘漏報(bào)’，其中，沒有檢測(cè)到電子，盡管其存在。分別與一個(gè)像素上的兩個(gè)、三個(gè)、四個(gè)和五個(gè)電子相關(guān)聯(lián)的參考水平E2、E3、E4和E5被選擇并用來相應(yīng)地定義狀態(tài)，以便還以充分的可靠性檢測(cè)具有較高像素信號(hào)、即較大能量沉積的電子。因此，在圖18A的實(shí)施例中，
En = n 氺 Epeak, n = 1，…，N，
N優(yōu)選地是4、5或更大。在圖18B中，與作為一的狀態(tài)的單個(gè)像素中的電子數(shù)目相關(guān)聯(lián)的參考水平El被選擇為對(duì)應(yīng)于曲線702的峰值Epeak的值的兩倍。此外，參考水平被選作El的倍數(shù)，或者
En = n 氺 2 氺 Epeak, n = I,， Nj
優(yōu)選地N是2或3。將此類選擇用于參考水平可以顯著地減少狀態(tài)的數(shù)目，但可能具有、僅具有低沉積能量的幾個(gè)電子未被檢測(cè)為電子、而是作為噪聲被監(jiān)視的風(fēng)險(xiǎn)。應(yīng)理解的是可以使用參考水平的其它選擇?？梢岳缁谟糜诰S特比檢測(cè)的可用資源或者例如基于重構(gòu)圖像的要求圖像質(zhì)量來選擇參考水平及其數(shù)目的選擇，所述可用資源諸如計(jì)算能力、每個(gè)圖像的可用存儲(chǔ)器尺寸和可用計(jì)算時(shí)間。圖19示出根據(jù)本發(fā)明的方法的模擬的結(jié)果。在模擬中使用的方法使用0. 01的劑量，即在100個(gè)像素上具有I個(gè)電子的平均數(shù)目，PSF = (13531)2，每個(gè)狀態(tài)15個(gè)位置(參考圖17中的661)、每個(gè)狀態(tài)最多2個(gè)電子，用于單個(gè)電子的參考水平被選擇為曲線702的峰值值的兩倍。該模擬在分析此類低劑量下的生物樣本時(shí)使用在TEM中使用的CMOS半導(dǎo)體傳感器和典型能量的電子。圖19示出調(diào)制傳遞函數(shù)，其為獲得的分辨率的度量。橫軸對(duì) 應(yīng)于重復(fù)圖案的頻率，并從零延伸至尼奎斯特頻率。豎軸是來自此類重復(fù)圖案的相對(duì)輸出水平。可以觀察到的是檢測(cè)器本身、即原始數(shù)據(jù)信號(hào)的MTF 900在半尼奎斯特頻率下已經(jīng)小于0.5。然而，維特比檢測(cè)器的輸出902仍在0.8以上直至尼奎斯特頻率。維特比檢測(cè)器因此允許基本上恢復(fù)用線904指示的傳感器的全像素分辨率。圖20示意性地示出根據(jù)實(shí)施例的方法的概觀。圖20所示的方法I包括
產(chǎn)生10 —束粒子，
將要成像的對(duì)象111放置20在對(duì)象平面上，
用該束粒子照亮30對(duì)象平面，
通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成40對(duì)象平面的圖像，以
及
用包括半導(dǎo)體傳感器的檢測(cè)器來檢測(cè)50圖像并響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)，
由維特比檢測(cè)器來接收60多個(gè)像素信號(hào)，以及
通過使用由維特比檢測(cè)器對(duì)所述多個(gè)像素信號(hào)的維特比檢測(cè)來確定70重構(gòu)圖像，維特比檢測(cè)使用與入射在檢測(cè)器上的粒子的多個(gè)配置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同狀態(tài)，以及所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)像素信號(hào)的單個(gè)像素上的入射粒子的相同、非零多重度。可以根據(jù)上述實(shí)施例中的任何一個(gè)、上述實(shí)施例中的兩個(gè)或更多的任何有用組合或?qū)嵤├械娜魏我粋€(gè)的修改或其組合來執(zhí)行確定70。圖21示意性地舉例說明另一實(shí)施例。在圖21的實(shí)施例中，該方法包括在檢測(cè)對(duì)象的第一圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收61第一多個(gè)像素信號(hào)并通過對(duì)第一多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定71第一重構(gòu)圖像?？梢愿鶕?jù)上述實(shí)施例中的任何一個(gè)來執(zhí)行維特比檢測(cè)。該方法還包括在檢測(cè)對(duì)象的第二圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收62第二多個(gè)像素信號(hào)并通過對(duì)第二多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定72第二重構(gòu)圖像。如虛線所指示的，該方法還可以包括在檢測(cè)對(duì)象的至少一個(gè)相應(yīng)的另外的圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收63至少一個(gè)另外的多個(gè)像素信號(hào)并通過對(duì)所述相應(yīng)的另外的多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定73至少一個(gè)另外的重構(gòu)圖像。該方法然后將第一重構(gòu)圖像、第二重構(gòu)圖像和(如果適用的話)至少一個(gè)另外的重構(gòu)圖像組合80以形成重構(gòu)圖像。
圖22示出包括計(jì)算機(jī)程序1020的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)500，計(jì)算機(jī)程序1020包括用于促使處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)實(shí)施例的方法的指令。可以在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1000上作為物理標(biāo)記或借助于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1000的磁化來體現(xiàn)計(jì)算機(jī)程序1020。然而，也可以設(shè)想任何其它適當(dāng)實(shí)施例。此外，應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是雖然在圖22中將計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1000示為光盤，但計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)1000可以是任何適當(dāng)?shù)挠?jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如硬盤、固態(tài)存儲(chǔ)器、閃速存儲(chǔ)器等，并且可以是不可記錄或可記錄的。應(yīng)認(rèn)識(shí)到的是本發(fā)明還適用于計(jì)算機(jī)程序，特別是在(適合于將本發(fā)明付諸實(shí)踐的)載體上或中的計(jì)算機(jī)程序。該程序可以采取源代碼、目標(biāo)代碼、代碼中間源和諸如部分編譯形式的目標(biāo)代碼的形式，或者采取適合于在根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)施方式中使用的任何其它形式。還應(yīng)認(rèn)識(shí)到此類程序可以具有許多不同的架構(gòu)設(shè)計(jì)。例如，可以將實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的方法或系統(tǒng)的功能的程序代碼再分成一個(gè)或多個(gè)子例程。在這些子例程之間分布功能的許多不同方式對(duì)于技術(shù)人員來說將是顯而易見的?？梢詫⒆永桃黄鸫鎯?chǔ)在一個(gè)可執(zhí)行文件中以形成自包含程序。此類可執(zhí)行文件可以包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，例如處理器指令和/或解釋程序指令(例如Java解釋程序指令)。替換地，可以將一個(gè)或多個(gè)或所有子例程存儲(chǔ)在至少一個(gè)外部庫(kù)文件中并靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地(例如在運(yùn)行時(shí)間)與主程序鏈接。主 程序包括對(duì)子例程中的至少一個(gè)的至少一個(gè)調(diào)用。子例程還可以包括相互的函數(shù)調(diào)用。關(guān)于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的實(shí)施例包括對(duì)應(yīng)于本文所闡述的方法中的至少一個(gè)的每個(gè)處理步驟的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。可以將這些指令再分成子例程和/或存儲(chǔ)在可以被靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。關(guān)于計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的另一實(shí)施例包括對(duì)應(yīng)于在本文中闡述的系統(tǒng)和/或產(chǎn)品中的至少一個(gè)的每個(gè)裝置的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。可以將這些指令再分成子例程和/或存儲(chǔ)在可以被靜態(tài)地或動(dòng)態(tài)地鏈接的一個(gè)或多個(gè)文件中。計(jì)算機(jī)程序的載體可以是能夠承載程序的任何實(shí)體或設(shè)備。例如，該載體可以包括存儲(chǔ)介質(zhì)，諸如ROM(例如CD-ROM或半導(dǎo)體R0M)，或者磁記錄介質(zhì)(例如軟盤或硬盤)。此夕卜，載體可以是諸如電或光學(xué)信號(hào)的可傳送載體，其可以經(jīng)由電或光纜或用無線電或其它手段來傳輸。當(dāng)在此類信號(hào)中體現(xiàn)程序時(shí)，載體可以由此類電纜或其它設(shè)備或裝置組成。替換地，載體可以是其中嵌入了程序的集成電路，該集成電路適合于執(zhí)行相關(guān)方法或在相關(guān)方法的執(zhí)行中使用。應(yīng)注意的是上述實(shí)施例舉例說明而不是限制本發(fā)明，并且本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下將能夠設(shè)計(jì)許多替換實(shí)施例。在權(quán)利要求中，不應(yīng)將放置在括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記理解為限制權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”或其動(dòng)詞變化的使用不排除除在權(quán)利要求中所述的那些之外的元件或步驟的存在。在元件前面的冠詞“一”或“一個(gè)”不排除多個(gè)此類元件的存在?？梢越柚诎◣讉€(gè)不同元件的硬件并借助于適當(dāng)?shù)鼐幊痰挠?jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。在枚舉幾個(gè)裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，可以用硬件的一個(gè)且相同項(xiàng)目來體現(xiàn)多個(gè)這些裝置。在相互不同的從屬權(quán)利要求中敘述了某些措施的僅僅事實(shí)不指示不能有利地利用這些措施的組合。
權(quán)利要求
1.一種用于使用粒子光學(xué)設(shè)備來確定重構(gòu)圖像的方法，該粒子光學(xué)設(shè)備包括 粒子源(101)，其用于產(chǎn)生一束粒子， 對(duì)象平面，可以在其上面放置要成像的對(duì)象(111)， 聚光器系統(tǒng)(104)，其用于用該束粒子照亮對(duì)象平面， 投影系統(tǒng)(106)，其用于通過在圖像平面上對(duì)通過所述對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成對(duì)象平面的圖像，以及 檢測(cè)器(150)，其用于檢測(cè)(50)圖像，該檢測(cè)器包括具有像素陣列的半導(dǎo)體傳感器，其用于響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)， 該方法包括 接收(60)所述多個(gè)像素信號(hào)，以及 通過對(duì)所述多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定(70)重構(gòu)圖像， 維特比檢測(cè)使用與入射在檢測(cè)器上的粒子的多個(gè)配置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同狀態(tài)，以及所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)像素信號(hào)的單個(gè)像素上的入射粒子的相同、非零多重度。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，使用粒子的不同多重度對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，使用所述粒子的不同沉積能量對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，在對(duì)所述粒子的沉積能量進(jìn)行建模時(shí)使用不同的點(diǎn)擴(kuò)展函數(shù)對(duì)不同狀態(tài)進(jìn)行建模。
5.根據(jù)權(quán)利要求I 4中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，在維特比檢測(cè)的不同迭代中使用不同的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述像素陣列是一維陣列。
7.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述像素陣列是二維陣列且所述維特比檢測(cè)被應(yīng)用于二維陣列的每行像素的像素信號(hào)序列。
8.根據(jù)權(quán)利要求I 5中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述像素陣列是二維陣列且所述維特比檢測(cè)被應(yīng)用于二維陣列的每列像素的像素信號(hào)序列。
9.根據(jù)權(quán)利要求7 8中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，所述維特比檢測(cè)的狀態(tài)對(duì)應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子的預(yù)定二維配置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括在已檢測(cè)到像素上的一個(gè)或多個(gè)入射粒子之后從所述多個(gè)像素信號(hào)去除來自所檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)入射粒子的貢獻(xiàn)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，其中，由檢測(cè)器檢測(cè)的圖像包括在每個(gè)像素0. 0001 0. 5、優(yōu)選地0. 001 0. 3、甚至更優(yōu)選地0. 01 0. I粒子范圍內(nèi)的劑量。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的方法，該方法包括 在檢測(cè)對(duì)象的第一圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收(61)第一多個(gè)像素信號(hào)， 通過對(duì)第一多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定(71)第一重構(gòu)圖像， 在檢測(cè)對(duì)象的第二圖像時(shí)響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素接收(62)第二多個(gè)像素信號(hào)， 通過對(duì)第二多個(gè)像素信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定(72)第二重構(gòu)圖像，以及 將第一重構(gòu)圖像和第二重構(gòu)圖像組合(80)以形成重構(gòu)圖像。
13.根據(jù)權(quán)利要求I 12中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括 產(chǎn)生(10)—束粒子， 將要成像的對(duì)象(111)放置(20)在對(duì)象平面上， 用該束粒子照亮(30)對(duì)象平面， 通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成(40)對(duì)象平面的圖像，以及 用包括半導(dǎo)體傳感器的檢測(cè)器來檢測(cè)(50)圖像并響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)。
14.一種粒子光學(xué)設(shè)備,包括 粒子源(101)，其用于產(chǎn)生一束粒子， 對(duì)象平面，可以在其上面放置要成像的對(duì)象(111)， 聚光器系統(tǒng)(104)，其用于用該束粒子照亮對(duì)象平面， 投影系統(tǒng)(106)，其用于通過在圖像平面上對(duì)通過對(duì)象透射的粒子進(jìn)行成像來形成對(duì)象平面的圖像， 檢測(cè)器(150)，其用于檢測(cè)圖像，該檢測(cè)器包括具有像素陣列的半導(dǎo)體傳感器，其用于響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)，以及 信號(hào)處理器(152),其被布置為執(zhí)行權(quán)利要求I 13中的任一項(xiàng)所述的方法。
15.一種包括用于促使處理器系統(tǒng)執(zhí)行根據(jù)權(quán)利要求I 13中的任一項(xiàng)所述的方法的指令的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品(1020)。
全文摘要
描述了一種用于使用粒子光學(xué)設(shè)備來確定重構(gòu)圖像的方法。該粒子光學(xué)設(shè)備包括用于產(chǎn)生一束粒子的粒子源、可以將要成像的對(duì)象放置在其上面的對(duì)象平面、用于用該束粒子照亮對(duì)象平面的聚光器系統(tǒng)、用于形成對(duì)象平面的圖像的投影系統(tǒng)以及用于檢測(cè)圖像的檢測(cè)器，所述檢測(cè)器包括具有像素陣列的半導(dǎo)體傳感器，其用于響應(yīng)于入射在檢測(cè)器上的粒子從陣列的各像素提供多個(gè)像素信號(hào)。該方法包括接收多個(gè)像素信號(hào)，通過對(duì)所述多個(gè)信號(hào)使用維特比檢測(cè)來確定重構(gòu)圖像，該維特比檢測(cè)使用與入射在檢測(cè)器上的粒子的多個(gè)配置相對(duì)應(yīng)的多個(gè)不同狀態(tài)，所述多個(gè)不同狀態(tài)中的至少兩個(gè)狀態(tài)對(duì)應(yīng)于所述多個(gè)像素信號(hào)的單個(gè)像素上的入射粒子的相同、非零多重度。
文檔編號(hào)H01J37/26GK102760629SQ201210125449
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月26日
發(fā)明者M.凱珀 申請(qǐng)人:Fei 公司