CN117727610B - 样品台扫描位点的复位控制方法、装置及系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种样品台扫描位点的复位控制方法、装置及系统和存储介质，涉及扫描电镜技术领域，其中复位控制方法包括：获取样品台倾角调节前，样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，以及样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角；并根据上述参数信息确定三轴平移组件的复位位移量；根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。本发明提供的技术方案，能够在调节样品台倾角后自动复位扫描位点，使电子束聚焦位置处的样品扫描位点在倾角调节前后保持一致，提高样品台倾斜/旋转调节复位控制的便捷性和精度。
Description
技术领域
本发明实施例涉及扫描电镜技术领域，尤其涉及一种样品台扫描位点的复位控制方法、装置及系统和存储介质。
背景技术
扫描电镜的主要功能是观察样品表面微观形貌和分析样品元素或结构。扫描电镜需要通过物镜将发散的电子束聚焦并通过倾斜模组将电子束倾斜，使得焦点落在样品上并在样品上扫描。
样品置于样品台上，在样品台的倾角需要调节（同过调节倾斜轴以及旋转轴中的至少一个实现）的应用场景中，由于电子束的空间位置固定后通常不动，导致在样品台倾角调节后，置于样品台上的样品的空间位置相较于电子束会发生偏移；其中X向和Y向的偏移会造成样品在水平方向上的扫描位置偏移，Z向的偏移会造成电子束的聚焦景深范围脱离样品表面；为此，在现有技术中大多采用人工调节方式使倾角调节后的样品复位至调节前的状态，从而保障扫描作业的连续性。但是人工复位方式不仅效率低、而且复位的精度也有限。
发明内容
本发明实施例提供了一种样品台扫描位点的复位控制方法、装置及系统和存储介质，以能够在调节样品台倾角后自动复位扫描位点，使电子束聚焦位置处的样品扫描位点在倾角调节前后保持一致，提高倾斜/旋转调节复位控制的便捷性和精度。
根据本发明的一方面，提供了一种样品台扫描位点的复位控制方法用于在调节样品台的倾角后控制样品台的扫描位点的自动复位；所述样品台的空间位置由三轴平移组件、旋转轴以及倾斜轴控制；所述样品台扫描位点的复位控制方法包括：
获取所述样品台倾角调节前，所述样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及，
获取所述样品台倾角调节后，所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角；
根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量；
根据所述复位位移量控制所述三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
可选的，根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量，包括：
根据样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，计算得到所述样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离之间的距离；其中，所述参考位点位于所述样品台上；
根据所述样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离，以及所述样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的三轴等效坐标参数；
根据所述样品台倾角调节后目标扫描点的等效三轴等效坐标参数与所述样品台倾角调节前的三轴等效坐标参数的差值，计算得到所述三轴平移组件的复位位移量。
可选的，所述样品台上的参考位点为样品台的中心点；当所述样品台处于水平状态时，所述中心点位于所述旋转轴的轴线上。
可选的，当所述样品台处于水平状态时，所述样品台的顶面垂直于旋转轴的轴线，且旋转轴的轴线与倾斜轴的轴线垂直相交。
可选的，所述三轴平移组件包括第一轴平移件、第二轴平移件和第三轴平移件；第一轴方向、第二轴方向与第三轴方向两两互相垂直；所述三轴等效坐标参数包括第一轴等效坐标参数、第二轴等效坐标参数和第三轴等效坐标参数；当所述样品台处于水平状态时，倾斜轴的倾斜角为0度；当倾斜轴的轴线与第一轴方向平行时，旋转轴的旋转角为0度；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离，以及所述样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的三轴等效坐标参数，包括：
基于所述样品台倾角调节前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离、所述样品台倾角调节后的倾斜角以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数。
可选的，所述至少部分信息包括样品台倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数；
根据样品台倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数计算得到所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，r为所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离；为样品台倾角调节前的倾斜角；z1为样品台倾角调节前的第三轴等效坐标参数；R为所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离。
可选的，基于所述样品台倾角调节后前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数z2的公式为：
；
其中，为所述样品台倾角调节后的倾斜角；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r、所述样品台倾角调节后的倾斜角以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离R，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角b2，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数的公式为：
；以及，
确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数的公式为：
。
可选的，所述至少部分信息包括样品台倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数；
根据样品台倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数计算得到所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，r为所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离；为样品台倾角调节前的倾斜角；/>为样品台倾角调节前的第一轴等效坐标参数；/>为样品台倾角调节前的第二轴等效坐标参数。
可选的，基于所述样品台倾角调节后前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数的公式为：
；
其中，为所述样品台倾角调节后的倾斜角；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离、所述样品台倾角调节后的倾斜角/>以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离R，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角b2，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数/>的公式为：
；以及，
确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数的公式为：
。
根据本发明的另一方面，提供了一种样品台扫描位点的复位控制装置，包括：
获取模块，用于获取所述样品台倾角调节前，所述样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及，
获取所述样品台倾角调节后，所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角；
计算模块，用于根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量；
控制模块，用于根据所述复位位移量控制所述三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
根据本发明的另一方面，提供了一种样品台复位系统，包括样品台结构以及本发明任一实施例所述的样品台扫描位点的复位控制装置；
其中，样品台结构包括样品台、三轴平移组件、旋转轴和倾斜轴；所述旋转轴的下端固定设置于所述三轴平移组件，所述旋转轴的上端设置有倾斜轴；所述旋转轴的轴向竖直设置，所述倾斜轴的轴向水平设置；所述倾斜轴的外侧沿径向设置有连杆，所述连杆的下端固定连接所述倾斜轴，所述连杆的上端固定与所述样品台固定连接，并且所述样品台的顶面垂直于所述连杆。
根据本发明的另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行的情况下，实现本发明任一实施例所述的样品台扫描位点的复位控制方法的步骤。
有益效果：本发明实施例提供的技术方案通过获取样品台倾角调节前，样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及获取样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角；根据样品台倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和样品台倾角调节后倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角，确定三轴平移组件的复位位移量；根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。能够在调节样品台倾角后自动复位扫描位点，使电子束聚焦位置处的样品扫描位点在倾角调节前后保持一致，提高倾斜/旋转调节复位控制的便捷性和精度。
另外，现有技术通常是调节好倾角之后再一次性完成扫描，因此不存在复位的需求；但很显然调节好倾角之后必需要一次性完成扫描，会限制应用场景或者会增加复杂样品的扫描工作量和扫描作业周期，而本申请提供的倾角/旋转调节复位功能，可以很好地扩展扫描电镜的应用场景、且提高扫描作业效率；而且，基于本申请所提供的双轴倾角调节样品台，可以实现降低复位控制参数的计算量，进一步提高了倾斜/旋转调节复位控制的便捷性。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种扫描电镜及样品台结构的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种样品台倾角调节前后的样品台结构的对比示意图；
图3是本发明实施例提供的一种样品台扫描位点的复位控制方法的流程图；
图4是本发明实施例提供的另一种样品台扫描位点的复位控制方法的流程图；
图5是图2所述结构中样品台在倾斜角a下的部分参数标注示意图；
图6是本发明实施例提供的一种X和Y向平移参数与旋转角b的关系示意图；
图7是图2所述结构中样品台在倾斜角a下的另一部分参数标注示意图；
图8是本发明实施例提供的一种样品台扫描位点的复位控制装置的结构框图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
图1是本发明实施例提供的一种扫描电镜及样品台结构的结构示意图，参考图1，扫描电镜的主要功能是观察样品表面微观形貌和分析样品元素或结构。扫描电镜需要通过物镜（例如磁透镜80）将发散的电子束60聚焦并通过倾斜模组70将电子束倾斜，使得焦点落位于样品上并在样品上扫描。样品置于样品台10上，样品台10的下方设置有三轴平移组件40、旋转轴30以及倾斜轴20。通过控制三轴平移组件40、旋转轴30以及倾斜轴20的参数可以调节电子束在样品台上的相对位置。其中，旋转轴30的下端固定设置于三轴平移组件40，旋转轴30的上端设置有倾斜轴20；旋转轴30的轴向竖直设置，倾斜轴20的轴向水平设置；倾斜轴20的外侧沿径向设置有连杆50，连杆50的下端固定连接倾斜轴20，连杆50的上端固定与样品台10固定连接，并且样品台10的顶面垂直于连杆50。
图2是本发明实施例提供的一种样品台倾角调节前后的样品台结构的对比示意图，参考图2，在样品台10的倾角需要调节的应用场景中，由于电子束的空间位置固定后通常不动，导致在样品台10倾角调节后，置于样品台10上的样品的空间位置相较于电子束会发生偏移。即样品台上的目标扫描点（样品台上实际聚焦位置）的空间位置相较于电子束会发生偏移。
本发明实施例提供了一种样品台扫描位点的复位控制方法，用于在调节样品台的倾角后控制样品台的扫描位点的自动复位，样品台扫描位点的复位控制方法包括：
S110、获取所述样品台倾角调节前，所述样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及获取样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角。
具体的，参考图2，所述目标扫描点为样品台10上需要电子束聚焦到的目标位置点。样品台10的倾角调节前后，目标扫描点在样品台10中的相对位置不变。三轴平移组件40包括第一轴平移件41、第二轴平移件42和第三轴平移件43；第一轴方向、第二轴方向与第三轴方向两两互相垂直。在样品台10处于水平状态时，设定倾斜轴20的倾斜角a为0度；当倾斜轴20的轴线与第一轴的方向平行时，设定旋转轴30的旋转角为0度。样品台10的中心点是指三轴平移组件40的三轴参数以及倾斜角a均为0时，电子束60在样品台10上的聚焦位置处，且样品台10中心点位于连杆50轴线上。样品台10倾角调节前，样品台10上目标扫描点的三轴等效坐标参数是指，在旋转角a和倾斜角b为0的情况下，三轴平移组件40从三轴参数均为0的位置处将目标扫描点移动至样品台10倾角调节前目标扫描点的空间位置处三轴所需移动的位移量。则三轴等效坐标参数包括第一轴等效坐标参数、第二轴等效坐标参数和第三轴等效坐标参数。
这里需要说明的是，样品台10倾角调节可以通过调节倾斜轴20以及旋转轴30中的至少一个实现。另外，每次样品台10倾角的调节并不是从水平调节至具体一预设倾角，而是指从原有的倾角（a1，b1）调节至一预设倾角（a2，b2）。也就是说，样品台10倾角调节前倾斜轴20的倾斜角a1可以为，在倾斜轴20倾斜范围内基于倾斜轴20的位移精度可达到的任一角度；样品台10倾角调节前旋转轴30的旋转角b1可以为，在旋转轴30旋转范围内基于旋转轴30的位移精度可达到的任一角度。
S120、根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量。
具体的，在样品台10扫描位点的复位过程中，样品台10的倾角（即旋转轴30和倾斜轴20）保持不变，只需移动三轴平移组件40的第一轴平移件41、第二轴平移件42和第三轴平移件43中的至少一个，使得样品台10的扫描位点复位至样品台10倾角调节前的位置即可。三轴平移组件40中第一轴平移件41的复位位移量、第二轴平移件42的复位位移量和第三轴平移件43的复位位移量，可以根据样品台10倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴20的倾斜角a1以及旋转轴30的旋转角b1中的至少部分信息，和样品台10倾角调节后倾斜轴20的倾斜角a2和旋转轴30的旋转角b2计算得到。
其中，根据样品台10倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴20的倾斜角a1以及旋转轴30的旋转角b1中的至少部分信息，和样品台10倾角调节后倾斜轴20的倾斜角a2和旋转轴30的旋转角b2，确定三轴平移组件40的复位位移量具体可以包括：
根据样品台10倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴20的倾斜角a1以及旋转轴30的旋转角b1中的至少部分信息，和样品台10倾角调节后倾斜轴20的倾斜角a2和旋转轴30的旋转角b2，计算得到样品台10倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数信息；再根据样品台10倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数与样品台10倾角调节前的三轴等效坐标参数的差值，计算得到三轴平移组件40的复位位移量。样品台10倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数可以理解为，在旋转角和倾斜角为0的情况下，三轴平移组件40从三轴参数均为0的位置处将目标扫描点移动至样品台10倾角调节后目标扫描点的空间位置处三轴所需移动的位移量。
三轴所需移动的位移量分别为，/>，/>。其中，x2为样品台10倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数；x1为样品台10倾角调节前所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数。y2为样品台10倾角调节后所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数；y1为样品台10倾角调节前所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数。z2为样品台10倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数；z1为样品台10倾角调节前所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数。
S130、根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
具体的，对于复位位移量不等于零的轴来说，需要移动该轴；对于复位位移量等于零的轴来说，不需要移动该轴。示例性的，图2中虚线的样品台10为倾角调节前的状态，实线的样品台10为倾角调节后的状态，由于电子束的聚焦位置依然在虚线的样品台10的实际聚焦位置处，则需要通过三轴平移组件40将实线的样品台10的实际聚焦位置复位至虚线的样品台10的实际聚焦位置处。
本发明实施例提供的样品台扫描位点的复位控制方法，通过获取样品台倾角调节前，目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及获取样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角；根据样品台倾角调节前轴目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和样品台倾角调节后倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角，确定三轴平移组件的复位位移量；根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。能够在调节样品台倾角后自动复位扫描位点，使电子束聚焦位置处的样品扫描位点在倾角调节前后保持一致，提高倾斜/旋转调节复位控制的便捷性和精度。
另外，现有技术通常是调节好倾角之后再一次性完成扫描，因此不存在复位的需求；但很显然调节好倾角之后必需要一次性完成扫描，会限制应用场景或者会增加复杂样品的扫描工作量和扫描作业周期，而本申请提供的倾角/旋转调节复位功能，可以很好地扩展扫描电镜的应用场景、且提高扫描作业效率；而且，基于本申请所提供的双轴倾角调节样品台，可以实现降低复位控制参数的计算量，进一步提高了倾斜/旋转调节复位控制的便捷性。
图4是本发明实施例提供的另一种样品台扫描位点的复位控制方法的流程图，参考图4，样品台扫描位点的复位控制方法包括：
S210、获取样品台倾角调节前，样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及获取样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角。
S220、根据样品台倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，计算得到样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离；其中，参考位点位于样品台上。
需要说明的是，这里的样品台是特指放置样品的部件，不包括三轴平移组件、旋转轴以及倾斜轴等，且所述参考位点与三轴平移组件、旋转轴以及倾斜轴的空间几何关系已知。
S230、根据样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离，以及样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数。
具体的，无论样品台如何倾斜、旋转，调节前的扫描终止位置和调节后的扫描起始位置，相对于参考位点是不变的，原因在于：之所以要复位就是因为倾角调节之后，如果不进行复位，对于样品而言，调节前的扫描终止位置与调节后的扫描起始位置发生了变化，也就是样品在调节前后两个阶段的扫描数据无法衔接。由于样品台和样品倾角调节过程中，样品台和样品之间的相对空间位置关系是不变的，因此只要依据调节前的三轴坐标参数计算获得样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离，再依据样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离以及样品台调节后的旋转角和倾斜角，就可以计算得到调节后的三轴等效坐标参数。
S240、根据样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数与样品台倾角调节前的三轴等效坐标参数的差值，计算得到三轴平移组件的复位位移量。
S250、根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
在上述实施例的基础上，在本发明的实施例中，根据样品台倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和样品台倾角调节后倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角，确定三轴平移组件的复位位移量的步骤具体包括：根据样品台倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，计算得到样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离；根据样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离，以及样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数。根据样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数与样品台倾角调节前的三轴等效坐标参数的差值，计算得到三轴平移组件的复位位移量。
进一步的，样品台上的参考位点为样品台的中心点；当样品台处于水平状态时，中心点位于所述旋转轴的轴线上。设置参考位点为样品台的中心点，其应用于本方案中易于对调节后的三轴等效坐标参数的计算。
进一步的，当样品台处于水平状态时，样品台的顶面（用于放置样品的面）垂直于旋转轴的轴线，且旋转轴的轴线与倾斜轴的轴线垂直相交，可以进一步的简化对调节后的三轴等效坐标参数的计算过程。
在上述实施例的基础上，在本发明的实施例中，根据样品台的目标扫描点与中心点之间的距离，以及样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数，包括：
基于样品台倾角调节前后，样品台的目标扫描点与中心点之间的距离不变，确定样品台倾角调节后目标扫描点的第三轴等效坐标参数；
根据样品台的目标扫描点与中心点之间的距离、样品台倾角调节后的倾斜角以及倾斜轴的轴心到样品台承载样品的表面之间的距离，计算样品台倾角调节后样品台的目标扫描点的中间参数c，并根据中间参数c和样品台倾角调节后的旋转角，确定样品台倾角调节后目标扫描点的第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数。
图5是图2所述结构中样品台在倾斜角a下的部分参数标注示意图，图6 是本发明实施例提供的一种X和Y向平移参数与旋转角b的关系示意图，图7是图2所述结构中样品台在倾斜角a下的另一部分参数标注示意图。下面结合图5~图7对样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数的具体计算过程进行解释说明。
在本发明的一个实施例中，至少部分信息包括样品台10倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数；则根据样品台10倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数计算得到样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，r为样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离；为样品台10倾角调节前的倾斜角；z1为样品台10倾角调节前的第三轴等效坐标参数；R为倾斜轴20的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离。
基于样品台10倾角调节后前后，样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第三轴等效坐标参数的公式为：
；
其中，为样品台10倾角调节后的倾斜角；
根据样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离、样品台10倾角调节后的倾斜角/>以及倾斜轴20的轴心到样品台10承载样品的表面之间的距离R，计算样品台10倾角调节后样品台10的目标扫描点到的中间参数c，并根据中间参数c和样品台10倾角调节后的旋转角b2，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第一轴等效坐标参数/>的公式为：
；以及，
确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第二轴等效坐标参数的公式为：
。
具体的，已知的参数是：倾角调节前的倾斜角a1和目标扫描点的第三轴等效坐标参数z1, 倾角调节后的倾斜角a2和倾斜角b2。需要计算的参数是：倾角调节后的xyz参数：即x2、y2和z2。具体计算过程如下：
S10、计算样品台倾角调节前，样品台的目标扫描点与样品台的中心点之间的距离r。
示例性的，将图2和图5中的虚线样品台10理解为倾角调节前的状态，图中倾斜角a即为倾角调节前的倾斜角a1；由图5可见，图中与z1相对的角则为a1。而z1由d1+d2两部分构成，d1是由于中线倾斜后产生的距离，所以，则。由此得到目标扫描与中心点的距离：/>。将d2的表达式代入，从而可以得到：
。
S20、计算样品台10倾角调节后的z2。
由于无论倾斜角a如何调节，目标扫描点与中心点的距离r是不变的，因此不管a=a1还是a=a2，上式都成立，因此：
；
则可以得到：。
S30、计算计算样品台10倾角调节后样品台10的目标扫描点的中间参数c。
根据图5和图6可知，中间参数c也是由距离c1+c2两部分构成。如上文所述，根据调节前的z1、a1和b1，可以获得：
；
在倾角调节前后，r都不会变，所以：
倾角调节后：；
倾角调节后：；
则倾角调节后：。
S40、根据中间参数c和样品台10倾角调节后的旋转角，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的等效第一轴等效坐标参数x2和等效第二轴等效坐标参数y2。
由于倾角调节后：；/>。所以，
。
将r的表达式代入，从而可以得到：
。
同理可得：
。
在本发明的一个实施例中，请继续参考图5~图7，至少部分信息包括样品台10倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数；则根据样品台10倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数计算得到样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，r为样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离；为样品台10倾角调节前的倾斜角；/>为样品台10倾角调节前的第一轴等效坐标参数；/>为样品台10倾角调节前的第二轴等效坐标参数。
基于样品台10倾角调节后前后，样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第三轴等效坐标参数的公式为：
；
其中，为样品台10倾角调节后的倾斜角；
根据样品台10的目标扫描点与中心点之间的距离r、样品台10倾角调节后的倾斜角以及倾斜轴20的轴心到样品台10承载样品的表面之间的距离R，计算样品台10倾角调节后样品台10的目标扫描点的中间参数c，并根据中间参数c和样品台10倾角调节后的旋转角b2，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第一轴等效坐标参数/>的公式为：
；以及，
确定样品台10倾角调节后目标扫描点的第二轴等效坐标参数的公式为：。
具体的，已知的参数是：调节前的倾斜角a1以及目标扫描点的第一轴等效坐标参数x1和第二轴等效坐标参数y1，倾角调节后的倾斜角a2和倾斜角b2。需要计算的参数是：倾角调节后的xyz参数：即x2、y2和z2。具体计算过程如下：
S11、计算样品台倾角调节前，样品台的目标扫描点与样品台的中心点之间的距离r。
已知x1、y1，就是已知倾角调节前的中间参数c的计算公式为：
。
由图7可知，/>，则/>；又由于；
所以：。
S21、计算样品台10倾角调节后的z2。
由于倾斜角从a1变成a2，样品台的目标扫描点与中心点的距离r不变，
则：（d1和d2可以参考图5中的z1）。/>
由于，/>；
所以：。将/>代入，则可以得到：/>。
经过化简，可以得到。
S31、计算样品台10倾角调节后样品台10的目标扫描点的中间参数c。
参考图7，由于，/>；因此可得/>。
从而得到：。
S41、根据中间参数c和样品台10倾角调节后的旋转角b2，确定样品台10倾角调节后目标扫描点的等效第一轴等效坐标参数x2和等效第二轴等效坐标参数y2。
由于倾角调节后：；/>。将中间参数c的表达式代入，可得：
。
从而可以得到：
。
同理可得：
。
本发明实施例还提供了一种样品台扫描位点的复位控制装置，用于执行上述任意实施例所述的样品台扫描位点的复位控制方法。图8是本发明实施例提供的一种样品台扫描位点的复位控制装置的结构框图，参考图8，样品台扫描位点的复位控制装置包括：
获取模块01，用于获取样品台倾角调节前，样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及，
获取样品台倾角调节后，倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角；
计算模块02，用于根据样品台倾角调节前目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和样品台倾角调节后倾斜轴的倾斜角和旋转轴的旋转角，确定三轴平移组件的复位位移量；
控制模块03，用于根据复位位移量控制三轴平移组件的移动，以使样品台10的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
本发明实施例还提供了一种样品台复位系统，包括样品台结构以及本发明任意实施例所述的样品台扫描位点的复位控制装置。参考图1，其中样品台结构包括样品台10、三轴平移组件40、旋转轴30和倾斜轴20。旋转轴30的下端固定设置于三轴平移组件40，旋转轴30的上端设置有倾斜轴20；旋转轴30的轴向竖直设置，倾斜轴20的轴向水平设置；倾斜轴20的外侧沿径向设置有连杆50，连杆50的下端固定连接倾斜轴20，连杆50的上端固定与样品台10固定连接，并且样品台10的顶面垂直于连杆50。采用本发明实施例所提供的双轴倾角调节样品台10结构，复位参数计算量少，易于获得XYZ三轴复位所需的位移量Δx、Δy、Δz，因此更利于实现样品台10倾斜/旋转调节复位功能。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序被处理器执行的情况下，实现本发明任意实施例所述的样品台扫描位点的复位控制方法的步骤。具有相同的技术效果，这里不再赘述。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。
Claims (12)
1.一种样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，用于在调节样品台的倾角后控制样品台的扫描位点的自动复位；所述样品台的空间位置由三轴平移组件、旋转轴以及倾斜轴控制；所述样品台扫描位点的复位控制方法包括：
获取所述样品台倾角调节前，所述样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及，
获取所述样品台倾角调节后，所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角；
根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量；
根据所述复位位移量控制所述三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
2.根据权利要求1所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量，包括：
根据样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，计算得到所述样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离；其中，所述参考位点位于所述样品台上；
根据所述样品台的目标扫描点与参考位点之间的距离，以及所述样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的三轴等效坐标参数；
根据所述样品台倾角调节后目标扫描点的三轴等效坐标参数与所述样品台倾角调节前的三轴等效坐标参数的差值，计算得到所述三轴平移组件的复位位移量。
3.根据权利要求2所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，所述样品台上的参考位点为样品台的中心点；当所述样品台处于水平状态时，所述中心点位于所述旋转轴的轴线上。
4.根据权利要求3所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，当所述样品台处于水平状态时，所述样品台的顶面垂直于旋转轴的轴线，且旋转轴的轴线与倾斜轴的轴线垂直相交。
5.根据权利要求3所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，所述三轴平移组件包括第一轴平移件、第二轴平移件和第三轴平移件；第一轴方向、第二轴方向与第三轴方向两两互相垂直；所述三轴等效坐标参数包括第一轴等效坐标参数、第二轴等效坐标参数和第三轴等效坐标参数；当所述样品台处于水平状态时，倾斜轴的倾斜角为0度；当倾斜轴的轴线与第一轴方向平行时，旋转轴的旋转角为0度；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离，以及所述样品台倾角调节后的旋转角和倾斜角，计算得到所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的三轴等效坐标参数，包括：
基于所述样品台倾角调节前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离、所述样品台倾角调节后的倾斜角以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数。
6.根据权利要求5所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，所述至少部分信息包括样品台倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数；
根据样品台倾角调节前的倾斜角和第三轴等效坐标参数计算得到所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，为所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离；/>为样品台倾角调节前的倾斜角；z1为样品台倾角调节前的第三轴等效坐标参数；R为所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离。
7.根据权利要求6所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，
基于所述样品台倾角调节后前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数z2的公式为：
；
其中，为所述样品台倾角调节后的倾斜角；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r、所述样品台倾角调节后的倾斜角以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离R，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角b2，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数x 2的公式为：
；以及，
确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数y 2的公式为：
。
8.根据权利要求5所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，所述至少部分信息包括样品台倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数；
根据样品台倾角调节前的倾斜角、第一轴等效坐标参数和第二轴等效坐标参数计算得到所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离基于以下确定：
；
其中，r为所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离；为样品台倾角调节前的倾斜角；/>为样品台倾角调节前的第一轴等效坐标参数；/>为样品台倾角调节前的第二轴等效坐标参数。
9.根据权利要求8所述的样品台扫描位点的复位控制方法，其特征在于，
基于所述样品台倾角调节后前后，所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离r不变，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第三轴等效坐标参数的公式为：
；
其中，为所述样品台倾角调节后的倾斜角；
根据所述样品台的目标扫描点与中心点之间的距离、所述样品台倾角调节后的倾斜角/>以及所述倾斜轴的轴心到所述样品台承载样品的表面之间的距离R，计算所述样品台倾角调节后所述样品台的目标扫描点的中间参数，并根据中间参数和所述样品台倾角调节后的旋转角b2，确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第一轴等效坐标参数的/>公式为：
；以及，
确定所述样品台倾角调节后所述目标扫描点的第二轴等效坐标参数的公式为：
。
10.一种样品台扫描位点的复位控制装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取所述样品台倾角调节前，所述样品台上目标扫描点的三轴等效坐标参数、倾斜轴的倾斜角以及旋转轴的旋转角中的至少部分信息；以及，
获取所述样品台倾角调节后，所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角；
计算模块，用于根据所述样品台倾角调节前所述目标扫描点的三轴等效坐标参数、所述倾斜轴的倾斜角以及所述旋转轴的旋转角中的至少部分信息，和所述样品台倾角调节后所述倾斜轴的倾斜角和所述旋转轴的旋转角，确定所述三轴平移组件的复位位移量；
控制模块，用于根据所述复位位移量控制所述三轴平移组件的移动，以使样品台的扫描位点复位至样品台倾角调节前的位置。
11.一种样品台复位系统，其特征在于，包括样品台结构和权利要求10所述的样品台扫描位点的复位控制装置；
其中，样品台结构包括样品台、三轴平移组件、旋转轴和倾斜轴；所述旋转轴的下端固定设置于所述三轴平移组件，所述旋转轴的上端设置有倾斜轴；所述旋转轴的轴向竖直设置，所述倾斜轴的轴向水平设置；所述倾斜轴的外侧沿径向设置有连杆，所述连杆的下端固定连接所述倾斜轴，所述连杆的上端固定与所述样品台固定连接，并且所述样品台的顶面垂直于所述连杆。
12.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行的情况下，实现权利要求1至9任一项所述的样品台扫描位点的复位控制方法的步骤。
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