摘要
原位扫描电子显微镜对于研究材料的性质至关重要。高温原位实验有助于揭示材料的相变和热变形情况。然而，在高温环境下，热电子和噪声可能导致图像失真。减少热电子和噪声的影响是提升高温成像质量的关键手段。快速扫描作为一种有效策略，能够缩短热电子对图像的干扰时间。本研究提出了一种外部控制的原位图像采集系统，该系统通过多速率扫描来减少热电子的积累，采用双级信号调节器来补偿高速扫描过程中的信号衰减，并结合图像融合算法以在抑制噪声与保留细节之间实现平衡。这些组件共同构成了一个用于高温成像的硬件与算法相结合的解决方案。实验结果表明，该采集系统能够在1050°C的温度下获得高质量图像，整个图像采集时间仅为1.5秒，远快于传统系统的3.5秒。与传统3.2微秒/像素的采集速度相比，该系统在900°C至1050°C的温度范围内生成的图像，其SSIM值有所提高，而NIQE值则有所降低。这种方法为高温材料的动态微观结构分析提供了可靠的技术支持，同时也推动了原位SEM在极端环境中的应用。
要点
- 多速率快速扫描系统：本研究开发了一种可外部控制的原位扫描电子显微镜系统，该系统拥有10种可调的扫描速率（范围从70纳秒/像素到1.5微秒/像素），从而缩短相邻速率下的图像采集时间。
- 顺序图像增强框架：该研究提出了一种整合多帧混合去噪与边缘保持引导滤波的框架，以此提升高温材料图像的SSIM值并降低NIQE值。
- 梯度多速率选择策略：该策略能够自适应地解决“失真与噪声之间的权衡问题”，在900°C以上的温度条件下进行动态微观结构分析时，其性能优于单一速率的采集方式。
利益冲突声明
作者声明不存在任何利益冲突。
数据可用性说明
本研究的相关数据可在合理请求下向对应作者获取。
