Controle Externo em Tempo Real Combinado com Pós-processamento de Imagem para Mitigar a Distorção por Vibração SEM

Os microscópios eletrônicos de varredura (SEMs) são cruciais para a caracterização de materiais. Eles são altamente suscetíveis à vibração proveniente de fontes ambientais, componentes internos e outros fatores externos, o que pode afetar a precisão da medição. As soluções tradicionais são limitadas ao enfrentar vibrações de múltiplas fontes: a isolamento passivo possui dificuldades com vibrações internas, enquanto o pós-processamento de imagem não consegue corrigir fundamentalmente grandes desvios na amplitude do feixe de elétrons. Portanto, este estudo propõe uma estrutura híbrida que combina supressão ativa de hardware em tempo real com pós-processamento para mitigar a distorção induzida por vibrações em imagens SEM. Utilizando um controlador externo e software desenvolvidos internamente, a estrutura extrai características de vibração periódica por meio de FFT, quantifica o deslocamento horizontal da linha de varredura e implementa um deslocamento inverso em tempo real durante a captura de imagem para suprimir vibrações de frequência dominante na fonte. Um algoritmo de filtragem adaptativa por mediana é integrado com um algoritmo de realce de bordas Laplaciano para lidar com rebarbas de bordas residuais, equilibrando assim a supressão de distorções e a preservação de detalhes. Experimentos em ampliações de 100 kx demonstram efeitos de correção notáveis: o valor pico a pico, a largura de transição de borda (ETW) e a pontuação de qualidade de imagem sem referência (NIQE) foram reduzidos em 39,4%, 91,7% e 58,9%, respectivamente. Tendências de correção consistentes foram observadas em 50 kx, com a distorção por vibração essencialmente eliminada em ambas as ampliações. Além disso, a distorção pode ser regulamentada por meio da interação de fase entre o tempo de permanência e o período de vibração, tornando a estratégia universalmente aplicável e fácil de implementar. Sem a necessidade de localizar a fonte de vibração, a estrutura é compatível com vários tipos de interferências por vibração. Ela fornece uma solução para mitigar impactos de vibração na caracterização precisa de SEMs em alta ampliação e oferece um referencial para otimização de anti-vibração de outras técnicas microscópicas, como a microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e a microscopia de força atômica (AFM).