Calibración de una sonda en pticografía.

Un procedimiento implementado por ordenador para proporcionar datos de imagen para la construcción de una imagen de una región de un objeto destino

(11), que comprende:

proporcionar radiación suficientemente coherente;

proporcionar un patrón de difracción de referencia de un objeto destino de referencia, en el que el patrón de difracción de referencia se base en una intensidad de radiación detectada por al menos un detector (12);

determinar una estimación inicial para una función de sonda (32) basada en el patrón de difracción de referencia; y

determinar, mediante un proceso iterativo (30) que se basa en la estimación inicial para la función de la sonda (32) y una aproximación inicial para una función objetivo (31), los datos de imagen para dicha región del objeto destino, en el que en el proceso iterativo la función objetivo se actualiza en respuesta a una intensidad de la radiación detectada por al menos un detector (12) formado por la iluminación del objeto destino con dicha radiación suficientemente coherente que tenga una extensión lateral localizada, o con el uso de una abertura del objeto destino.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/GB2011/051205.

Solicitante: PHASE FOCUS LIMITED.

Nacionalidad solicitante: Reino Unido.

Dirección: The Bioincubator 40 Leavygreave Road Sheffield S3 7RD REINO UNIDO.

Inventor/es: MAIDEN,Andrew.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE RADIACIONES NUCLEARES O DE RAYOS X (análisis... > Medida de los rayos X, rayos gamma, radiaciones corpusculares... > G01T1/29 (Medida efectuada sobre haces de radiaciones, p. ej. sobre la posición o la sección del haz; Medida de la distribución espacial de radiaciones)

PDF original: ES-2536222_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Calibración de una sonda en pticografía

La presente invención se refiere a un método y a un aparato para proporcionar datos de imágenes del tipo que pueden utilizarse para construir una imagen de una región de un objeto de destino. En particular, pero no exclusivamente, la presente invención se refiere a un método para proporcionar dichos datos de imágenes mediante un proceso iterativo haciendo uso de una función de sonda desconocida.

Antecedentes

Muchos tipos de técnicas de imagen son conocidas por derivar información espacial acerca de un objeto destino (a veces referido como una muestra). Sin embargo, a menudo no es posible obtener directamente una imagen de la muestra destino por medios convencionales tales como la microscopía de campo brillante. Por ejemplo en la obtención de imagen de transmisión convencional un objeto se irradia por iluminación de onda plana. Las ondas dispersas por el objeto se reinterfieren por un lente para formar la imagen. En el caso de la obtención de imágenes de longitud de onda muy corta (rayos X o electrones) esta técnica tiene muchas dificultades conocidas asociadas con aberraciones e inestabilidades introducidas por el lente que limitan la resolución y la interpretación de la imagen resultante. La resolución alcanzable típica es muchas veces mayor que el límite teórico. Se conocen otros tipos de técnicas de obtención de imágenes pero muchas de ellas tienen problemas tales como límites de resolución, tiempos largos de recolección de datos o la necesidad de un equipo complejo y costoso.

En muchos casos es posible derivar algunas de las propiedades de la muestra mediante la medición de la forma en que se dispersa la radiación incidente. La distribución de la radiación dispersa a cierta distancia de una muestra se conoce como un patrón de difracción y si la radiación es suficientemente coherente, es posible formar una imagen de la muestra a partir de la medición de su patrón de difracción. Una técnica para la formación de esta imagen se nombra pticografía. Aquí, una muestra objetivo se ilumina por una onda frontal suficientemente coherente, conocida como 'sonda', cuya intensidad se concentra en una región lateral localizada donde interactúa con la muestra. Un conjunto de patrones de difracción se registran a continuación por uno o más detectores, con cada patrón correspondiente a una posición lateral relativa diferente de la muestra y la sonda. Estas posiciones se eligen de tal manera que un área de interés de la muestra esté cubierta por múltiples posiciones superpuestas de la sonda. Un ejemplo de esta técnica para la obtención de imágenes de alta resolución se describe en WO 25/16531. La técnica que se revela en WO 25/16531 se conoce ahora por los expertos en la técnica como el sistema Iterativo ptlcográfico (o PIE). Este implica proporcionar radiación incidente desde una fuente de radiación a un objeto destino; detectar, a través de al menos un detector, la intensidad de la radiación dispersada por el objeto destino y proporcionar datos de Imagen sensibles a la intensidad detectada sin el posicionamiento de alta resolución de la radiación Incidente o de la abertura posterior al objeto destino en relación con el objeto de destino; y el uso de la Intensidad detectada para producir datos de imagen para la construcción de una imagen de una región del objeto destino. Las datos de Imagen pueden producirse usando un proceso Iterativo utilizando una función de sonda portátil suavemente variable tal como una función de transmltancia o función de iluminación.

PIE proporciona una poderosa técnica para la recuperación de datos de imágenes relativas a una zona de un objeto a partir de un conjunto de mediciones de patrones de difracción. Cada patrón de difracción se forma mediante la iluminación de un objeto con una conocida onda frontal de radiación coherente con el requisito de que la intensidad de la onda frontal se concentre dentro de una reglón lateral localizada donde ¡nteractúe con el objeto. Ejemplos de tal onda frontal sería la que se genera a una corta distancia más allá de una abertura cuando se Ilumina por una onda plana, o la mancha focal que se genera por un lente convexo Iluminado por una onda plana. La técnica también es aplicable a situaciones en las que el objetivo se ilumina por la radiación de una onda plana y la abertura posterior al objeto de destino se usa para seleccionar la iluminación que se dispersa por una reglón del objeto.

En este sentido un patrón de difracción es la distribución de Intensidad que se produce por una configuración óptica cierta distancia más allá del objeto y en un plano normal a la dirección de propagación de la onda frontal de iluminación. Este plano se designa como el plano de medición y las mediciones que se realizan en este plano se denotan como 4\(u) siendo u un apropiado vector coordenado. Hay que señalar que cuando la distancia entre el plano de medición y un plano de la muestra es pequeña el patrón de difracción se conoce como patrón de difracción de campo cercano. Cuando esta distancia es grande el patrón de difracción se conoce como patrón de difracción de campo lejano.

La pticografía hace uso de varios patrones de difracción grabados en el plano de medición utilizando un dispositivo de grabación adecuado, tal como una cámara CCD o algo similar. Las posiciones laterales del objeto y la Iluminación localizada de la onda frontal son diferentes para cada patrón.

Una limitación de PIE es el requisito de que, a fin de proporcionar datos de imágenes útiles, las características de la función de la sonda (por ejemplo, la función de transmitancia asociada con la abertura posterior al objeto destino o la función de iluminación asociada con la radiación incidente) deben conocerse o estimarse. Este requiere el consumo de tiempo en la preparación de las técnicas y puede dar lugar a imprecisiones si la función de la sonda utilizada es inexacta.

Esta limitación de PIE puede abordarse mediante la técnica revelada en WO21/6451. La técnica descrita en WO21/6451 se refiere a una extensión del sistema iterativo pticográfico o ePIE. Esta técnica comienza con una estimación inicial aproximada de la sonda de onda frontal y una estimación inicial aproximada de la muestra objetivo. Cada iteración del ePIE produce estimaciones actualizadas de la sonda y de la muestra. Las estimaciones iniciales no tienen por qué ser exactas; es posible que el algoritmo produzca una imagen dada sólo mediante una suposición inicial aproximada de la forma de la sonda. Sin embargo, es posible que el algoritmo se rehúse a producir una imagen precisa. En algunos casos cada iteración del ePIE producirá estimaciones de la muestra y de la sonda que son menos precisos que los que resultan de la iteración anterior, y el algoritmo se dice que diverge.

Es un objetivo de la presente invención mitigar al menos parcialmente los problemas mencionados anteriormente.

La pticografía es aplicable a la obtención de imágenes ya sea por el modo de reflexión (donde el haz de iluminación se refleja desde la muestra objetivo) o por el modo de transmisión (donde el haz de iluminación se transmite a través de la muestra destino.) Aquí, cuando se utiliza la transmisión/propagación/difusión debe entenderse que la reflexión/reflector/reflejo igualmente podría utilizarse.

Breve resumen de la descripción

De acuerdo con la presente invención, se proporciona un método como se expone en la reivindicación adjunta 1.

El patrón de difracción de referencia se puede basar en la intensidad de la radiación detectada por al menos un detector.

La radiación detectada por al menos un detector puede reflejarse desde el objeto destino de referencia, o puede transmitirse... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Un procedimiento implementado por ordenador para proporcionar datos de imagen para la construcción de una imagen de una región de un objeto destino (11), que comprende:

proporcionar radiación suficientemente coherente;

proporcionar un patrón de difracción de referencia de un objeto destino de referencia, en el que el patrón de difracción de referencia se base en una intensidad de radiación detectada por al menos un detector (12); determinar una estimación inicial para una función de sonda (32) basada en el patrón de difracción de

referencia; y

determinar, mediante un proceso iterativo (3) que se basa en la estimación inicial para la función de la sonda (32) y una aproximación inicial para una función objetivo (31), los datos de imagen para dicha región del objeto destino, en el que en el proceso iterativo la función objetivo se actualiza en respuesta a una intensidad de la radiación detectada por al menos un detector (12) formado por la iluminación del objeto destino con dicha radiación suficientemente coherente que tenga una extensión lateral localizada, o con el uso de una abertura del objeto destino.

2. El método de la reivindicación 1 en el que la radiación detectada por al menos un detector (12) se refleja desde el objeto de destino de referencia.

3. El método de la reivindicación 1 en el que la radiación detectada por al menos un detector (12) se transmite a través del objeto destino de referencia.

4. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que la estimación inicial para la función de la sonda se utiliza para determinar los datos de imagen para una o una pluralidad de objetos de destino.

5. El método de cualquiera de las reivindicaciones anteriores en el que el objeto de destino de referencia es un primer objeto de destino para el cual se determina los datos de imagen.

6. El método de cualquiera de las reivindicaciones precedentes en el que se determina una aproximación inicial para la función de sonda comprende:

estimar, basado en el patrón de difracción de referencia, una potencia de radiación incidente sobre un área de la sonda del objeto destino de referencia, y

la selección de la aproximación inicial para la función de la sonda de tal manera que la aproximación inicial para la función de la sonda tenga una intensidad media igual a la intensidad media estimada.

7. El método de la reivindicación 6, en el que la estimación de una intensidad media comprende:

realizar una transformada rápida de Fourier sobre el patrón de difracción de referencia para producir una matriz de números complejos, y

sumando los valores absolutos de los números complejos para producir un número real, y en donde la selección de la aproximación inicial para la función sonda comprende:

tomando la raíz cuadrada del número real para producir un número de valor real, N, la selección de la aproximación inicial para la función de la sonda, P, será P = MA//K, donde M es una matriz que representa el área de la sonda, y K es un factor de normalización.

8. El método de la reivindicación 7, en el que K es la suma de los valores en la matriz M.

9. El método de la reivindicación 7, comprende además proporcionar una estimación de la área de la sonda, en donde

Los valores en la matriz M son cero fuera del área de la sonda estimada y son 1 dentro del área de la sonda

estimado, y

K es igual al número de valores 1 en la matriz M.

1. Una máquina para el almacenamiento de datos legibles que comprende instrucciones ejecutables por ordenador el cual, al ser ejecutado por un ordenador, realizan el procedimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores.