Способ и система двойного изображения для генерации многомерного изображения образца

Способ и система двойного изображения для генерации многомерного изображения образца

Иллюстрации

Показать все

Реферат

[0001] По данной заявке испрашивают приоритет по 35 U.S.C. §119(e) предшествующей предварительной патентной заявки США № 61/547090, поданной 14 октября 2011 года, которая включена в полном объеме по ссылке в настоящий документ.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0002] Изобретение относится к способу генерации многомерного изображения образца. Изобретение также относится к системе для генерации многомерного изображения образца.

[0003] В последнее время трехмерная регистрация данных и визуализация объема посредством применения последовательного изготовления срезов ФИП (фокусированным ионным пучком) появились в качестве возможного способа получения, детального исследования и отображения многомерных изображений для различных материалов подложки. Например, в патентах США №№ 6855936 и 7750293 B2 описаны определенные системы, которые можно использовать для ФИП-СЭМ (сканирующий электронный микроскоп) способов трехмерной визуализации. ФИП система может действовать в качестве наноразмерного скальпеля для того, чтобы удалять очень тонкие срезы материала с образца, в то время как СЭМ захватывает изображения структуры образца на каждом срезе. Факторы, которые могут ограничивать более широкое использование ФИП-СЭМ способов трехмерной визуализации, включают вопросы реализации быстрого и точного анализа данных изображения и способы генерации объема изображения для изображений, захватываемых с использованием этих устройств.

[0004] В области цифровой петрофизики стали доступны и используются устройства для генерации компьютерных томографических (КТ) изображений образцов породы, таких как сверлильные обломки, чтобы анализировать образцы породы. Такие генерирующие КТ изображения устройства использовали для получения двухмерных полутоновых изображений образцов породы. Двухмерные изображения можно укладывать стопкой в трехмерный объем. Такие полутоновые изображения использовали, например, в качестве части анализа для получения оценок петрофизических параметров визуализируемого образца породы, например пористости, проницаемости, модулей сдвига и объемной упругости и коэффициента удельного электрического сопротивления образования.

[0005] Авторы данного изобретения понимали, что будет полезно генерировать многомерные изображения породы или других материалов со сверхвысоким разрешением в комбинации с мощными автоматизированными аналитическими возможностям для выравнивания и коррекции изображений, чтобы сделать возможным точный и согласованный наноразмерный анализ углеводородных отложений в породы или других образцах. Эта разработка может сделать возможной быструю и точную интерпретацию образца породы, например, в отношении содержимого геологической фазы и распределения на какие-либо индивидуальные двухмерные срезы и трехмерный объем в целом без необходимости лабораторного анализа образца и со сниженной зависимостью или необходимостью человеческого или ручного анализа в качестве части технологии. Авторы данного изобретения, кроме того, поняли, что существует необходимость в способах захвата и анализа уникальных цифровых изображений, которые могут обеспечивать точную интерпретацию за короткий период времени для пород из нестандартных или «плотных» мелкозернистых образований. Плотные образования могу иметь чрезвычайно низкую проницаемость в отличие от более типичных песчаников или других более пористых пород, которые анализировали с использованием цифровых физических способов изучения пород.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Признак по изобретению заключается в предоставлении способа генерации многомерного изображения образца, который включает захват множества двухмерных изображений подложки области поверхности образца с использованием различных модальностей захвата изображения, которые имеют различные точности, и генерацию скорректированного изображения с использованием различных захваченных изображений.

[0007] Другой признак по изобретению состоит в предоставлении способа создания трехмерного объема посредством одновременного захвата двойных наборов поверхностных электронных двухмерных изображений подложки и обратно рассеянных электронных двухмерных изображений подложки, и генерации трехмерного объема подложки из поверхностных электронных двухмерных изображений подложки с использованием выравнивания множества обратно рассеянных электронных изображений подложки.

[0008] Дополнительный признак по изобретению состоит в предоставлении способа генерации трехмерного объема образца, который включает сканирование поверхности образца, содержащей множество фаз, с помощью первичного электронного пучка, генерируемого посредством источника электронов, и регистрацию данных отдельных изображений, основываясь на обнаруживаемых поверхностных электронов и обратно рассеянных электронов, испускаемых образцом во время сканирования, и хранение данных изображения в качестве двойного набора данных изображения, связанных со сканируемой поверхностью, удаление среза с образца и повторение захвата изображения множество раз, и затем корректировка по меньшей мере одной фазы в изображениях, основываясь на обнаруживаемых поверхностных электронах с использованием идентификации другой фазы, которую идентифицируют на изображениях, основываясь на обнаруживаемых обратно рассеянных электронах, испускаемых образцом во время сканирования.

[0009] Дополнительный признак по изобретению состоит в предоставлении способа генерации трехмерного объема образца, который включает сканирование поверхности образца, которая содержит кероген, пористость и минералы, где пиксели повторно относят из пространства керогена в пространство пор на анализируемом двухмерном изображении, которое захватывали, основываясь на обнаруживаемых поверхностных электронах, используя первую маску, и пиксели повторно относят из минерала в кероген на базовом анализируемом двухмерном изображении с использованием второй маски.

[0010] Другой признак по изобретению состоит в предоставлении системы для реализации указанных способов.

[0011] Дополнительные признаки и преимущества изобретения отчасти изложены в ниже следующем описании и отчасти видны из описания или могут быть поняты посредством практического осуществления изобретения. Цели и другие преимущества изобретения реализуют и достигают посредством элементов и комбинаций, в частности, отмеченных в описании и приложенной формуле изобретения.

[0012] Для достижения этих и других преимуществ и в соответствии с целями изобретения, как реализовано и обширно описано в настоящем документе, изобретение относится отчасти к способу генерации многомерного изображения образца, где способ включает захват первого двухмерного изображения подложки области поверхности образца с использованием первой модальности захвата изображения, где захватывают местоположения по меньшей мере одного материала в области поверхности. Второе двухмерное изображение подложки области поверхности захватывают с использованием второй модальности захвата изображения, которая отличается от первой модальности захвата изображения. Вторая модальность захвата изображения может обеспечивать более высокую точность относительно местоположений по меньшей мере одного материала в области поверхности, чем первая модальность захвата изображения. Первое двухмерное изображение подложки пространственно выравнивают, основываясь на втором двухмерном изображении подложки, и затем первое скорректированное двухмерное изображение подложки можно генерировать, основываясь по меньшей мере отчасти на местоположениях по меньшей мере одного материала на втором двухмерном изображении подложки. Необязательно первое скорректированное двухмерное изображение подложки содержит содержимое первого материала, определяемое посредством второй модальности, на которую не воздействует образование зарядов, относительно идентификации этого первого материала, который при определении с использованием первой модальности и содержимого пористости образца определяют посредством первой модальности, которая имеет более высокую точность относительно идентификации пористости на первом двухмерном изображении, чем вторая модальность. В качестве другой опции скорректированное двухмерное изображение подложки предоставляют посредством изменения первого двухмерного изображения подложки с использованием по меньшей мере одной цифровой маски, где местоположения по меньшей мере одного из пористости образца и органического содержимого, определяемых для первого двухмерного изображения посредством первой модальности, корректируют с использованием по меньшей мере одной маски, образуемой на основании одного или нескольких местоположений органического содержимого, идентифицируемых на втором двухмерном изображении подложки.

[0013] Изобретение дополнительно отчасти относится к способу создания трехмерного объема, где способ включает захват множества поверхностных электронных двухмерных изображений подложки и множества обратно рассеянных электронных двухмерных изображений подложки. Выравнивание множества обратно рассеянных электронных изображений подложки определяют для генерации трехмерного объема. Трехмерный объем подложки генерируют из поверхностных электронных двухмерных изображений подложки с использованием выравнивания множества обратно рассеянных электронных изображений подложки.

[0014] Изобретение дополнительно отчасти относится к способу генерации трехмерного цифрового изображения образца, где способ имеет стадии, которые включают a) сканирование поверхности образца, которая содержит кероген, пористость и минерал, с помощью первичного электронного пучка, генерируемого посредством источника электронов, и (i) регистрацию данных первого изображения, основываясь на обнаружении поверхностных электронов образца и хранении первых данных изображения в качестве первого двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении, и (ii) регистрацию данных второго изображения, основываясь на обнаружении обратно рассеянных электронов, испускаемых образцом, во время сканирования и хранения данных второго изображения в качестве второго двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении. Первое и второе двухмерные изображения предоставляют двойной набор данных изображения, связанных со сканируемой поверхностью. На стадии b) слой удаляют с образца посредством ионного пучка, направленного на образец, чтобы предоставить другую обнаженную поверхность на образце. На стадии c) другую обнаженную поверхность образца сканируют с помощью первичного электронного пучка, и стадии a)(i) и a)(ii) повторяют для того, чтобы предоставить двойной набор данных изображения, связанных с другой обнаженной поверхностью. На стадии d) стадии b) и c) повторяют множество раз. На стадии e) множество двойных наборов данных изображения, получаемых на стадиях a) и d), укладывают стопкой посредством расположения соответствующих первого и второго двухмерных изображений в том же последовательном порядке, как получают из образца. На стадии f) первые двухмерные изображения выравнивают относительно вторых двухмерных изображений. На стадии g) первые и вторые двухмерные изображения из множества двойных наборов данных изображений анализируют с отнесением пикселей к пространству пор, керогену или минералу для того, чтобы формировать анализируемые первые и вторые двухмерные изображения. На стадии h) пиксели, отнесенные к керогену на анализируемых первых двухмерных изображениях, которые не отнесены к керогену на анализируемых вторых двухмерных изображениях, идентифицируют в двойном наборе данных изображения. На стадии i) пиксели, идентифицированные на стадии h), повторно относят к пространству пор на анализируемых первых двухмерных изображениях, связанных с двойным набором данных изображения.

[0015] Изобретение дополнительно отчасти относится к способу генерации трехмерного цифрового изображения образца, где способ включает указанные в настоящем документе стадии a) - f), и дополнительно стадии g)-j), где двойные маски генерируют и используют для того, чтобы корректировать первые двухмерные изображения. На стадии g) этого способа осуществляют базовый анализ первых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, включающий сегментацию пикселей для пространства пор, керогена или минерала, чтобы формировать базовые анализируемые первые двухмерные изображения. На стадии h) сначала проводят анализ вторых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого, превышающие предварительно выбираемое пороговое значение шкалы серого для керогена, чтобы определять первую маску. На стадии i) дополнительно проводят анализ вторых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого ниже предварительно выбираемого порогового значения шкалы серого для минерала, чтобы определять вторую маску. На стадии j) базовые анализируемые первые двухмерные изображения изменяют посредством первой маски и второй маски. Пиксели повторно относят из пространства керогена к пространству пор на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием первой маски, а также пиксели повторно относят от минерала к керогену на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием второй маски.

[0016] Изобретение дополнительно отчасти относится к системе для генерации трехмерного цифрового изображения образца, содержащей микроскоп заряженных частиц, первую и вторую системы обработки сигнала и компьютер. Микроскоп заряженных частиц содержит колонну сканирующего электронного пучка, которая содержит источник электронов для генерации первичного электронного пучка, колонну ионного пучка для генерации фокусированного ионного пучка на образце для того, чтобы последовательно удалять его тонкий слой в направлении толщины образца и обнажать другую поверхность образца для сканирования с помощью первичного электронного пучка, первый детектор заряженных частиц для обнаружения поверхностных электронов образца при сканировании с использованием первичного электронного пучка и второй детектор заряженных частиц для обнаружения электронов, обратно рассеиваемых сканируемым образцом. Первая система обработки сигнала действует для регистрации данных первого изображения, основываясь на поверхностных электронах образца, обнаруживаемых посредством первого детектора заряженных частиц, и хранения данных первого изображения в качестве первого двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении. Вторая система обработки сигнала действует для регистрации данных второго изображения, основываясь на электронах, обратно рассеиваемых посредством образца во время сканирования, которых обнаруживают посредством второго детектора заряженных частиц, и хранения данных второго изображения в качестве второго двухмерного изображения, содержащего значение шкалы серого, присвоенное каждому из множества пикселей на изображении. Первые и вторые двухмерные изображения предоставляют двойной набор данных изображения, связанный с другой обнаженной поверхностью. Компьютер имеет по меньшей мере один процессор, который может работать для исполнения компьютерной программы, способной осуществлять вычисления для создания трехмерного цифрового представления образца. Вычисления включают i) укладывание стопкой множества двойных наборов данных изображения, получаемых посредством первой и второй обрабатывающих систем, посредством расположения соответствующих первого и второго двухмерных изображений в последовательном порядке, как получают из образца, при выравнивании, ii) базовый анализ первых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, включающий отнесение пикселей к пространству пор, керогену или минералу для того, чтобы формировать базовые анализируемые первые двухмерные изображения, iii) первый анализ вторых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, который включат отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого, превышающие предварительно выбираемое пороговое значение шкалы серого для керогена, чтобы определять первую маску, (iv) второй анализ вторых двухмерных изображений из множества двойных наборов данных изображения, который включает отбор только пикселей, которые имеют значения шкалы серого ниже предварительно выбираемого порогового значения шкалы серого для минерала, чтобы определять вторую маску, и (v) изменение базовых анализируемых первых двухмерных изображений посредством первой маски и второй маски, которое включает повторное отнесение пикселей из пространства керогена в пространство пор на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием первой маски и повторное отнесение пикселей из минерала к керогену на базовых анализируемых первых двухмерных изображениях с использованием второй маски.

[0017] Следует понимать, что как приведенное выше общее описание, так и следующее подробное описание являются только образцовыми и поясняющими, и предназначены только для того, чтобы предоставить дополнительное объяснение изобретения, как заявлено.

[0018] Сопроводительные чертежи, которые включены в эту заявку и составляют ее часть, иллюстрируют некоторые из вариантов осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения принципов изобретения. Чертежи не обязательно приведены в масштабе. Схожие номера позиций на чертежах относятся к схожим элементам на различных видах.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0019] На фиг. 1 приведено схематическое представление системы согласно примеру изобретения.

[0020] На фиг. 2 представлена схематическая иллюстрация вторичных электронов и обратно рассеянных электронов, генерируемых с помощью первичного электронного пучка, который направляют на поверхность образца.

[0021] На фиг. 3A и 3B представлены двухмерные полутоновые изображения, захваченные для поверхности образца породы с использованием сканирования обратно рассеянных электронов (также называют в настоящем документе как сканирование «обратного рассеяния с выбором по энергии» («ОРВЭ» сканирование) или сканирование обратно рассеянных электронов (сканирование «ОРЭ») и сканирование электронов поверхности (также называют в настоящем документе как сканирование вторичных электронов («ВЭ2»)), соответственно одного и того же среза образца в соответствии с примером изобретения.

[0022] На фиг. 4A и 4B представлена сегментация керогеновой фазы как для ОРВЭ, так и для ВЭ2 срезов на фиг. 3A и 3B соответственно в соответствии с примером изобретения.

[0023] На фиг. 5A и 5B представлены сегментированные захваченные изображения, генерируемые в способе, включающем способ обработки двойного сигнала, где сегментация керогена из ОРВЭ данных представлена на фиг. 5A и сегментация пор из ВЭ2 данных представлена на фиг. 5B, в соответствии с примером изобретения.

[0024] На фиг. 6 представлена блочная диаграмма, показывающая различные стадии способа в соответствии с примером изобретения.

[0025] На фиг. 7A представлено ВЭ2 изображение и на фиг. 7D представлено ОРВЭ изображение, которые получали одновременно для одной и той же области поверхности образца и пространственно выравнивали. На фиг. 7B и 7C приведены изображения, которые представляют собой увеличенные области, маркированные на фиг. 7A соответствующими геометрическими формами. На фиг. 7E и 7F приведены изображения, которые представляют собой увеличенные области, маркированные на фиг. 7D соответствующими геометрическими формами, в соответствии с примером изобретения.

[0026] Фиг. 8A-8F содержат фиг. 8A-8C, которые соответствуют фиг. 7A-7C, а на фиг. 8D-8F представлены изображения после того, как на изображениях осуществляют базовую сегментацию. Часть пространства пор (черная), которая не верно помечена в качестве керогена (серый) в ВЭ2 данных, обозначена стрелкой, указывающей в направлении влево вверх на фиг. 8A, 8B, 8D и 8E, а часть керогена (серый), которая не помечена в качестве минерала (белый), обозначена стрелкой, указывающей горизонтально в направлении влево на фиг. 8A, 8C, 8D и 8F, в соответствии с примером изобретения.

[0027] Фиг. 9A-9B содержат фиг. 9A, которая соответствует фиг. 7D, а на фиг. 9B представлен пример маски, созданной для того, чтобы повторно помечать кероген в качестве поры в местоположениях, где сигнал считывают из внутренней части поры. ОРВЭ на фиг. 9A сегментируют с тем, чтобы отбирать все значения и только значения выше тех, которые представляют реальный кероген на ВЭ2 изображении, которые обозначают посредством «морских» участков на фиг. 9B, в соответствии с примером изобретения.

[0028] Фиг. 10A-10B содержат фиг. 10A, которая соответствует фиг. 7D, а фиг. 10B представляет пример макси, созданной для того, чтобы повторно помечать минерал в качестве керогена в местоположениях, где кероген заряжен. ОРВЭ на фиг. 10A сегментируют с тем, чтобы отбирать все значения и только значения ниже тех, которые представляют реальный минерал в ВЭ2 изображении, который обозначают посредством затенения, добавленного на фиг. 10B, в соответствии с примером изобретения.

[0029] Фиг. 11A-11I содержат три набора изображений, которые показывают эффект двух масок, созданных из ОРВЭ изображения, оказываемый на получаемую сегментацию. Набор ВЭ2 данных на фиг. 11A-11C соответствует фиг. 8A-8C, фиг. 11D-11F соответствуют фиг. 8D-8F, а базовая сегментация, модифицированная посредством двух масок, представлена на фиг. 11G-11I, и стрелки указывают на те же не верно помеченные фазы, как указано ранее на фиг. 8A-8F, в соответствии с примером изобретения.

[0030] На фиг. 12A-12C представлены три увеличенные вида пространства пор около стрелки, показанной на фиг. 11B, 11E и 11H, соответственно, где набор ВЭ2 данных представлен на фиг. 12A, базовая сегментация на фиг. 12B, а базовая сегментация после коррекции посредством двух масок на фиг. 12C, в соответствии с примером изобретения.

[0031] На фиг. 13 представлена таблица 1, в которой приведены результаты определения керогена и содержимого пористости для ФИП-СЭМ сканированных срезов образцов глинистого сланца с использованием способа в соответствии с примером изобретения и способа сравнения, включающего ручной анализ содержимого изображения.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0032] Изобретение относится отчасти к способу генерации многомерного изображения образца, который объединяет различные модальности захвата изображения со способностью к анализу данных для идентификации и интеграции признаков изображения более высокой точности, захватываемого посредством каждой соответствующей модальности, чтобы получать согласованные данные изображения с более высокой точностью и согласованности, чем позволяет любая модальность в отдельности. Способ по изобретению может быть особенно полезен, например, для генерации цифровых изображений образцов, которые содержат различные фазы, захват изображения которых не происходит с одинаковыми уровнями точности с помощью одной модальности захвата изображения высокого разрешения. Зная эту проблему, способ по изобретению включает одновременный захват двойных наборов данных изображения для одной и той же поверхности образца с использованием различных модальностей захвата изображения. Различные модальности захвата изображения образуют часть системы генерации, регистрации, анализа двойного сигнала и отображения цифрового изображения. Необязательно по меньшей мере одна из модальностей может обеспечивать более высокую точность идентификации для по меньшей мере одного признака изображения в сравнении с другой модальностью или модальностями захвата изображения. Скорректированные изображения можно генерировать из идентификаций различных признаков с использованием соответствующей модальности, которая обеспечивает более высокую точность идентификации для данного признака. Образцы породы, например, могут иметь твердый материал одного или нескольких типов (например, неорганический материал, органический материал или комбинации этих фаз) и возможно пространство пор. Когда на многофазные материалы смотрят под сканирующим электронным микроскопом или другим устройством захвата изображения очень высокого разрешения, например, детектор поверхностных электронов или вторичных электронов в СЭМ, например, может генерировать сигналы, которые предусматривают двухмерные полутоновые изображения, которые могут отображать пространство пор с высокой точностью на данном уровне среза. Эти сканирования также могут захватывать сигналы от твердого материала внутри пространства пор в местоположении, которое относится к последующему или более глубокому срезу образца, что может создавать ошибки идентификации на изображении. Без коррекции посредством данного способа неправильно идентифицированный твердый материал из более глубокого среза может своим появлением на двухмерном изображении вводить в заблуждение, поскольку занимает пространство в том же двухмерном срезе, что и пора, через которую его обнаруживают. Кроме того, некоторое органическое содержимое пород, такое как кероген, также может заряжаться до минеральной фазы во время СЭМ сканирования и может быть неправильно идентифицировано в качестве минерала на двухмерном изображении. Соответственно использование только захваченной визуализации поверхностных электронов может вести к неправильному определению пространства пор и твердого материала или материалов для среза образца. Когда двухмерные изображения укладывают стопкой в единый трехмерный объем, эти ошибки идентификации могут объединяться, если их не корректировать с помощью данного способа. Данный способ может обеспечивать такие режимы коррекции в рутинных операциях с высокой степенью автоматизации, которые являются более точными, быстрыми и надежными, чем использование ручного анализа и обработки изображений.

[0033] Необязательно способ по изобретению может определять содержимое распределения фаз в содержащей органическое содержимое породе, где можно генерировать скорректированное двухмерное изображение подложки, которое содержит органическое содержимое, представляющее интерес, которое определяют посредством модальности, которая имеет более высокую точность в отношении органического содержимого, а какое-либо содержимое пористости определяют посредством другой модальности, которая имеет более высокую точность в отношении пористости на двухмерном изображении, которое выравнивали с использованием второго двухмерного изображения подложки. В качестве другой возможности способ по изобретению предусматривает вторую модальность захвата изображения, которая может идентифицировать по меньшей мере один тип твердого материала с высоким уровнем точности на том же уровне среза, и эту более точную идентификацию можно использовать для того, чтобы корректировать по меньшей мере одну из неправильных идентификаций твердых материалов на первом изображении, которые фактически представляют собой пространство пор, и неправильных идентификаций твердого материала в качестве твердого материала другого типа.

[0034] Данный способ можно применять к генерации и коррекции индивидуальных двухмерных изображений. Способ также можно применять к генерации и коррекции множества двухмерных изображений, которые получают из последовательных срезов образца, а скорректированные изображения в уложенном стопкой выравнивании обеспечивают симуляцию трехмерного объема высокой точности для сканированной части образца.

[0035] Как указано, данный способ можно реализовать с высокой степенью автоматизации за относительно короткий период времени. Данный способ позволяет избегать необходимости корректировать срезы руками по одному срезу за раз. Ручная обработка может занимать очень много времени, быть невоспроизводимой и неточной, например, как показано в примерах, включенных в настоящий документ. Кроме того, при ручной коррекции маркировки результаты могут в высокой степени зависеть от индивидуума, выполняющего ручную коррекцию. Данный способ снижает возможность появления таких ошибок и неблагоприятного влияния на результаты симулируемых изображений.

[0036] Необязательно способ по изобретению относится к созданию трехмерного отображения объема образца, где указанные различные модальности захвата изображения содержат модальность для захвата множества поверхностных электронных двухмерных изображений подложки и другую модальность, которая может содержать модальность для захвата множества обратно рассеянных электронных двухмерных изображений подложки, которые используют для того, чтобы корректировать поверхностные электронные двухмерные изображения подложки. После определения выравнивания в обоих наборах изображений, основываясь на множестве обратно рассеянных электронных изображений подложки, трехмерный объем подложки, состоящий из скорректированных изображений, можно генерировать из поверхностных электронных двухмерных изображений подложки, содержащих коррекцию, выполненную для неправильно идентифицированных признаков, опираясь на обратно рассеянные электронные изображения подложки. Необязательно другая модальность может содержать захват множества энергодисперсионных спектрометрических (ЭДС) изображений подложки.

[0037] Необязательно предусмотрен способ измерения пористости и органического содержимого в образцах породы или минерала, который может интегрировать возможности регистрации данных трехмерных изображений срез за срезом с мощными возможностями анализа изображений с высокой степенью автоматизации. Для того чтобы определять пористость и кероген или другие фракции органического содержимого в образце породы, микроскоп заряженных частиц, оборудованный для множества модальностей обнаружения сигнала, можно использовать для генерации трехмерных данных образца в качестве двойных наборов данных изображения. Двойные наборы данных изображения могут обеспечивать различные уровни точности в отношении визуализации различных признаков в образце, где двойные наборы данных можно выравнивать, анализировать и объединять или интегрировать в данных способах для того, чтобы получать уникальные изображения с высокой точностью и согласованностью для образца. Порода или минеральный материал, например, которые можно анализировать посредством способа, не обязательно ограничены. Порода может представлять собой, например, глинистый сланец, глинистую породу, алевролит, аргилит, порцелланит, доломит или их сочетание. Глинистый сланец в некоторых описаниях, предоставленных в настоящем документе, упоминают в качестве иллюстрации и не ограничения. Способ можно применять, например, к нестандартным или породам из «плотных» мелкозернистых образований и минералам. Материалы плотных образований могут иметь чрезвычайно низкую проницаемость, такую как абсолютная проницаемость меньше приблизительно 0,1 миллидарси, или даже могут не иметь пористых сетей путей потоков. Порода может содержать минеральный материал, такой как кристаллический твердый материал или минерал. Необязательно органическое содержимое может содержать кероген. Кероген представляет собой смесь органических химических соединений, которые образуют часть органического вещества в некоторых породах, таких как осадочные породы. Кероген типично нерастворим в обычных органических растворителях по причине очень большой молекулярной массы (например, больше 1000 Да) составляющих его соединений. При нагревании некоторые типы керогена могут высвобождать неочищенную нефть или природный газ. В одном из вариантов данного способа породу можно сканировать срез за срезом посредством ФИП-СЭМ устройства, которое одновременно генерирует множество сигналов, которые можно обрабатывать и формировать из них отдельные наборы полутоновых изображений, которые дают различные результаты для идентификации минерала (например, зерна), органического содержимого (например, керогена) и какого-либо содержимого пространства пор на срезах породы или другого сканируемого образца.

[0038] Необязательно, чтобы определять местоположения и фракции различных фаз в образце, таких как образец породы, сканирующий электронный микроскоп с фокусированным ионным пучком (ФИП-СЭМ), оборудованный для обнаружения множества модальностей, можно использовать для получения двухмерных изображений на различных срезах образца с очень высоким разрешением. Система 100 пучка заряженных частиц представлена на фиг. 1 для того, чтобы иллюстрировать ФИП-СЭМ систему, которую можно использовать для этой возможности. Система 100 пучка заряженных частиц содержит колонну 101 сканирующего электронного пучка и колонну 201 фокусированного ионного пучка. Как показано на фиг. 1, оптическая ось 102 колонны 101 электронного пучка и оптическая ось 202 колонны 201 фокусированного ионного пучка пересекаются по существу в плоскости, определяемой плоской поверхностью 302 образца 301. На этой иллюстрации оптическая ось 202 колонны 201 фокусированного ионного пучка идет приблизительно перпендикулярно этой плоскости образца 301 и, следовательно, ионный пучок падает перпендикулярно на эту поверхность в этом примере. Угол, под которым электронный пучок, идущий вдоль оптической оси 102 СЭМ колонный 101 падает на поверхность 302 образца 301 в этой конфигурации, может представлять собой стандартно используемое значение, такое как приблизительно от 30° приблизительно до 40°, или другие подходящие значения. В колонне 101 сканирующего электронного пучка первичный электронный пучок можно генерировать посредством источника электронов 103, такого как полевой эмиттер Шотки, и анода 104. Испускаемые электроны также могут проходить через извлекающий электрод 105, расположенный между источником электронов 103 и анодом 104. Затем ускоренный электронный пучок может проходить через канал в нижней части анода 104, его по существу коллимируют посредством коллиматорной системы 107, и затем он проходит через апертурную диафрагму 109 и внутреннее пространство 111 колонны 101 электронного пучка. Система, описанная до сих пор, может содержать компоненты, представленные в системе, такой как в патенте США № 7770293 B2, включенном в настоящий документ посредством ссылки в отношении этих и других деталей конструкции электронной оптической системы и ионной оптической системы. Детектор 112 вторичных или поверхностных электронов и отдельный детектор 114 для обратно рассеянных электронов расположены во внутреннем пространстве, 111 через которое проходит ускоренный электронный пучок. Далее в направлении пучка электронов может быть предусмотрена линза 116 объектива, которая может представлять собой комбинацию магнитной линзы и электростатической линзы, которая может иметь такие признаки, как описано во включенном ранее патенте. Колонна 201 фокусированного ионного пучка может содержать источник 203 ионов и другие компоненты, такие как описано во включенном ранее патенте, который способен генерировать ионный пучок который также может падать на поверхность 302 образца 301.

[0039] На левой стороне на фиг. 1 представлены некоторые управляющие элементы 1-5 системы 100. Управление 1 сканированием может генерировать сканирующий сигнал, который подают на колонну 101 электронного пучка, и то же или отдельное управление сканированием (не показано) может генерировать сканирующий сигнал, который подают на ФИП колонну 201. Сигнал управления 1 сканированием также можно подавать в память 2 данных и он может запускать память 2 данных. Память 2 данных может иметь достаточную емкость для того, чтобы хранить множество одновременно захватываемых наборов данных двойных изображений. Образец 301 испускает вторичные и обратно рассеянные электроны, поскольку первичный электронный пучок