使用带电粒子显微镜检查样品的方法
本发明涉及一种使用带电粒子显微镜检查样品的方法，其包含以下步骤：提供带电粒子射束以及样品；在多个样品位置处使所述带电粒子射束在所述样品上扫描；和响应于在多个样品位置上扫描的射束，使用第一检测器检测来自样品的第一类型的发射。
带电粒子显微术为一种众所周知且日益重要的显微物体成像技术，尤其是呈电子显微术的形式。从历史上看，电子显微镜的基本类已演变成许多众所周知的装置种类，如透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和扫描透射电子显微镜（STEM），并且还演变成各种亚种，如所谓的“双射束”装置（例如FIB-SEM），其附加地采用“加工”聚焦离子射束（FIB），允许支持活动，如例如离子射束研磨或离子射束诱导沉积（IBID）。技术人员将熟悉不同种类的带电粒子显微术。
通过扫描电子射束照射标本，以二次电子、反向散射电子、X射线和阴极发光（红外、可见光和/或紫外光子）的形式加速“辅助”辐射从标本的发出。可检测这种发出辐射的一个或多个分量并将其用于样品分析。
通常，在SEM中，反向散射电子由固态检测器检测，其中每个反向散射电子在半导体检测器中产生许多电子-空穴对时被放大。当扫描射束时，反向散射电子检测器信号用来形成图像，当主射束在样品上移动时，每个图像点的亮度由在样品上的对应点处检测到的反向散射电子的数量确定。图像仅提供关于待检查样品的拓扑的信息。
在称为“能量色散x射线光谱仪”（也称为“EDS”或“EDX”）的过程中，测量来自样品的响应电子射束的x射线的能量，并在直方图中绘制以形成材料特定光谱。可将测量的光谱与各种元素的已知光谱进行比较，以确定所述样品中存在哪些元素和矿物质。
EDS的缺点中的一个是需要相当长的时间来累积样品的X射线光谱。通常，使用具有离散分析点的网格。当EDS检测器记录X射线时，电子射束停留在每个分析点上。一旦记录了足够的X射线计数，射束就会移动到下一个分析点。来自EDS检测器的信号被馈送到信号处理单元，所述信号处理单元为每个分析点建立x射线光谱曲线，所述x射线光谱曲线可与广泛的已知矿物相库匹配，以选择所述分析点的最佳匹配。这种已知方法对于确定样品中存在的相（即化学组成）相对较慢。
考虑到上述情况，本发明的一个目的是提供一种使用带电粒子显微镜检查样品的改进方法，其中检测到的发射的光谱信息用于检查所述样品。特别地，本发明的一个目的是提供一种用于更快速和/或更准确地采集关于样品的信息的方法和装置。
为此，本发明提供了一种使用如权利要求1所定义的带电粒子显微镜检查样品的方法。所述方法包含以下步骤：
-提供带电粒子射束以及样品；
-在多个样品位置处使所述带电粒子射束在所述样品上扫描；
-响应于在多个样品位置上扫描的射束，使用第一检测器检测来自样品的第一类型的发射；
-使用检测到的第一类型的发射的光谱信息，在所述多个样品位置处将多个相互不同的相位分配给所述样品；和
-由控制单元提供所述样品的数据表示，所述数据表示至少含有关于所述多个样品位置和所述相位的信息。
如本文所定义，所述方法包含以下步骤：
-使用与至少一个先前分配的相位及其相应的样品位置有关的信息，为多个样品位置中的至少另一个样品位置建立估计相位；和
-将所述估计相位分配给所述另外的样品位置。
如上所述，所述方法包含响应于在样品区域上扫描的射束，使用第一检测器检测来自样品的第一类型的发射的步骤。所述方法还包含收集所述检测到的所述第一类型的发射的光谱信息。由第一检测器检测的发射可与特定扫描射束位置有关，即可与样品上的特定位置有关。这意指也可收集和/或确定样品上对应位置的光谱信息。所获得的不同位置的光谱信息可相互比较，并且可将一个或多个特定相位分配给这些不同位置。已分配的相位可用来为其它位置建立估计相位，例如基于与这些已分配的相位的接近度，基于为其它位置获得的部分获得的光谱分布图或基于其它参数。
因此，在本文所述的方法中，至少一个样品位置的测量数据可用来为至少一个另外的样品位置建立估计数据。在一个实施方案中，若干个样品位置的测量数据可用来为至少一个另外的样品位置建立估计数据。可想到的是，为若干个另外的样品位置建立估计数据。
可将测量数据（即利用检测到的第一类型的发射的光谱信息的分配的相位）和估计数据（即至少一个估计相位）进行组合。然后可将所述测量数据和估计数据组合成所述样品的所述数据表示。由此，有可能更快地生成样品的数据表示，特别是当基于容易建立的相位来估计相位的过程相对较快时。由此，有可能在更少的时间内向用户提供关于样品的相的信息。由此，实现了如本文所定义的目的。
特别地，如本文中所定义的方法允许一个（或多个）样品位置（一个或多个）的已建立相位（即化学组成）用于分配一个（或多个）另外的样品位置（一个或多个）的相位（即化学组成）。由此，获得了速度提高。
对于EDS映射（即当第一检测器为EDS检测器时）特别如此。发明人发现，在X射线映射期间，来自总共N个单独像素的EDS光谱不是完全独立的。在大多数EDS场景中，可假设样品中存在若干种（K << N）不同的化学物质（也称为“相位”），每种物质均有其特征光谱。因此，来自给定相位的每个光谱均提供关于所述相位的附加信息，进而提供关于属于所述相位的所有像素的附加信息。这些额外的信息使得能够从稀疏光谱预测密集光谱，并且因此加快整个EDS X射线映射过程。
下文将论述有利的实施方案。
在一个实施方案中，检测到的第一类型的发射的所述光谱信息用于将样品的扫描区域的至少一部分分成多个段。在所述多个段中的至少一个中沿扫描的不同位置处的第一类型的发射可组合，以在所述多个段中的所述一个中产生所述样品的组合光谱。多个段的使用允许建立改进的估计相位，例如通过使用新位置与落入特定段内的先前确定的位置的接近度。组合光谱的使用允许将新位置的部分数据与一个或多个先前获得的组合光谱进行比较，从而将更轻松地为所述新位置建立估计相位。
在一个实施方案中，第二检测器用于响应于在所述样品的所述区域上扫描的所述射束检测来自所述样品的第二类型的发射，并且所述第二类型的所述发射至少部分地用于为多个样品位置中的至少另一个样品位置建立估计相位。在此实施方案中，附加的检测器用来检测第二类型的发射。这些第二类型的发射与第一类型的发射不同。第二类型的发射可直接或间接地用于为多个样品位置中的至少另一个样品位置建立估计相位。
在一个实施方案中，所述第二检测器被布置用于检测带电粒子，特别是电子，如反向散射电子。因此，第二检测器可为BSE检测器。此外，可想到的是，所述第一检测器被布置用于检测粒子，特别是光子，如x射线光子。
电子的反向散射取决于表面中元素的原子序数以及表面、主射束和检测器之间的几何关系。因此，反向散射电子图像显示轮廓信息，即不同组成的区域之间的边界和拓扑信息。获得反向散射电子图像需要在每个点仅收集足够数量的电子，以在具有不同特性的点之间产生合理的对比度，因此比在每个点处获得足够数量的X射线以编译完整光谱快得多。而且，电子反向散射的概率大于电子引起特定频率的特征X射线发射的概率。在单个停留点获得足够的反向散射电子图像数据通常需要不到一微秒，而采集足够的X射线以在单个停留点获得可分析的光谱通常需要超过一毫秒。
在一个实施方案中，第二类型的发射用于定义所述样品的多个段。在此实施方案中，所述方法还包含以下步骤：
-响应于在所述样品的所述区域上扫描的所述射束，使用第二检测器检测来自样品的第二类型的发射；
-使用第二类型的发射，将样品的扫描区域分成多个段；
如上所述，段的使用可为有利的。
在一个实施方案中，首先使用反向散射电子检测器采集图像，然后处理图像以识别从对比度看起来具有相同元素组成的区域（或段）。然后使射束在样品上，至少在一个或多个识别的区域上扫描，并且优选多次扫描，以收集代表所述区域的X射线光谱。在反向散射电子检测器扫描期间生成的识别区域和/或X射线可有利地用来已获得为其它点建立估计相位的信息。
在一个实施方案中，射束可用来扫描样品并同时收集多个分析点的光谱信息。不是为一个不同的分析点收集完整的光谱信息，然后移动到下一个分析点，而是以连续的方式扫描样品，并获得所有所需样品位置的数据。射束的扫描相对较快，并且射束可在待检查样品的区域上连续或半连续扫描。在一次或多次扫描之后，获得的光谱信息可为稀疏的，即意指一些分析点确实可提供完整的信息，而其它分析点则不然。由此，为一些分析点获得的数据可用来为其它点建立估计数据。
所述方法可包含附加地扫描待检查样品的至少一部分区域，以及响应于所述附加扫描，使用所述第一检测器检测所述第一类型的发射的步骤。通过以连续或半连续的方式重复扫描，可获得与所述第一类型的发射有关的更多信息，以进一步改进所采集的信息并改进估计相位。
在一个实施方案中，所述方法包含将相位与测量和/或预期的所述第一类型的发射相关联的步骤。
可想到的是，至少一个另外的样品位置的测量数据用于为所述另外的样品位置建立相位。举例来说，有可能的是，所述另外的样品位置的测量数据，即所述位置的检测到的第一类型的发射的光谱信息仍相对稀疏。在那种情况下，可将测量数据与先前获得的数据进行比较。例如，基于先前分配的相位，然后可已确定另外的样品位置是否包含一个或多个已知相位。在这种情况下，与至少一个先前分配的相位有关的信息可用来比较另外的样品位置的数据，并且可将估计相位分配给所述另外的样品位置。
在一个实施方案中，所述建立步骤包含使用机器学习估计器。机器学习估计器能够预测输入端处单个稀疏光谱的最可能密集光谱。所提出的机器学习估计器可维持相位及其光谱的内部模型。对于每个传入（稀疏）光谱，均会更新模型，并且可对光谱进行评估以获得与建模相位的相似性评分。最后，可根据这些相似性评分组合建模相位的光谱，以在给定模型输入端和当前状态的情况下产生最可能密集光谱的估计。
可想到的是，所述机器学习估计器包含选自包含以下的组的一个或多个估计器：非负矩阵分解（NMF）、奇异值分解（SVD）、独立分量分析（ICA）、潜在狄利克雷分配（LDA）和K-均值。这些均是能够对组件/集群进行识别和表征的无监督学习技术。
在一个实施方案中，以增量方式提供一个或多个估计相位。换句话说，所述方法可包含使用与至少一个先前分配的相位及其相应的样品位置有关的信息，为多个样品位置中的至少另一个样品位置建立改进的估计相位的步骤。
在一个实施方案中，机器学习估计器包含在线学习功能。这意指机器学习估计器能够从新实例中学习并在进一步估计的基础上进行改进。实现这一点的一种方法是借助于反馈回路，可借助于对样品进行全面扫描并基于测量数据建立相位来提供反馈回路。可用先前估计的数据来检查测量数据，并且由此机器学习估计器的在线学习为可能的。由此，特别是当用户通常研究相似样品时，显著的加速为可能的。
机器学习估计器可包含一个或多个初始化的提示。在一个实施方案中，使用反向散射电子的分析。为此，提供了检测第二类型的发射的第二检测器。在此实施方案中，第一检测器可为EDS检测器，并且所述第二检测器为BSE检测器。
在一个实施方案中，积分光谱的结果的量化被用作机器学习估计器初始化的提示。也可想到其它初始化方式。
在一个实施方案中，测量样品位置的数量和估计样品位置的数量之间的比率在10:1至1:10范围内，特别是其中所述比率在1:2至1:10范围内。实验测量结果证实，通过使用所提出的方法，可从极其稀疏的光谱中获得高质量的估计。举例来说，从仅具有15个计数的光谱计算出的估计值与具有150个计数的未处理光谱相当。例如，这使得EDS映射速度能够增加一个数量级。在数据收集的早期阶段尤其如此。此外，即使对于在较长采集周期内收集的大型数据集，通过使用所提出的估计器构建的EDS映射的质量也显著提高。这是因为估计器中固有的正则化降低了输入数据中随机噪声的影响。
在这方面，注意，在一个实施方案中，样品位置可包含第一组样品位置（其各自含有基本完整的光谱分布图）和第二组样品位置（其各自含有基本不完整的光谱分布图）。对于基本上不完整的光谱分布图，这意指不存在光谱数据，或者光谱数据为稀疏的，在某种意义上说，无法对特定相位作出最终结论。所述方法可包含使用来自第一组样品位置的样品位置来估计来自第二组样品位置的至少一个样品位置的相位的步骤。所述方法可附加地或替代地包含使用第二组样品位置的至少一个样品位置的部分数据来估计来自第二组的样品位置的至少一个的相位的步骤。估计步骤可包含将第二组的部分数据与来自第一组样品位置的光谱数据进行比较。如本文所述，可借助于机器学习估计器来进行比较。特别地，此实施方案允许实现上述比率，并且特别地，这允许快速和准确的数据采集。与所述相应样品位置处的所述至少一个先前分配的相位有关的所述信息可包含在所述样品位置处检测到的第一类型的发射的光谱信息。
根据一个方面，提供了一种使用根据前述权利要求中的一项或多项所述的方法检查样品的带电粒子显微镜。所述带电粒子显微镜包含：
-光学柱，所述光学柱包括带电粒子源、最终探针形成透镜和扫描仪，用于将从所述带电粒子源发射的带电粒子射束聚焦到标本上；
-标本台，所述标本台位于所述最终探针形成透镜下游并被布置用于固持所述标本；
-第一检测器，所述第一检测器响应于从所述带电粒子源发射的带电粒子的入射，检测源自所述标本的第一类型的发射；
-控制单元和处理设备，所述控制单元和处理设备连接到所述第一检测器；
根据这一方面，所述带电粒子显微镜被布置用于执行本文所定义的方法。上面已阐明了优点。
现在将基于实例性实施方案和所附示意图更详细地阐明本发明，在附图中：
图1 -示出了根据本发明的第一实施方案的带电粒子显微镜的纵向剖视图；
图2 -示出了根据本发明的第二实施方案的带电粒子显微镜的纵向剖视图；
图3 -示出了根据本发明的方法的实施方案的示意图；
图1（未按比例）为根据本发明的实施方案的带电粒子显微镜M的实施方案的高度示意性描绘。更具体地，它示出了透射型显微镜M的一个实施例，其在这种情况下为TEM/STEM（尽管，在本发明的上下文中，它可能只是有效地为SEM（见图2），或例如基于离子的显微镜）。在图1中，在真空外壳2内，电子源4产生电子射束B，电子射束B沿电子光学轴线B'传播并穿过电子光学照明器6，从而用于将电子引导/聚焦到标本S的选定部分上（其可例如（局部地）薄化/平面化）。还描绘了偏转器8，其（尤其）可用来实现射束B的扫描运动。
标本S被固持在标本固持器H上，所述固持器可由定位设备/台A以多个自由度定位，所述定位设备/台移动其中（可拆卸地）附着有固持器H的摇架A'；例如，标本固持器H可包含（尤其）可在XY平面中移动的手指（参见所描绘的笛卡尔坐标系；通常情况下，平行于Z的运动和关于X/Y的倾斜也为可能的）。这类移动允许标本S的不同部分被（在Z方向上）沿轴线B'行进的电子射束B照明/成像/检查（和/或允许执行扫描运动，以作为射束扫描的替代）。如果需要，可将（未描绘的）可选冷却设备与标本固持器H进行密切的热接触，以便例如将它（以及其上的标本S）维持在低温下。
电子射束B将以一定方式与标本S相互作用，所述方式使得各种类型的“受激”辐射从标本S发出，包括（例如）二次电子、反向散射电子、X射线和光学辐射（阴极发光）。如果需要，可借助于分析设备22检测这些辐射类型中的一种或多种，分析设备可为例如组合的闪烁体/光电倍增管或EDS（能量分散X射线光谱仪）模块；在这种情况下，可使用与SEM中基本相同的原理构建图像。然而，替代地或补充地，可研究穿过（通过）标本S，从其离开/发出并继续沿轴线B'传播（基本上，尽管通常具有一定偏转/散射）的电子。这类透射电子通量进入成像系统（投影透镜）24，所述系统通常包含各种静电/磁透镜、偏转器、校正器（如消象散器）等。在正常（非扫描）TEM模式下，此成像系统24可将透射电子通量聚焦到荧光屏26上，如果需要，所述荧光屏可缩回/撤回（如箭头26'示意性所示），从而使其远离轴线B'。标本S的（一部分）的图像（或衍射图）将由屏幕26上的成像系统24形成，并且这可通过位于外壳2的壁的适当部分中的观察端口28来查看。屏幕26的缩回机制可例如本质上为机械和/或电气的，且在此处未描绘。
作为在屏幕26上观察图像的替代，可反而利用以下事实：离开成像系统24的电子通量的聚焦深度通常很大（例如，约1米）。因此，可在屏幕26的下游使用各种其它类型的分析装置，如：
-TEM相机30。在相机30处，电子通量可形成可由控制器/处理器20处理并例如显示在如平板显示器的显示设备（未描绘）上的静态图像（或衍射图）。当不需要时，相机30可缩回/撤回（如箭头30'示意性所示），以使其脱离轴线B'。
-STEM相机32。来自相机32的输出可被记录为标本S上的射束B的（X,Y）扫描位置的函数，并且可构建图像，所述图像为作为X,Y函数的来自相机32的输出的“映射”。相机32可包含直径为例如20 mm的单个像素，与相机30中特征性地存在的像素矩阵相反。而且，相机32的采集速率（例如每秒106个点）通常比相机30（例如每秒102个图像）高得多。再次，当不需要时，相机32可缩回/撤回（如箭头32'示意性所示），以使其脱离轴线B'（但在例如面包圈形环形暗场相机32的情况下这类缩回不为必需的；在这类相机中，当不使用相机时，中心孔将允许通量通过）。
-作为使用相机30或32成像的替代，也可调用分光镜装置34，所述分光镜装置可为例如EELS模块。
应当注意，物品30、32和34的顺序/位置并不严格，并且可想到许多可能的变化。举例来说，分光镜装置34也可集成到成像系统24中。
在所示的实施方案中，显微镜M还包含可伸缩的X射线计算机断层扫描（CT）模块，通常由附图标记40表示。在计算机断层扫描（也称为断层扫描成像）中，源和（径向相对的）检测器用来沿不同的视线观察标本，以便从各种角度获取标本的穿透性观察。
注意，控制器（计算机处理器）20经由控制线（总线）20'连接到各种图示的组件。这一控制器20可提供多种功能，如同步动作、提供设定点、处理信号、执行计算以及在显示设备（未描绘）上显示消息/信息。不用说，（示意性地描绘的）控制器20可（部分地）在外壳2的内部或外部，并且可根据需要具有整体或复合结构。
熟练的技术人员将理解，外壳2的内部不必保持严格的真空；例如，在所谓的“环境TEM/STEM”中，在壳体2内有意地引入/维持给定气体的背景气氛。熟练的技术人员还将理解，在实践中，如此可能为有利的：限制外壳2的体积以使其在可能的情况下基本上围绕轴线B'，采取所使用的电子射束通过其中的小管（例如，直径约为1 cm）的形式，但加宽以容纳例如源4、标本固持器H、屏幕26、相机30、相机32、光谱装置34等结构。
根据本发明的带电粒子显微镜M，并且其实施例在图1中示出，因此包含光学柱O，其包括带电粒子源4、最终探针形成透镜6和扫描仪8，用于将从所述带电粒子源4发射的带电粒子射束B聚焦到标本上。所述装置还包含标本台A、H，其位于所述最终探针形成透镜6的下游，并且布置成用于固持所述标本S。所述装置还包含第一检测器22，其响应于从所述带电粒子源4发射的带电粒子B的入射检测源自所述标本的第一类型的发射。在所示的实施方案中，第一检测器22为分析设备22，其如前所述可为组合的闪烁体/光电倍增管或EDS（能量分散X射线光谱仪）模块。在优选实施方案中，所述第一检测器为EDS。此外，根据本发明的装置包含控制单元（即控制器/处理器）20，其（借助于线20'）连接到所述第一检测器22（示意性示出）。根据本发明，所述带电粒子显微镜M被布置用于执行根据本发明的方法，这将在稍后更详细地解释。
现在首先参考图2，示出了根据本发明的装置的另一个实施方案。图2（未按比例）为根据本发明的带电粒子显微镜M的高度示意图；更具体地，它示出了非透射型显微镜M的实施例，其在这种情况下为SEM（尽管，在本发明的上下文中，它可能只是有效地例如为基于离子的显微镜）。在图中，与图1中的物品对应的部分使用相同的附图标记指示，并且在此不再单独论述。附加到图1中的（尤其）为以下部件：
-2a：真空端口，其可被打开以引入物品（组件、标本）到真空室2的内部/从真空室2的内部移除物品（组件、标本），或者例如辅助设备/模块可安装在其上。如果需要，显微镜M可包含多个这类端口2a；
-10a、10b：示意性地描绘了照明器6中的透镜/光学元件；
-12：电压源，如果需要，允许标本固持器H或至少标本S偏置（浮动）到相对于地面的电位；
-14：显示器，如FPD或CRT；
-22a、22b：分段电子检测器22a，其包含围绕中心孔22b（允许射束B通过）设置的多个独立检测段（例如象限）。这类检测器可例如用来研究从标本S出射的电子的输出（第二或反向散射）通量（的角度依赖性）。
因此，如图2所示的带电粒子显微镜M包含光学柱O，其包括带电粒子源4、最终探针形成透镜6、10a、10b和扫描仪8，用于将从所述带电粒子源4发射的带电粒子的射束B聚焦到标本S上。所述装置还包含标本台A、H，其位于所述最终探针形成透镜6下游并被布置用于固持所述标本S。所述装置还包含第一检测器22，其响应于从所述带电粒子源4发射的带电粒子B的入射检测源自所述标本的第一类型的发射。在所示的实施方案中，第一检测器22为所述分析设备22，其如前所述可为组合的闪烁体/光电倍增管或EDS（能量分散X射线光谱仪）模块。在替代实施方案中，第一检测器22可为分段检测器22a、22b。在优选实施方案中，所述第一检测器为EDS。此外，根据本发明的装置包含所述控制单元20，其（借助于线20'）连接到所述第一检测器22。
图1和图2中所示的装置可用于用根据本发明的方法检查样品。图3中示出了根据本发明的方法的实施方案。通常，这些方法均包含以下步骤：
-提供带电粒子射束B以及样品S，并且在多个样品位置处使所述带电粒子射束B在所述样品上扫描；
-响应于在多个样品位置上扫描的射束B，使用第一检测器22检测来自样品的第一类型的发射。
-使用检测到的第一类型的发射的光谱信息G，在所述多个样品位置处将多个相互不同的相位分配给所述样品；和
-由控制单元20提供所述样品S的数据表示，所述数据表示至少含有关于所述多个样品位置和所述相位的信息。
根据此处定义的方法，一般方法还包含以下步骤：
-使用与至少一个先前分配的相位及其相应的样品位置有关的信息，为多个样品位置中的至少另一个样品位置建立估计相位；和
-将所述估计相位分配给所述另外的样品位置。
现在参考图3，示意性地示出根据本发明的方法的第一实施方案。图3在左手侧示意性地示出了带所采集的数据54a、54b的待检查样品的区域50，并且在右手侧示出了所采集的数据的表示150。
用带电粒子射束扫描样品的区域50。第一检测器，例如参考图1和图2描述的EDS检测器，用来响应于在样品的区域50上扫描的射束检测来自样品的第一类型的发射。这些发射由图3中的数据点54a（白点）和54b（黑点）示意性地指示。数据点54a表示与数据点54b不同的发射，即意指检测器在这些不同位置处检测到不同的信号。举例来说，这可为表示第一材料的白点54a和表示第二材料（与所述第一材料不同）的黑点54b的结果。在此实例中，认为样品仅含有这两种材料，即样品仅具有第一材料（白色）和第二材料（黑色）。还指示了非白色和非黑色点54c、54d，它们代表尚未决定的样品点，例如当它们含有稀疏的光谱信息时。如左上图示意性所示，点54c似乎类似于第一材料的光谱（54a），并且点54d似乎类似于第二材料（54b）。本领域技术人员将理解，所采集的数据54a、54b原则上可具有许多值（不仅为黑色或白色），并且可根据所需的应用任意选择表示值。所示的实例仅仅为单个可能性的说明，并不旨在限制。
如左手侧序列所示，从上到下，数据信息54a、54b在开始时相对稀疏，并且随着扫描的继续而增加。一些特定点在所述点的光谱信息方面相对稀疏，因此属于未确定的材料，即既不是黑色也不是白色（54c、54d）。在最上部的步骤中，样品区域50（左手侧）的所采集的数据用来为样品150（右手侧）建立估计相位154a、154b。利用检测到的第一类型的发射54a、54b的光谱信息来建立多个样品位置的估计相位。在所示实施方案中，图像表示150使用测量点和估计点来用数据点表示样品的整个样品区域50。换句话说，在不存在数据的情况下，使用估计的数据点。在测量不确定的数据的情况下（点54c、54d），在图像表示150中也采用估计相位，因此相位与所测量的第一类型的发射相关联。在根本不存在数据的情况下，图像表示将相位与预期的第一类型的发射相关联。注意，尽管也可想到更规则的矩阵状图案，但所获得的点和估计点以分散的图案示出。在所示的实施方案中，数据表示150（右手侧）为图像表示，尽管当然也可想到任何其它表示，即在数据中的表示。
图3示出了（左手侧，从上到下），样品的扫描可继续，并且样品50的多个数据正在传入。当更多的数据传入时，这意指图像表示150（右手侧）可更新。再一次，可基于已存在的测量数据为稀疏数据点分配特定的相位（在当前情况下为黑色或白色）。就此而言，可想到的是，将相邻的样品点与不确定的样品点进行比较，并且基于所述比较，将相位分配给不确定的样品点（54c、54d）。随着时间的增加，并且因此随着输入数据的增加，可获得更加确定和可靠的图像表示150。
可想到的是，在数据采集和/或处理期间，样品S的扫描区域50被分成多个段51。如图3所示，扫描区域50被分成四个规则的矩形段51，尽管本领域技术人员将理解，数量、形状和规则性可不同。这些段可用于为多个样品位置中的一个或多个建立估计相位。在一个特别有利的实施方案中，利用第二检测器来建立段。如前所述，第二检测器可为BSE检测器，并且EM图像中识别的轮廓可用于分割。由此，有可能在特定段内分配相似的相位，或者确保对于在特定段内已测量的给定相位，估计相位具有更高的概率。
注意，也可想到进一步分成另外的段。特别地，基于更多输入数据点的进一步细分使得样品的图像表示能够更加准确。
可想到的是，要扫描的区域50被多次扫描以获得所需的数据量。多次扫描可包括仅扫描样品的区域50的一部分。举例来说，可想到的是，基于第一扫描（或第一组扫描），定义感兴趣区域和非感兴趣区域，并且在第二扫描（或第二组扫描）中仅扫描感兴趣区域。这提高了所述方法的效率。特别地，可使用从第二类型的发射获得的数据来定义感兴趣的区域，即EM数据可用来定义特别是被扫描以获得EDS数据的感兴趣的区域。
使用机器学习估计器建立估计相位为有利的。机器学习估计器的使用尤其允许获得所测量的样品位置与估计样品位置的高比率。从图3的右上图可看出，测量样品位置数量与估计样品位置数量之间的比率约为1:10，这意指对于每个测量样品位置，均有可能估计出总共十个其它位置。比率可在10:1至1:10范围内，尤其是在1:2至1:10之间范围内。机器学习估计器能够预测输入端处单个稀疏光谱的最可能密集光谱。所提出的机器学习估计器可维持相位及其光谱的内部模型。对于每个传入（稀疏）光谱，均会更新模型，并且可对光谱进行评估以获得与建模相位的相似性评分。换句话说，在数据采集期间（图3中从上到下），每个新采集的数据点（左手侧）均给出关于先前确定的图像表示的准确性的信息（右手侧）。因此，有可能在带电粒子设备的使用期间更新机器学习估计器，这使得机器学习估计器非常有效。如前所述，机器学习估计器可包含选自包含以下的组的一个或多个估计器：非负矩阵分解（NMF）、奇异值分解（SVD）、独立分量分析（ICA）、潜在狄利克雷分配（LDA）和K-均值。这些均是能够对组件/集群进行识别和表征的无监督学习技术。
上面已借助于若干个实施方案描述了所述方法。所需的保护由所附权利要求书赋予。
