MX2014003968A

MX2014003968A - Metodo de imagen doble y sistema para generar una imagen multidimensional de una muestra.

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Publication number: MX2014003968A
Application number: MX2014003968A
Authority: MX
Inventors: Gustavo Carpio; Timothy Cavanaugh; Boaz Nur; Michael Suhrer
Original assignee: Ingrain Inc
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2014-08-27
Also published as: WO2013055876A1; US9064328B2; CA2850799A1; BR112014009093B1; CA2850799C; EP2748793B1; ES2655667T3; BR112014009093A2; NO2730510T3; US20130094716A1; CN103946889A; CO6990673A2; AU2012322799A1; RU2610216C2; AU2012322799B2; EP2748793A1; RU2014119260A

Abstract

La presente invención se relaciona en parte con un método para generar una imagen multidimensional de una muestra el cual combina diferentes modalidades de captura de imágenes con capacidad de análisis de datos para identificar e integrar las características de imagen de mayor precisión capturadas por cada una de las modalidades respectivas para producir datos de imágenes compaginados de mayor precisión y consistencia También se incluye un sistema que puede utilizarse para realizar el método.

Description

MÉTODO DE IMAGEN DOBLE Y SISTEMA PARA GENERAR UNA IMAGEN MULTIDIMENSIONAL DE UNA MUESTRA DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La presente invención se relaciona a un método para generar una imagen multidimensional de una muestra. La presente invención también se relaciona con un sistema para generar la imagen multidimensional de una muestra.

La adquisición de datos tridimensionales y visualización de volumen a través de la aplicación de seccionamiento del FIB (Haz de Iones Focalizados) en serie ha emergido recientemente como un método potencial para adquirir, cuestionar, y mostrar imágenes multidimensionales para diversos materiales de sustrato. Por ejemplo, en las Patentes de los Estados Unidos Nos. 6 , 855 , 936 y 7 , 750 , 293 B2 , se describen ciertos sistemas los cuales pueden utilizarse para los métodos de representación tridimensional del FIB-SEM (Microscopio Electrónico de Barrido) . El sistema de FIB puede actuar como un bisturí en nanoescala para remover porciones muy finas de material de una muestra, mientras el SEM captura imágenes de la estructura de la muestra en cada porción. Los factores que pueden limitar la utilización más amplia de métodos de representación tridimensional basados en el FIB-SEM incluyen desafíos al implementar métodos de generación de volumen de imágenes y análisis de datos de imágenes rápidos y precisos para las imágenes capturadas con estos dispositivos.

En el campo de la física de rocas digital, los dispositivos para generar las imágenes tomográficas por computadora (CT) de muestras de roca, tales como sedimentos de perforación, se encuentran disponibles y se utilizan para analizar las muestras de roca. Tales dispositivos de generación de imágenes CT se han utilizado para producir imágenes bidimensionales en escala de grises de las muestras de roca. Las imágenes bidimensionales pueden apilarse en un volumen tridimensional. Tales imágenes en escala de grises se han utilizado, por ejemplo, como parte de un análisis para obtener estimaciones de parámetros petrofísicos de la muestra de roca representada, por ejemplo, porosidad, permeabilidad, coeficientes de rigidez y volumen, y factor de resistividad del yacimiento.

Los investigadores actuales han reconocido que sería benéfico generar imágenes multidimensionales de ultra alta resolución de rocas u otros materiales en combinación con capacidades analíticas automatizadas poderosas para la alineación de imágenes y correcciones para permitir el análisis a nanoescala preciso y consistente de depósitos de hidrocarburos en rocas u otras muestras. Este desarrollo puede permitir un entendimiento rápido y preciso de una muestra de roca, tal como en términos del contenido de fase geológica y distribución para cualquier porción bidimensional individual y el volumen tridimensional como un todo sin la necesidad de análisis de laboratorio de la muestra y con dependencia o necesidad reducida de análisis humano o manual como parte de la metodología. Los investigadores actuales han reconocido que existe una necesidad de captura de imágenes digitales única y métodos de análisis los cuales pueden proporcionar un entendimiento preciso en un periodo corto de tiempo para rocas de yacimiento de gránulos finos no convencionales o "estrechos". Los yacimientos estrechos pueden tener permeabilidad extremadamente baja a diferencia de piedras areniscas más típicas u otras rocas más porosas las cuales se han analizado utilizando física de rocas digital .

Una característica de la presente invención es proporcionar un método para generar una imagen multidimensional de una muestra, el cual incluye capturar múltiples imágenes de sustrato bidimensionales de una región de superficie de la muestra con diferentes modalidades de captura de imágenes que tienen diferentes precisiones, y generar una imagen ajustada utilizando las diferentes imágenes capturadas.

Otra característica de la presente invención es proporcionar un método para crear un volumen tridimensional al capturar simultáneamente conjuntos dobles de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales e imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados, y generar un volumen de sustrato tridimensional a partir de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados.

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar un método para generar un volumen tridimensional de una muestra la cual incluye escanear una superficie de una muestra que contiene múltiples fases por medio de un haz de electrones primarios generado por una fuente de electrones, y registrar los datos de imágenes separados basados en electrones superficiales detectados y los electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenamiento de los datos de imágenes como un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada, remover una porción de la muestra y repetir la captura de imágenes para una pluralidad de veces, y entonces corregir al menos una fase en las imágenes basadas en electrones superficiales detectados utilizando identificaciones de una diferente fase que se identifica en las imágenes basadas en los electrones retrodispersados detectados emitidos por la muestra durante el escaneo.

Una característica adicional de la presente invención es proporcionar un método para generar un volumen tridimensional de una muestra la cual incluye el escaneo de una superficie de muestra la cual comprende querógeno, porosidad, y minerales en donde los pixeles se reasignan desde el querógeno hacia el espacio de poro en una imagen bidimensional analizada la cual se ha capturado basada en los electrones superficiales detectados utilizando una primera máscara, y se reasignan pixeles desde el mineral hacia el querógeno en la imagen bidimensional base analizada utilizando una segunda máscara.

Otra característica de la invención es proporcionar un sistema para implementar los métodos indicados.

Se establecerán características y ventajas adicionales de la presente invención en parte en la descripción que sigue, y en parte serán evidentes a partir de la descripción, o pueden aprenderse por medio de la práctica de la presente invención. Los objetivos y otras ventajas de la presente invención se entenderán y alcanzarán por medio de los elementos y combinaciones particularmente señaladas en la descripción y las reivindicaciones anexas.

Para lograr estas y otras ventajas, y de acuerdo con los propósito de la presente invención, como se representa y describe más ampliamente en la presente, la presente invención se relaciona en parte a un método para generar una imagen multidimensional de una muestra en donde el método incluye capturar una primera imagen del sustrato bidimensional de una región de superficie de la muestra con una primera modalidad de captura de imágenes, en donde las ubicaciones de al menos un material en la región de superficie se capturan. Una segunda imagen de sustrato bidimensional de la región de superficie se captura con una segunda modalidad de captura de imágenes la cual es diferente de la primera modalidad de captura de imágenes. La segunda modalidad de captura de imágenes puede proporcionar mayor precisión con respecto a las ubicaciones de al menos un material en la región de superficie que la primera modalidad de captura de imágenes. La primera imagen de sustrato bidimensional se alinea espacialmente basada en la segunda imagen de sustrato bidimensional, y entonces puede generarse una primera imagen de sustrato bidimensional corregida basada al menos en parte en las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional. Como una opción, la primera imagen de sustrato bidimensional corregida comprende un primer contenido de material determinado por la segunda modalidad el cual no se oscurece por cuestiones de carga con respecto a identificar el primer material que cuando se mide con la primera modalidad, y un contenido de porosidad de la muestra se determina por la primera modalidad la cual tiene una precisión más alta con respecto a identificar la porosidad en la primera imagen bidimensional que en la segunda modalidad. Como otra opción, la imagen del sustrato bidimensional corregida se proporciona al alterar la primera imagen de sustrato bidimensional con al menos una máscara digital en donde las ubicaciones de al menos una de la porosidad de la muestra y el contenido orgánico determinado por la primera imagen bidimensional por medio de la primera modalidad se corrige utilizando al menos una máscara formada con referencia a una o más de las ubicaciones del contenido orgánico identificado en la segunda imagen de sustrato bidimensional.

La presente invención además se relaciona en parte con un método para crear un volumen tridimensional en donde el método incluye capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales y una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados . Una alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados se determina al generar un volumen tridimensional. Un volumen de sustrato tridimensional se genera a partir de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados.

La presente invención además se relaciona en parte con un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra en donde el método tiene etapas las cuales incluyen a) escanear una superficie de una muestra la cual comprende querógeno, porosidad y mineral por medio de un haz de electrones primarios generado por una fuente de electrones, y (i) registrar los primeros datos de imágenes basados en la detección de electrones superficiales de la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y (ii) registrar los segundos datos de imágenes basados en la detección de electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenamiento de los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen. La primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada. En una etapa b) , se remueve una capa de la muestra por un haz de iones dirigido a la muestra para proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra. En una etapa c) , la superficie expuesta diferente de la muestra se escanea por el haz de electrones primarios, y las etapas a) (i) y a) (ii) se repiten para proporcionar un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente. En una etapa d) , las etapas b) y c) se repiten para una pluralidad de ocasiones. En una etapa e) , una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes obtenidos a partir de las etapas a) y d) se agrupan al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en el mismo orden secuencial como se obtuvieron de la muestra. En una etapa i) , las primeras imágenes bidimensionales se alinean con referencia a las segundas imágenes bidimensionales. En una etapa g) , la primera y segunda imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes se analizan con la asignación de los pixeles hacia el espacio de poro, querógeno, o mineral para formar las primeras y segundas imágenes bidimensionales analizadas. En una etapa h) , los pixeles asignados al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas las cuales no se asignan al querógeno en las segundas imágenes bidimensionales analizadas se identifica en el conjunto doble de datos de imágenes. En una etapa i) , los pixeles identificados en la etapa h) se reasignan al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas asociados con el conjunto doble de datos de imágenes.

La presente invención además se relaciona en parte con un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra en donde el método incluye las etapas a) - f ) indicadas en la presente, y las etapas adicionales de g) - j) en donde se generan máscaras dobles y se utilizan para corregir las primeras imágenes bidimensionales. En la etapa g) de este método, las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes se analizan por base lo cual comprende segmentar los pixeles para el espacio de poro, querógeno, o mineral para formar primeras imágenes bidimensionales analizadas por base. En una etapa h) , las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes se analizan primero comprendiendo seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el querógeno para definir una primera máscara. En una etapa i), las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes se analizan adicionalmente comprendiendo seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para un mineral para definir una segunda máscara. En una etapa j), las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base se alteran por la primera máscara y la segunda máscara. Los pixeles se reasignan desde el querógeno hacia el espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara, y los pixeles se reasignan del mineral hasta el querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara.

La presente invención además se relaciona en parte con un sistema para generar una imagen digital tridimensional de una muestra que incluye un microscopio de partículas cargadas, primer y segundo sistemas de procesamiento de señal, y una computadora. El microscopio de partículas cargadas incluye una columna de haz de electrones de escaneo que comprende una fuente de electrones para generar un haz de electrones primarios, una columna de haz de iones para generar un haz de iones focalizado a través de una muestra para remover sucesivamente una capa fina de la misma en la dirección del grosor de la muestra y expone una superficie diferente de la muestra para escanear por medio del haz de electrones primarios, un primer detector de partículas cargadas para detectar los electrones superficiales de la muestra cuando se escanean con el haz de electrones primarios, y un segundo detector de partículas cargadas para detectar los electrones retrodispersados por la muestra escaneada. El primer sistema de procesamiento de señal puede operarse para registrar los primeros datos de imágenes basados en los electrones superficiales de la muestra detectada por el primer detector de partículas cargadas y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen. El segundo sistema de procesamiento de señal puede operarse para registrar los segundos datos de imágenes basados en electrones retrodispersados por medio de la muestra durante el escaneo los cuales se detectan por el segundo detector de partículas cargadas y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada una de una pluralidad de pixeles en la imagen. La primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente. La computadora tiene al menos un procesador que puede operarse para ejecutar un programa de computadora capaz de realizar los cálculos para crear una representación digital tridimensional de la muestra. Los cálculos incluyen i) apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes adquiridos por el primer y segundo sistemas de procesamiento al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra en alineación, ii) analizar por base las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprende asignar los pixeles al espacio de poro, querógeno, o mineral para formar primeras imágenes bidimensionales analizadas por base, iii) analizar primero las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para querógeno para definir una primera máscara, (iv) hacer un segundo análisis de las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir una segunda máscara, y (v) alterar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base por la primera máscara y la segunda máscara, comprende reasignar los pixeles del querógeno al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara y reasignando los pixeles del mineral al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara.

Se entenderá que tanto la descripción general anterior como la descripción detallada siguiente son solamente ejemplares y explicativas y solamente pretenden proporcionar una explicación adicional de la presente invención, como se reclama.

Los dibujos anexos, los cuales se incorporan en y constituyen una parte de esta solicitud, ilustran parte de las modalidades de la presente invención y junto con la descripción, sirve para explicar los principios de la presente invención. Los dibujos no se dibujan necesariamente a escala. Números similares en los dibujos se refieren a elementos similares en las diversas vistas.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La FIGURA 1 es una representación esquemática de un sistema de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 2 es una ilustración esquemática de electrones secundarios y electrones retrodispersados generados por un haz de electrones primarios que se dirige en una superficie muestra.

Las FIGURAS 3A y 3B muestran imágenes bidimensionales en escala de grises capturadas en una superficie de muestra de roca con un escaneo de retrodispersión de electrones (también denominado en la presente como un escaneo de "retrodispersión seleccionada de energía" (escaneo "ESB") o escaneo de electrones retrodispersados (escaneo "BSE") y un escaneo de electrones superficiales (también denominado en la presente como un escaneo de electrones secundario ("SE2") ) , respectivamente, de la misma porción de la muestra, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

Las FIGURAS 4A y 4B muestran segmentaciones de la fase de querógeno para ambos de la ESB y el SE2 de las porciones en las FIGURAS 3A y 3B, respectivamente, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

Las FIGURAS 5 A y 5B muestran imágenes capturadas segmentadas generadas a partir de un método que incluye una técnica de procesamiento de señal doble en donde la segmentación de querógeno de los datos de la ESB se muestra en la FIGURA 5A y la segmentación de poro a partir de los datos del SE2 se muestra en la FIGURA 5B, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 6 es un diagrama de bloque que muestra diversas etapas en un método de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 7A muestra una imagen del SE2 y la FIGURA 7D muestra una imagen de la ESB las cuales se requieren simultáneamente para la misma región de superficie de una muestra y se alinean espacialmente . Las FIGURAS 7B y 7C son imágenes que son regiones modificadas marcadas en la FIGURA 7A con las formas correspondientes. Las FIGURAS 7E y 7F son imágenes que son regiones modificadas marcadas en la FIGURA 7D con las formas correspondientes, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

Las FIGURAS 8A-8F incluyen las FIGURAS 8A-8C las cuales corresponden a las FIGURAS 7A-7C y las FIGURAS 8D-8F muestran las imágenes después de que se realiza una segmentación por base en las imágenes. Algunos de los espacios del poro (negro) que están mal etiquetados como querógeno (gris) en los datos del SE2 se indican por la flecha que señala hacia la dirección izquierda superior en las FIGURAS 8A, 8B, 8D y 8E, y algo del querógeno (gris) que está mal etiquetado como mineral (blanco) se indica por la flecha señala horizontalmente hacia la dirección izquierda en las FIGURAS 8A, 8C, 8D y 8F, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

Las FIGURAS 9A-9B incluyen la FIGURA 9A la cual corresponde a la FIGURA 7D, y la FIGURA 9B muestra un ejemplo de una máscara creada para re-etiquetar el querógeno como poro en las ubicaciones en donde la señal se lee desde dentro del poro. La ESB de la FIGURA 9A se segmenta de manera que todos los valores y solamente los valores por encima de aquellos que representan el querógeno real en la imagen del SE2 se seleccionan, las cuales se indican por las áreas "mar" en la FIGURA 9B, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención .

Las FIGURAS 10A-10B incluyen la FIGURA 10A la cual corresponde a la FIGURA 7D, y la FIGURA 10B muestra un ejemplo de una máscara creada para re-etiquetar mineral como querógeno en las ubicaciones en donde el querógeno se ha cargado. La ESB en la FIGURA 10A se segmenta de manera que todos los valores y solamente los valores por debajo de aquellos que representan el mineral real en la imagen del SE2 se seleccionan, lo cual se indica por la sombra agregada en la FIGURA 10B, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención .

Las FIGURAS 11A-11I incluyen tres conjuntos de imágenes las cuales muestran el efecto de las dos máscaras creadas a partir de la imagen de la ESB en la segmentación resultante. El conjunto de datos del SE2 en las FIGURAS 11A-11C corresponden a las FIGURAS 8A-8C, las FIGURAS 11D-11F corresponden a las FIGURAS 8D-8F, y la segmentación por base modificada por las dos máscaras se muestra en las FIGURAS 11G-11I, y la flechas indican las mismas fases mal etiquetadas como se indicaron antes en las FIGURAS 8A-8F, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

Las FIGURAS 12A-12C son tres vistas magnificadas del espacio de poro cerca de la flecha mostrada en las FIGURAS 11B, 11E, y 11H, respectivamente, en donde el conjunto de datos del SE2 se muestran en la FIGURA 12A, la segmentación por base en la FIGURA 12B, y la segmentación por base después de la corrección por las dos máscaras en la FIGURA 12C, de acuerdo con un ejemplo de la presente invención.

La FIGURA 13 incluye la Tabla 1 la cual muestra los resultados para determinar el contenido de querógeno y porosidad para las porciones escaneadas del FIB-SEM de muestras de esquistos utilizando un método de acuerdo con un ejemplo de la presente invención y una comparación del método que incluye el análisis manual del contenido de imágenes.

La presente invención se relaciona en parte con un método para generar una imagen multidimensional de una muestra la cual combina diferentes modalidades de captura de imágenes con capacidad de análisis de datos para identificar e integrar las características de imagen con mayor precisión capturadas por cada modalidad respectiva para producir datos de imágenes reconciliadas de mayor precisión y consistencia que las posibles a partir de una sola modalidad. El método de la presente invención puede ser particularmente útil, por ejemplo, para la generación de imágenes digitales de muestras las cuales contienen diferentes fases que no tienen imágenes capturadas en los mismos niveles de precisión por una sola modalidad de captura de imágenes de alta resolución. Reconociendo este problema, un método de la presente invención incluye captura simultánea de conjuntos dobles de datos de imágenes para la misma superficie de una muestra utilizando diferentes modalidades de captura de imágenes. Las diferentes modalidades de captura de imágenes forman parte de un análisis, adquisición, generación, de señal doble, y sistema de visualización de imágenes digitales. Como una opción, al menos una de las modalidades puede proporcionar precisión de identificación más alta para al menos una característica de imagen en comparación con la otra modalidad o modalidades de captura de imágenes. Las imágenes corregidas pueden generarse a partir de las identificaciones de características diferentes con la modalidad correspondiente que proporciona la precisión de identificación más alta para la característica dada. Muestras de roca, por ejemplo, pueden tener uno o más tipos de material sólido (por ejemplo, material inorgánico, material orgánico, o combinaciones de esas fases) y posiblemente espacio de poro. Cuando los materiales de multifase se observan bajo un microscopio electrónico de barrido u otros dispositivos de captura de imágenes de muy alta resolución, por ejemplo, un detector de electrones secundarios o electrones superficiales de un SEM, por ejemplo, puede generar señales las cuales proporcionan imágenes bidimensionales en escala de grises que pueden mostrar los espacios de poro con alta precisión en el nivel de porción dado. Estos escaneos también pueden capturar señales a partir del material sólido dentro del espacio de poro en una ubicación que pertenece a una porción subsiguiente o más profunda de la muestra, lo cual puede crear errores de identificación para la imagen. A menos que se corrijan por el presente método, el material sólido mal identificado a partir de la porción más profunda puede aparecer erróneamente en la imagen bidimensional como ocupando espacio en la misma porción bidimensional que el poro a través del cual se detecta. Además, algún contenido orgánico de rocas, tal como querógeno, también puede cargarse en la fase mineral durante el escaneo con SEM y quedar mal identificado como mineral en la imagen bidimensional . Por consiguiente, la dependencia en la representación de electrones superficiales capturados sólo puede resultar en determinaciones incorrectas del espacio de poro y material o materiales sólidos para una porción muestra. Cuando las imágenes bidimensionales se agrupan en un solo volumen tridimensional, estos errores de identificación pueden complicarse, si no se corrigen por el presente método. El presente método puede proporcionar tales modos de corrección en rutinas altamente automatizadas que son más precisas, rápidas, y repetibles que la dependencia en el análisis manual y procesamiento de las imágenes.

Como una opción, un método de la presente invención puede determinar el contenido de la distribución de fase en la roca que contiene contenido orgánico en donde una imagen del sustrato bidimensional corregida puede generarse la cual comprende contenido orgánico de interés determinado por una modalidad que tiene una precisión más alta con respecto al contenido orgánico, y cualquier contenido de porosidad se determina por una modalidad diferente que tiene una precisión más alta con respecto a porosidad en una imagen bidimensional que se alineó utilizando la segunda imagen de sustrato bidimensional. Como otra opción, un método de la presente invención proporciona una segunda modalidad de captura de imágenes la cual puede identificar al menos una clase de material sólido con un alto nivel de precisión en el mismo nivel de porción, y estas identificaciones más precisas que pueden utilizarse para corregir al menos una de las malas identificaciones del material sólido en la primera imagen son de hecho un espacio de poro y la mala identificación del material sólido como un diferente tipo de material sólido.

El presente método puede aplicarse a la generación y corrección de imágenes bidimensionales individuales. El método también puede aplicarse a la generación y corrección de múltiples imágenes bidimensionales que se obtienen a partir de porciones sucesivas de una muestra, y las imágenes corregidas en alineación agrupada proporcionan una simulación de volumen tridimensional de alta precisión de la porción escaneada de la muestra.

Como se indica, el presente método puede implementarse en una forma altamente automatizada en un periodo relativamente corto de tiempo. El presente método puede evitar la necesidad de corregir las porciones a mano una porción a la vez. Un proceso manual puede ser muy tardado, irrepetible, e impreciso tal como se muestra en los ejemplos incluidos en la presente. Además, con las correcciones de marca manuales, los resultados pueden depender altamente de la realización individual de las correcciones manuales. El presente método disminuye la oportunidad de que surjan tales errores y afecten adversamente los resultados de imágenes simuladas.

Como una opción, un método de la presente invención se relaciona la creación de una visualización tridimensional del volumen de una muestra en donde las modalidades de captura de imágenes diferentes indicadas comprende una modalidad para capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales, y una modalidad diferente la cual puede comprender una modalidad para capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados que se utilizan para corregir las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales. Después de determinar una alineación de ambos conjuntos de las imágenes basadas en la pluralidad de imágenes de sustrato electrones retrodispersados, un volumen de sustrato tridimensional compuesto de imágenes corregidas pueden generarse a partir de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales que incluyen correcciones hechas para características mal identificadas con referencia a las imágenes de sustrato de electrones retrodispersados. Como una opción, la modalidad diferente puede componerse para capturar una pluralidad de imágenes de sustrato de espectrómetro de energía dispersiva (EDS) .

Como una opción, se proporciona un método para medir la porosidad y el contenido orgánico en especímenes de roca o minerales que pueden integrar capacidades de adquisición de datos de imágenes tridimensionales porción por porción con capacidades analíticas de imágenes potentes en una forma altamente automatizada. Para determinar la porosidad y el querógeno u otras fracciones de contenido orgánico en una muestra de roca, un microscopio de partículas cargadas equipado para múltiples modalidades de detección de señal puede utilizarse para generar datos tridimensionales de la muestra como conjuntos dobles de datos de imágenes. Los conjuntos dobles de datos de imágenes pueden proporcionar diferentes niveles de precisión como para presentar las características diferentes en la muestra, en donde los conjuntos dobles de datos pueden alinearse, analizarse, y unirse o integrarse en los presentes métodos para producir imágenes únicas de alta precisión y consistencia para la muestra. Un material de roca o mineral, por ejemplo, que puede analizarse por el método no se limita necesariamente. La roca puede ser, por ejemplo, esquisto, lodolita, limoleta, arcilita, porcelanita, dolomita, o una combinación de las mismas. El esquisto se referencia en algunas descripciones proporcionadas en la presente para fines de ilustración y no de limitación. El método puede aplicarse, por ejemplo, a rocas y minerales de yacimiento de gránulo fino no convencional o "estrecho". Los materiales de yacimiento estrechos pueden tener una permeabilidad extremadamente baja, tal como menor que alrededor de 0.1 miliDarcy de permeabilidad absoluta, o incluso se pueden filtrar redes porosas de trayectorias de flujo. La roca puede incluir mineral material, tal como material sólido cristalino o mineral. Como una opción, el contenido orgánico puede comprender querógeno. El querógeno es una mezcla de compuestos químicos orgánicos que componen una porción de la materia orgánica en algunas rocas, tales como rocas sedimentarias. El querógeno típicamente es insoluble en solventes orgánicos normales debido a su peso molecular muy grande (por ejemplo, por encima de 1,000 Daltons) de sus compuestos componentes. Cuando se calientan, algunos tipos de querógeno pueden liberar petróleo crudo o gas natural. En una opción del presente método, la roca puede escanearse a través de la porción por un dispositivo del FIB-SEM el cual simultáneamente genera múltiples señales que pueden procesarse y formarse en conjuntos separados de imágenes en escala de grises que producen diferentes resultados para la identificación del mineral (por ejemplo, gránulo) , contenido orgánico (por ejemplo, querógeno), y cualquier contenido de espacio de poro de las porciones de la roca u otra muestra escaneada .

Como una opción, para determinar las ubicaciones y fracciones de las diferentes fases en una muestra, tal como una muestra de roca, un microscopio electrónico de barrido de haz de iones focalizado (FIB-SEM) equipado para múltiples modalidades de detección puede utilizarse para producir imágenes bidimensionales (2D) en diferentes porciones de la muestra a muy alta resolución. Un sistema 100 de haz de partículas cargadas se muestra en la FIGURA 1 para ilustrar un sistema del FIB-SEM que puede utilizarse para esta opción. El sistema 100 de haz de partículas cargadas comprende una columna 101 de haz de electrones de escaneo y una columna 201 de haz de iones focalizado. Como se muestra en la FIGURA 1, el eje 102 óptico de la columna 101 de haz de electrones y un eje 202 óptico de la columna 201 de haz de iones focalizado se intersectan sustancialmente en un plano definido por la superficie 302 plana de una muestra 301. En esta ilustración, el eje 202 óptico de la columna 201 de haz de iones focalizado se extiende aproximadamente perpendicular a este plano de la muestra 301 y por lo tanto el haz de iones incide ortogonalmente en esta superficie en este ejemplo. El ángulo en el cual el haz de electrones viaja a lo largo del eje 102 óptico de la columna 101 del SEM incide en la superficie 302 de la muestra 301 en esta configuración puede ser un valor utilizado convencionalmente, tal como alrededor de 30° a alrededor de 40°, u otros valores adecuados. En el columna 101 de haz de electrones de escaneo, un haz de electrones primarios puede generarse por una fuente de electrones 103, como un emisor de campo Schottky, y un ánodo 104. Los electrones emitidos también pueden pasar a través de un electrodo 105 extractor colocado entre la fuente de electrones 103 y el ánodo 104. El haz de electrones acelerado entonces puede pasar a través de un orificio en la parte inferior del ánodo 104 y es colimado sustancialmente por un sistema 107 colimador y entonces pasa a través de un tope 109 de abertura y un espacio 111 interior de la columna 101 de haz de electrones. El sistema descrito en este punto puede comprender componentes mostrados en un sistema tal como en la Patente de los Estados Unidos No. 7,770,293 B2, la cual se incorpora en la presente para referencia con respecto a este y otros detalles del diseño del sistema óptico de electrones y el sistema óptico de iones. Un detector 112 para electrones superficiales o secundarios y un detector 114 separado para los electrones retrodispersados se dispone en el espacio 111 interior a través del cual el haz de electrones acelerado pasa. Siguiendo la dirección del haz de los electrones, un lente 116 objetivo entonces puede proporcionarse el cual puede ser una combinación de un lente magnético y un lente electrostático, el cual puede tener características tales como las descritas en la patente incorporada en lo anterior. La columna 201 de haz de iones focalizado puede comprender una fuente 203 de iones y otros componentes tales como los descritos en la patente incorporada en lo anterior capaces de generar un haz de iones el cual también puede incidir en la superficie 302 de la muestra 301.

En el lado izquierdo de la FIGURA 1, se muestran algunos elementos 1-5 de control del sistema 100. Un control 1 de escaneo puede generar una señal de escaneo la cual se aplica a la columna 101 de haz de electrones y la misma o un control de escaneo separado (no mostrado) puede generar una señal de escaneo la cual se aplica a la columna 201 del FIB. La señal del control 1 de escaneo también puede aplicarse a una memoria 2 de datos y puede accionar la memoria 2 de datos. La memoria 2 de datos pueden tener la capacidad adecuada para almacenar una pluralidad de conjuntos de datos de imágenes dobles capturados simultáneamente. Los electrones secundarios y retrodispersados emitidos por la muestra 301 debido al haz de electrones primarios puede acelerarse por los componentes del lente 116 objetivo de la columna 101 de haz de electrones de escaneo en la dirección del eje óptico de la columna 101 de haz de electrones y puede detectarse por los detectores 112 y 114. Las señales separadas detectadas por los detectores 112 y 114 pueden amplificarse o mejorarse de otra forma por las unidades 3A y 3B de procesamiento de señal respectivas, y almacenarse en la memoria 2 de datos en combinación con la información asignada a partir del control 1 de escaneo. Las porciones finas pueden removerse de la muestra 302 utilizando la columna 201 de haz de iones focalizado. Al desviar el haz de iones focalizado, por ejemplo, en una dirección perpendicular al plano el cual se define por el eje óptico de la columna 111 de haz de electrones y el eje óptico de la columna 201 de haz de iones, utilizando el control 1 de escaneo, las porciones finas pueden removerse de la muestra 302. Simultáneamente, se generan datos de imágenes al utilizar el haz de electrones escaneado y detectar los electrones secundarios y retrodispersados con los detectores 112 y 114, respectivamente. Los datos de imágenes generados por la columna de haz de electrones dentro del tiempo en el que se remueve una porción define un conjunto de datos de imágenes, y cada detector 112 y 114 captura señales para un conjunto de datos de imágenes respectivo. Al remover repetidamente una porción después de otra y generar continuamente datos de imágenes se registra una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes y se almacenan en la memoria 2. Para los microscopios electrónicos de barrido (SEM) , los escáneres típicamente producen disposiciones bidimensionales de valores que representan los valores de escala de grises a partir del escáner. En una etapa adicional, la pluralidad de conjuntos de datos de imágenes almacenados en la memoria 2 se evalúa en un análisis de datos y una unidad 4 de ajuste de imagen. Con respecto al análisis y ajuste de imagen, se hace referencia a las FIGURAS 3-13 en la presente. Después de que se ha realizado el análisis y ajuste de imagen, los resultados pueden almacenarse en la memoria 2 y la información suficiente puede estar disponible para generar visualizaciones de imágenes 3D de alta resolución a partir de los resultados en una pantalla de visualización 5, que se incluye para visualizar métodos usuales y conocidos según se encuentren disponible.

Como se indica, una característica de esta opción es la provisión de capacidad de detección simultánea para electrones superficiales o secundarios y electrones retrodispersados para producir señales dobles respectivas para capturar y generar conjuntos dobles de datos de imágenes basados en cada modo de detección. Un detector de electrones secundario, por ejemplo, pueden utilizarse para detectar señales que resultan de las interacciones del haz de electrones con los átomos en o cerca de la superficie de la muestra. Como se ilustra en la FIGURA 2, los electrones primarios de un haz de electrones primarios ("PE") inciden en una superficie de una muestra en un punto de haz que puede liberar electrones secundarios por una interacción inelástica, la cual puede denominarse como "SE1." Los electrones primarios también pueden penetrar en la muestra, experimentar interacciones elásticas múltiples dentro de un también llamado volumen de interacción muy cerca de la superficie de la muestra, y emerge de la muestra a una distancia del punto de haz como electrones retrodispersados, los cuales pueden denominarse como "BSE" o "ESB." Además, los electrones secundarios pueden liberarse de la muestra como los electrones retrodispersados que emerge de la muestra, los cuales también pueden emerger de la muestra a una distancia del punto de haz, y estos electrones secundarios pueden denominarse como "SE2." Los electrones retrodispersados pueden incidir en el exterior de los lentes del SEM, por ejemplo, para liberar electrones secundarios adicionales, algunas veces denominado como "SE3" (no mostrados en la FIGURA 2) . Los conceptos de los tipos de electrones secundarios de BSE, y SEl, SE2, y SE3 son generalmente conocidos. Estos BSE típicamente tienen un nivel de energía más alto y otras diferencias con respecto a los electrones secundarios, y estas diferencias para explotarse para detectarlas de forma separada. Como una opción, la detección de los electrones secundarios en los métodos de la presente invención se relaciona con la detección de electrones secundarios. "SE2" En esta opción, los conjuntos dobles de datos de imágenes pueden basarse en detección de señales para los electrones BSE y SE2. El proceso y mecanismos de dispersión que ocurren en el volumen interactivo muy cerca de la superficie de la muestra pueden ser diferentes para diferentes materiales y pueden depender, por ejemplo, de la composición y estructura del material. Como se indica, la detección simultánea de electrones secundarios y retrodispersados se proporciona en el presente método de manera que los conjuntos dobles de datos de imágenes pueden capturarse para cada porción de la muestra.

Además, como se indica, después de que los conjuntos dobles de imágenes se capturan para una porción dada de la muestra, el haz de iones focalizado del FIB-SEM puede utilizarse para remover una capa fina de la superficie de la muestra y otro conjunto doble de datos de imágenes puede capturarse en la superficie expuesta nuevamente. La capa fina removida con el FIB puede ser, por ejemplo, desde alrededor de 1 nm hasta alrededor de 30 nm, o desde alrededor de 1 nm hasta alrededor de 20 nm, o desde alrededor de 1 nm hasta alrededor de 15 nm, o desde alrededor de 1 nm hasta alrededor de 10 nm, o desde alrededor de 1 nm hasta alrededor de 5 nm, o desde alrededor de 2 nm hasta alrededor de 4 nm, u otros valores. Un sistema del FIB-SEM que puede adaptarse para su uso en el método indicado puede obtenerse comercialmente, por ejemplo, como un modelo denominado como la estación de trabajo de FIB-SEM AURIGA® CROSSBEAM® de Cari Zeiss SMT AG (Oberkochen, Germany) . Como una opción alternativa, uno de los detectores de electrones superficiales indicados y de electrones retrodispersados puede reemplazarse por un detector para detectar señales de rayos x emitida por la muestra, tal como un espectrómetro de energía dispersiva ("EDS") , y almacenar los datos de imágenes como un conjunto alternativo de datos de imágenes además de los datos de imágenes basados en electrones superficiales o los datos de imágenes basados en electrones retrodispersados .

Muchas imágenes pueden obtenerse secuencialmente en estos métodos y entonces combinarse al apilar y alinearlas en la posición apropiada, para crear un volumen tridimensional (3D) preliminar. La producción de imágenes escaneada producida por el escáner del SEM puede ser un objeto número 3D que incluye una pluralidad de porciones o secciones 2D de la muestra representada. Cada porción 2D puede incluir una cuadrícula de valores la cual corresponde a una pequeña región de espacio definida dentro del plano de la cuadrícula. Cada pequeña región de espacio se denomina como un "pixel" y se asigna al mismo un número que representa la intensidad de imagen (o por ejemplo la densidad del material como se determina por procedimiento de escaneo de CT) .

El proceso por el cual las imágenes bidimensionales se agrupan y alinean no es común. Las imágenes en escala de grises pueden agruparse y alinearse, por ejemplo, con software de análisis y visualización de datos adaptado para su uso en los presentes métodos. El apilamiento puede realizarse, por ejemplo, por la colocación secuencial de las imágenes de las porciones en el orden que se obtuvieron de la muestra. La alineación puede apoyarse en técnicas de procesamiento las cuales identifican la posición lateral correcta de una porción en relación con la siguiente en el mismo grupo. Como una opción, la imagen o imágenes de sustrato bidimensionales obtenidas basadas en la detección de electrones superficiales pueden alinearse para referencia con la imagen o imágenes de sustrato bidimensionales obtenidas con la detección de electrones retrodispersados . Por ejemplo, ubicaciones de querógeno en una imagen de sustrato bidimensional obtenida con la detección de electrones retrodispersados puede ser altamente precisa y puede utilizarse para alinear la imagen o imágenes de sustrato bidimensionales capturadas a partir de la detección de electrones retrodispersados y también la imagen o imágenes de sustrato bidimensionales capturadas simultáneamente obtenidas de la detección de electrones superficiales en la muestra escaneada. Los datos de electrones retrodispersados típicamente contienen menos artefactos para muestras de roca tal como esquistos, y aquellas imágenes bidimensionales pueden utilizarse para alinear más fácilmente las porciones y crear un volumen tridimensional. Por ejemplo, debido a que las ubicaciones de querógeno pueden mostrarse en forma más precisa en las imágenes de sustrato de electrones retrodispersados capturadas en las muestras de roca, y aún que en las imágenes de sustrato de electrones superficiales, los sitios de querógeno en las imágenes de sustrato de electrones retrodispersados pueden utilizarse para alinear las imágenes de sustrato de electrones superficiales de contraparte los cuales se capturan al mismo tiempo con el sistema del FIB-SEM. Con la alineación determinada a partir de los datos de electrones retrodispersados, los datos de electrones superficiales pueden manipularse de forma idéntica. Las ubicaciones identificadas de querógeno pueden utilizarse para alinear lateralmente (direcciones X-Y) una imagen de sustrato bidimensional de la muestra la cual se ha adquirido simultáneamente por la detección de electrones superficiales. En donde un volumen tridimensional de imágenes se generará basado en capturas y escaneos sucesivos de conjuntos doble de datos de imágenes en cada porción, la alineación también pueden basarse en las ubicaciones de querógeno identificadas en las imágenes de sustrato bidimensionales capturadas a partir de la detección de electrones retrodispersados para cada porción en donde se utilizan espesores a nanoescala u otra porción muy pequeña para generar los grupos de imágenes bidimensionales para las porciones escaneadas exitosamente de una muestra. Utilizando espesores de porción pequeña, los sitios de querógeno que se propagan a través de las porciones adjuntas de las imágenes obtenidas a partir de la detección de electrones retrodispersados pueden identificarse y utilizarse como un punto o puntos de referencia para alinear el grupo y los separados de porciones que comprenden imágenes obtenidas con la detección de electrones superficiales. Las ubicaciones de querógeno en las imágenes obtenidas por la detección de electrones retrodispersados pueden utilizarse para alinear lateralmente las imágenes capturadas simultáneamente entre si, y las imágenes de las porciones adjuntas. Este proceso de alineación puede realizarse porción por porción para un grupo de conjuntos dobles de imágenes adquiridas sucesivamente para la muestra. Utilizando el presente método de alineación, las imágenes de electrones superficiales pueden alinearse sin el procesamiento extra que debería necesitarse de otra forma. Como otra opción, el registro físico o marcas fiduciarias pueden crearse en la superficie de la muestra que se representan para propósitos de alineación, tal como se describe, por ejemplo, en la Patente de los Estados Unidos No. 7,750,293 B2.

Para propósitos en la presente, "segmentación" significa un proceso de partir una imagen digital en múltiples segmentos (conjuntos de pixeles) . La segmentación de imágenes típicamente se utiliza para ubicar objetos y bordes (líneas, curvas, etc.) en imágenes. En la segmentación de roca porosa, por ejemplo, pueden utilizarse para ubicar un espacio de poro y una o más regiones de fase no porosa y sus límites. La segmentación de imágenes es el proceso se asignar una etiqueta a los pixeles en una imagen de manera que los pixeles con la misma etiqueta comparten ciertas características visuales. El resultado de la segmentación de imágenes es un conjunto de segmentos que cubren colectivamente toda la imagen, o un conjunto de contornos extraídos de la imagen. Cada uno de los pixeles en una región puede ser similar con respecto a algunas características o propiedades calculadas, tales como color, intensidad, o textura. Las regiones adyacentes son diferentes con respecto a las características. Los algoritmos y técnicas de propósito general que se han desarrollado y utilizado para la segmentación de imágenes en el campo de procesamiento de imágenes digitales. Por ejemplo, una imagen digital de una muestra de roca puede segmentarse en sus clases de composición. El término "clases de composición" puede abarcar, por ejemplo, poros abiertos, minerales, opcionalmente otros tipos de materiales, o cualesquier combinaciones de los mismos. Los miembros de una sola clase de composición deberían poseer la misma composición que la misma estructura general en relación con otras clases de composición de manera que influencian a una extensión similar de propiedades de la roca. Como se conoce en el campo, puede existir ambigüedad en la segmentación de las imágenes de atención de rayos x (para usar el ejemplo de microtomografía de rayos X) en clases de composición de mineralogía similar debido a que diferentes minerales de roca pueden tener atenuaciones de rayos x similares. La segmentación puede ayudarse en gran medida si la información previa acerca de la composición del mineral de los limites demuestra el número de posibilidades para cada pixel. Como también se conoce, en donde no existe información previa, la difracción de rayos x puede utilizarse para determinar la mineralogía. Si dos clases de composición tienen atenuaciones iguales o casi iguales de rayos x, puede ser necesario utilizar métricas estructurales para distinguirlas como se entenderá por aquellos con experiencia en la técnica. La escala de grises no es un ejemplo limitante. Estas y otros métodos y técnicas de segmentación pueden aplicarse o adaptarse para su uso en un método y sistema de la presente invención.

Como un ejemplo, después de la alineación, los conjuntos dobles de datos de imágenes pueden analizarse para asignar o segmentar pixeles en las imágenes bidimensionales en escala de grises para diferente fases (por ejemplo, espacio de poro, querógeno, o mineral en algunas muestras de roca) para formar imágenes bidimensionales analizadas por base. El valor adscrito a cada pixel de las porciones 2D típicamente se un número entero que puede variar, por ejemplo, entre cero y 255, por ejemplo, en donde 0 es, por ejemplo, negro puro, y 255 es blanco puro. Tal número entero típicamente se denomina como un valor de "escala de grises". En el ejemplo dado, 0 a 255 puede asociarse, por ejemplo, con ocho bits digitales en un mundo digital que representa el valor de escala de grises en cada pixel. Otros márgenes de escala de grises pueden asociarse con palabras digitales más cortas o más largas en otras implementaciones, y el margen de 0 a 255 no pretende limitar el alcance de la invención. Como una opción, para el propósito de simular un proceso de utilizar tal objeto numérico (la escala de grises) para una muestra de roca, la asignación de los pixeles puede comprender asignar los pixeles en el espacio de poro de las imágenes, querógeno, o mineral al determinar si el pixel cumple con criterios de umbral preseleccionados basados en los valores de escala de grises preseleccionados para el espacio de poro, querógeno, o mineral, respectivamente. El objeto numérico puede procesarse, por ejemplo, de manera que todos los pixeles asignados al espacio hueco en una muestra de roca (espacio de poro) se representen por un valor numérico común, por ejemplo, sólo por ceros, y todos los pixeles asociados con los minerales de roca o querógeno se representan por valores numéricos diferentes (más alto) , por ejemplo, un valor o margen de valores más cercano a 255 por mineral, y un valor intermedio, o valor de margen entre el del mineral y el poro para el querógeno. Una rutina que puede utilizarse para la asignación puede ser, por ejemplo, un software de análisis y visualización de datos adaptado para el presente método.

Para las rocas tales como el esquisto, por ejemplo, puede existir una gran complejidad en las características de las imágenes. Las imágenes también pueden contener artefactos de los procesos de adquisición que no se presentan en la muestra real. De este modo, crear un grupo de imágenes tridimensionales de una muestra puede ser técnicamente desafiante sin el presente método. Por ejemplo, en donde se obtienen las imágenes solamente de un detector de electrones superficiales utilizado en un FIB-SEM para crear un volumen tridimensional del cual la porosidad y querógeno u otro contenido orgánico se cuantifica, las imágenes creadas utilizando los datos del detector de electrones superficiales solo pueden proporcionar bordes más definidos en los espacios de poro (porosidad) que, por ejemplo, desde los datos del detector de electrones retrodispersados . Sin embargo, se ha encontrado que existen típicamente más artefactos en los datos de electrones superficiales que hacen que la alineación tridimensional y la cuantificación de querógeno u otro contenido orgánico más difíciles que cuando se utiliza una modalidad diferente, por ejemplo, los datos de electrones retrodispersados. Para la determinación de porosidad precisa, entonces se necesitan etapas de procesamiento extra para lidiar con los artefactos digitales que pueden estar presentes en los datos de electrones superficiales. Como se indica, las correcciones manuales, sin embargo se ha experimentado que el intérprete de imagen humana particular puede ser típicamente tardado y requiere interpretación visual y juicio personal. El presente método puede superar estos problemas asociados con la dependencia en la interpretación manual de imágenes.

Como una opción, en un método de la presente invención, la fracción de querógeno puede determinarse a partir de los datos de electrones retrodispersados y fracción de porosidad puede determinarse a partir de los datos de electrones superficiales que se alinearon utilizando el grupo de imágenes de electrones retrodispersados para cualquiera de las imágenes bidimensionales capturadas simultáneamente indicadas del conjunto de datos doble adquirido en el FIB-SE . Una ilustración de los resultados diferentes que pueden obtenerse basados en el escaneo de electrones superficiales y el escaneo de electrones retrodispersados de una misma superficie muestra de una roca con un dispositivo del FIB-SEM, y el cálculo de un resultado de imagen corregida basado en estos datos diferentes se muestra, por ejemplo, en las Figuras 3A-3B, 4A-4B, y 5A-5B. Las FIGURAS 3A y 3B muestran imágenes bidimensionales en escala de grises las cuales se han capturado simultáneamente en una superficie de muestra de roca (es decir, una superficie de esquistos) con un escaneo de retrodispersión de electrones (ESB) ) y un escaneo de electrones superficiales (escaneo de electrones secundarios (SE2)), respectivamente, de la misma porción de la muestra utilizando una estación de trabajo FIB-SEM AURIGA® CROSSBEAM® obtenida de Cari Zeiss NTS GmbH. Las FIGURAS 4A y 4B muestran imágenes de segmentación de ESB y SE2 separadas de las porciones de las FIGURAS 3A y 3B, respectivamente. En esta etapa del análisis de datos, los resultados calculados para el escaneo por la ESB de la FIGURA 3A son porosidad 1.8%, querógeno 22.1%, y permeabilidad absoluta 0 nD, y para el escaneo de SE2 de la FIGURA 3B, estos son porosidad 5.6%, querógeno 16.6%, y permeabilidad absoluta 36/0/15 nD (ejes x,y, z). De este modo, los resultados por los escaneos de ESB y SE2 no concuerdan. Estos resultados muestran que los escaneos de ESB y SE2 pueden tener capacidades significativamente diferentes para distinguir los poros del querógeno en esquistos u otras rocas. Las FIGURAS 5A y 5B muestran imágenes capturadas segmentadas del presente método que incluye una técnica de procesamiento de señal doble en donde la segmentación de querógeno de los datos de ESB se muestra en la FIGURA 5A y la segmentación de poro a partir de los datos de SE2 se muestra en la FIGURA 5B. Como una opción, el contenido de querógeno de la porción muestra puede determinarse a partir de solamente la segmentación de querógeno de los datos de electrones retrodispersados (ESB) (FIGURA 5A) y la porosidad puede determinarse solamente a partir de la segmentación de poro a partir de los datos de electrones superficiales (SE2) (FIGURA 5B) que se alinearon utilizando el grupo de imágenes de electrones retrodispersados · Si se utiliza esta opción, los resultados calculados y unidos para estos dos tipos de imágenes adquiridas para la misma porción de la muestra son porosidad 5.6% como se basa en la determinación de resolución más alta de porosidad a partir de los datos de electrones superficiales, querógeno 22.1% basada en la determinación de resolución más alta del querógeno a partir de los datos de electrones retrodispersados, y permeabilidad absoluta 36/0/15 nD (ejes x,y, z). La permeabilidad absoluta de la muestra se determina por la simulación numérica. Utilizando el presente método en una pluralidad de imágenes bidimensionales capturadas simultáneamente indicadas del conjunto de datos dobles adquiridos en el FIB-SEM para una muestra escaneada dada, las fracciones de volumen de querógeno, porosidad, y para otras fases de una roca pueden determinarse de forma más precisa. El método también puede aplicarse a otro tipo de muestras, y no se limita a roca o mineral. La segmentación y tiempo de procesamiento de datos puede reducirse por este método. Un beneficio adicional del método es que es mucho más rápido, consistente y preciso que la metodología utilizando el análisis manual.

Las imágenes del FIB-SEM (SE2) , por ejemplo, pueden volverse progresivamente difíciles de segmentar ya que el espacio de poro se vuelve más grande y las señales se capturan desde el material sólido dentro del espacio de poro a partir de una ubicación que pertenece a una porción subsiguiente. Una segmentación no corregida utilizada para segmentar los conjuntos de datos tomográficos por computadora (CT) típicamente etiquetan este material como querógeno (o en el peor de los casos, como mineral para materiales que se cargan u orientan casi paralelas a la superficie fresada) cuando deberían etiquetarse como la porosidad. El querógeno, por ejemplo, puede etiquetarse mal como mineral cuando se carga durante el escaneo por un dispositivo del FIB-SEM. Sin el presente método, estas malas identificaciones necesitarán corregirse manualmente en una porción a la vez. Como se indica, un proceso manual es bastante tardado, irrepetible, e impreciso. Los resultados pueden depender altamente de la realización individual de las correcciones manuales.

Como otra opción, un método de la presente invención puede corregir las imágenes capturadas como imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales con al menos una máscara la cual puede desarrollarse a partir de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados las cuales se capturan simultáneamente para cada porción. En esta opción, los pixeles pueden reasignarse del querógeno hacia el espacio de poro en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando una primera máscara. Adicional o alternativamente, los pixeles pueden reasignarse desde el mineral hasta el querógeno en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando una segunda máscara. Para corregir los poros más identificados como querógeno en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales, tales como en donde el material dentro del poro de una porción más profunda aparece en un margen de escala de grises de querógeno, la inspección de un datos de electrones retrodispersados adquiridos simultáneamente puede utilizarse para revelar áreas en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales en donde el poro se etiqueta mal como querógeno. Por ejemplo, los datos de electrones retrodispersados los cuales se toman simultáneamente y se alinean con los datos de electrones superficiales revelan que en áreas en las que el poro se ha mal etiquetado como querógeno en los datos de electrones superficiales, que los datos de electrones retrodispersados tiene un valor de escala de grises significativamente más alto que las áreas etiquetadas como querógeno que son correctas. Esto indica que estas áreas tienen valores de escala de grises más altos que deberían esperarse para el querógeno real. Por ejemplo, con la primera máscara, el poro real puede asignarse a un valor de escala de grises alto que aparecen como blanco en relación al querógeno real en las imágenes del SEM retrodispersadas (por ejemplo, alrededor de 190 a 240) . Para la segunda máscara el querógeno el cual se ha cargado y mal etiquetado como mineral puede asignarse a un valor de escala de grises bajo en relación con la fase mineral ya que el querógeno pueda aparecer como una sombra de gris más baja en relación con la fase mineral en las imágenes del SEM retrodispersadas (por ejemplo, alrededor de 0 a 115) . Un área superficial en los datos de electrones superficiales que aparecen significativamente más oscuro en sombra y tiene un valor de escala de grises significativamente más alto que el querógeno real en los datos de electrones retrodispersados pueden identificarse al comparar el querógeno identificado en los datos de electrones superficiales con éste en los datos de electrones retrodispersados. Por ejemplo, el conjunto de datos de electrones retrodispersados puede revelar áreas porosas las cuales han sido mal identificadas como querógeno en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales que tienen valores de escala de grises que son más altos que las áreas etiquetadas correctamente como querógeno en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados. Esta diferencia puede explotarse para corregir la porosidad mal etiquetada como querógeno en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales mientras deja las ubicaciones del querógeno real sin afectar. Para corregir el querogeno mal identificado como mineral en ubicaciones de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales en donde el querógeno se ha cargado en el margen de escala de grises de mineral durante el escaneo (por ejemplo, el querógeno cargado aparece mucho más claro que lo normal en las imágenes), el mismo conjunto de datos de electrones retrodispersados utilizado para corregir la porosidad puede utilizarse para hacer estas correcciones. Por ejemplo, pueden existir áreas de la fase mineral segmentada en el conjunto de datos de electrones superficiales que deberían identificarse como querógeno pero no lo son debido a que esas áreas tienen un valor de escala de grises que se encuentra por encima del margen de escala de grises asignado al querógeno. Estas áreas mal etiquetadas como mineral en los datos de electrones superficiales se encuentra que tienen un valor de escala de grises significativamente más bajo en el conjunto de datos de electrones retrodispersados que las áreas etiquetadas como mineral que son correctas. Estas áreas en el conjunto de datos de electrones superficiales aparecen significativamente más oscuras que las áreas de mineral real en el conjunto de datos de electrones retrodispersados. Por ejemplo, el conjunto de datos de electrones retrodispersados puede revelar áreas de querógeno mal identificadas como minerales en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales que tienen valores de escala de grises que son menores que las áreas etiquetadas correctamente como minerales en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados . Esta diferencia puede explotarse para corregir el querógeno mal etiquetado como mineral en las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales mientras dejan a los minerales reales sin afectar .

En el diagrama de bloque de la FIGURA 6, se muestran las etapas de proceso principal de un presente método utilizando mascaras dobles para corregir el conjunto doble de datos de imágenes. En la etapa 101, una superficie de la muestra se escanea, tal como con un FIB-SEM como se muestra en la presente. En la etapa 102, los conjuntos dobles de señales de datos de imágenes de las imágenes del SEM que se capturaron por múltiples detectores, tal como se indica en la presente, se registran (por ejemplo, durante un escaneo del haz de electrones de la columna óptica de electrones en dos direcciones perpendiculares a su eje óptico y la detección de electrones secundarios y retrodispersados). En una etapa 103 consecutiva, este conjunto doble de datos de imágenes se almacena en una memoria de imágenes. Durante el momento en que el conjunto de datos de imágenes se registra en la etapa 103, una porción puede removerse de la muestra en la etapa 104, tal como por medio de grabado en seco o pulverización de la muestra por medio del haz de iones focalizado. Las etapas 101 a 104 se repiten por un número deseado de veces, lo cual se denota por la flecha recurrente 104A hasta que una pluralidad deseada de conjuntos dobles de datos de imágenes se almacena en la memoria. Después de que el número deseado de conjuntos dobles de datos de imágenes se registra en la etapa 103, los conjuntos dobles de imágenes se agrupan en la etapa 105 y entonces se alinean en la etapa 106. En la etapa 107, las imágenes se analizan (por ejemplo, segmentan) para asignar preliminarmente las ubicaciones de fase en las imágenes, tal como, por ejemplo, al poro, querógeno, y mineral para algunas muestras de roca. En las etapas 108 y 109, las máscaras se desarrollan para corregir el espacio de poro que se ha asignado mal al querógeno y el querógeno el cual se ha asignado mal al mineral. En la etapa 110, las alteraciones o correcciones se hacen a uno de los conjuntos de imágenes utilizando las máscaras. Después que las etapas anteriores se han realizado, se encuentra disponible la información suficiente para generar visualizaciones de imágenes 3D de alta resolución de acuerdo con métodos de visualización usuales y conocidos.

Un ejemplo de un método de máscara doble para corregir imágenes digitales de un método de la presente invención se proporciona con referencia hecha a las FIGURAS 7-13. En esta ilustración, se escanea una roca de esquistos con una estación de trabajo del FIB-SEM AURIGA® CROSSBEAM® de Cari Zeiss SMT AG (Oberkochen, Alemania) . Pueden utilizarse otras combinaciones de diferentes modalidades de escaneo, incluyendo aquellas indicadas en alguna otra parte en la presente. En este ejemplo, las señales dobles se adquieren simultáneamente con un detector del SE2 y un Detector del ESB que se utilizan con el dispositivo del FIB-SEM. Los datos de imágenes se registran basados en los electrones superficiales detectados de la muestra y se almacenan como una imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada una de una pluralidad de pixeles en las imágenes. Un conjunto separado de datos de imágenes se registra basado en los electrones retrodispersados detectados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenados como imágenes bidimensionales que comprenden un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en las imágenes. Las imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la muestra escaneada. Las imágenes bidimensionales obtenidas basadas en los electrones superficiales dobles y la detección de electrones retrodispersados cada uno pueden agruparse y alinearse en la manera o maneras previamente mencionadas. Los conjuntos dobles de datos de imágenes entonces pueden analizarse para asignar pixeles en las imágenes de escala de grises bidimensionales hacia el espacio de poro, querógeno, o mineral para formar las imágenes bidimensionales analizadas en base. La visualización de datos comerciales y el software de análisis pueden adaptarse para realizar el análisis, tal como una rutina en segmentación computarizada . La rutina de segmentación puede ser, por ejemplo, una herramienta o módulo de un software de visualización de datos y análisis adaptado para realizar el análisis indicado en la presente.

Como una opción, las rutinas se proporcionan utilizando los datos de la ESB como un segundo conjunto de imágenes para mejorar la precisión de las fases de poro y querógenos etiquetadas en los datos del SE2 como un conjunto de imágenes primario. Las dos máscaras se crean a partir de los datos de la ESB para dos propósitos. Como un propósito, el querógeno se re-etiquetada como poro en las ubicaciones donde el material dentro del poro a partir de una porción más profunda aparece en el margen de escala de grises de querógeno. La inspección cercana de los datos de la ESB, la cual se toma simultáneamente con y se alinea con los datos del SE2, revela que en las áreas en donde el poro se ha mal etiquetado como querógeno, los datos de la ESB tienen un valor de escala de grises significativamente más alto que las áreas etiquetadas como querógeno que son correctas. Como se indica, esta diferencia se explota para corregir la porosidad mal etiquetada como querógeno mientras deja al querógeno real sin afectar. Como otro propósito, el mineral se re-etiqueta como querógeno en las ubicaciones en donde el querógeno se ha cargado en el margen de escala de grises del mineral durante el escaneo, tal como por medio de un dispositivo del FIB.-SEM. Como se indica, el mismo conjunto de datos de la ESB utilizada para corregir la porosidad puede utilizarse para corregir el querógeno, en donde la fase mineral segmentada que debería ser querógeno tiene un valor de escala de grises significativamente más bajo en el conjunto de datos de la ESB que las áreas etiquetadas como mineral que son correctas. El querógeno mal etiquetado como mineral en los datos de electrones superficiales se corrige mientras se deja al mineral real sin afectar.

Por ejemplo, la FIGURA 7A muestra una imagen del SE2 y la FIGURA 7D muestra una imagen de la ESB las cuales se requieren simultáneamente para la misma región superficial de la muestra y se alinean espacialmente . Las FIGURAS 7B y 7C son imágenes que son regiones modificadas marcadas en la FIGURA 7A con formas correspondientes. Las FIGURAS 7E y 7F son imágenes que son regiones modificadas marcadas en la FIGURA 7D con las formas correspondientes. El conjunto de datos del SE2 se segmenta utilizando un software de visualización de datos y análisis para producir la segmentación por base. El conjunto de datos de la ESB también se segmenta para producir las dos máscaras las cuales se utilizarán para alterar la segmentación base producida a partir del conjunto de datos del SE2.

Las FIGURAS 8A-8F incluyen las FIGURAS 8A-8C las cuales corresponden a las FIGURAS 7A-7C y las FIGURAS 8D-8F muestran las imágenes después de la segmentación base se realiza en las imágenes. Algunos del espacio de poro (negro) se ha mal etiquetado como querógeno (grises) debido a que los datos de SE2 que se adquirieron del interior del espacio de poro (por ejemplo, véase la flecha señalando en el ángulo hacia la dirección superior izquierda en las FIGURAS 8A, 8B, 8D y 8E) y algo del querógeno (gris) se ha mal etiquetado como mineral (blanco) debido a que se ha cargado durante el escaneo (por ejemplo, véase la flecha señalando en la dirección horizontal hacia el lado izquierdo de la figura en las FIGURAS 8A, 8C, 8D, y 8F) .

Las FIGURAS 9A y 9B son un ejemplo de un método para crear una primera máscara para re-etiquetar el querógeno como poro en las ubicaciones en donde la señal se lee desde el interior del poro. La FIGURA 9A corresponde a la FIGURA 7D, y la FIGURA 9B muestra un ejemplo de la máscara creada. La ESB se muestra en la FIGURA 9A se analiza de manera que todos los pixeles tienen valores de escala de grises y solamente los valores de escala de grises por encima de aquellos que representan el querógeno real en la imagen del SE2 se seleccionan, los cuales se indican como áreas de "mar" en la FIGURA 9B. Las ubicaciones donde la señal se adquiere desde el interior del poro tienen valores de escala de grises más altos que las ubicaciones donde el querógeno real se encuentra presente de manera que es posible re-etiquetar estas áreas como poro sin re-etiquetar aquellas áreas las cuales son querógeno real. Por ejemplo, solamente los pixeles que tienen valor de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el querógeno real se seleccionan al definir una primera máscara.

Las FIGURAS 10A-10B incluyen la FIGURA 10A la cual corresponde a la FIGURA 7D, y la FIGURA 10B muestra un ejemplo de una segunda máscara creada para re-etiquetar mineral como querógeno en las ubicaciones en donde el querógeno se ha cargado en los valores de escala de grises diferente al querógeno real en respuesta al procedimiento de escaneo del FIB-SEM. El orden de creación de la primera y segunda máscaras indicadas no se limita. Los datos de la ESB en la FIGURA 10A se analiza de manera que todos los valores de escala de grises y solamente los valores de escala de grises por debajo de aquellos que representan el mineral real en la imagen del SE2 se seleccionan, lo cual se indica por la sombra agregada en la FIGURA 10B. Por ejemplo, el análisis de las imágenes bidimensionales de la ESB de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes puede realizarse al seleccionar solamente pixeles los cuales tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir la segunda máscara. Debido a que la cargan no es tanto el problema en el conjunto de datos de la ESB en comparación con el conjunto de datos del SE2, es posible seleccionar áreas cargadas del querógeno en el conjunto de datos de la ESB que no pueden segmentarse como querógeno en el conjunto de datos del SE2. Sin embargo, ya que los limites de los conjunto de datos de la ESB pueden ser de alguna forma borrosas y la resolución más baja, la fase de querógeno a partir del conjunto de datos de la ESB puede utilizarse pero puede no ser de solución óptima. Por ejemplo, los limites pueden segmentarse desde el conjunto de datos del SE2, tal como utilizar el software de visualización de datos y análisis indicado, mientras que los datos de la ESB pueden utilizarse solamente para llenarse en las áreas cargadas dentro de estos limites .

Las FIGURAS 11A-11I incluyen tres conjuntos de imágenes las cuales muestran el efecto de las dos máscaras creadas a partir de la imagen de la ESB en la segmentación resultante. El conjunto de datos del SE2 en las FIGURAS 11A-11C corresponde a aquellas de las FIGURAS 8A-8C, y aquellas en las FIGURAS 11D-11F corresponden a las FIGURAS 8D-8F. La segmentación base modificada por las dos máscaras se muestra en las FIGURAS 11G-11I. El ángulo y flechas horizontales indican las mismas regiones como se discute en lo anterior en las FIGURAS 8A-8F. En la FIGURA 11H, el querógeno dentro del espacio de poro cerca de una flecha angulada se ha re-etiquetado apropiadamente como poro y, en la FIGURA 111, el mineral cerca de la flecha horizontal se ha re-etiquetado apropiadamente como querógeno. La imagen bidimensional analizada en base basada en los datos de imágenes del SE2 de esta manera se altera y corrige por la primera máscara y la segunda máscara. Los pixeles se reasignan desde el querógeno hacia el espacio de poro en la imagen bidimensional analizada por base basada en los datos del SE2 utilizando la primera máscara y los pixeles se reasignan de mineral a querógeno en las imágenes bidimensionales analizadas basado en los datos del SE2 utilizando la segunda máscara.

Las FIGURAS 12A-12C son tres vistas magnificadas del espacio de poro cerca de la flecha mostrada en las FIGURAS 11B, 11E, y 11H, respectivamente, en donde el conjunto de datos del SE2 se muestra en la FIGURA 12A, la segmentación base en la FIGURA 12B, la segmentación base corregida por las dos máscaras en la FIGURA 12C.

La tabla 1, la cual se muestra en la FIGURA 13, presenta una comparación de resultados obtenida entre un método de comparación en donde se utiliza un análisis experimentado para analizar manualmente las imágenes para segmentar los conjuntos de datos del FIB y el método presente indicado en términos de porosidad total y fracciones de volumen de querógeno. Los valores de querógeno aumentan o disminuyen basados en la naturaleza de la muestra. Como se muestra en los resultados, en algunos casos, el método manual se subestima seriamente en la porosidad total de las muestras y al menos en un grado en todos los casos.

Aunque por razones de simplicidad de la ilustración, esto solamente muestra imágenes capturadas y corregidas por porciones sencillas de una muestra, se apreciará que la estación de trabajo del FIB-SEM puede utilizarse para remover capas sucesivas a partir de la muestra por medio de un haz de iones dirigido hacia la muestra para proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra, y la porción expuesta diferente puede escanearse y puede capturarse conjuntos dobles de datos de imágenes para cada porción para alineación, el análisis y corrección como se muestra en la presente. Un volumen 3D puede crearse con el grupo resultante de imágenes corregidas. Un sistema de la presente aplicación puede incluir al menos un dispositivo para desplegar, imprimir, o almacenar los resultados los escaneos, imágenes procesadas, imágenes corregidas, u otros resultados. Por ejemplo, el volumen de 3D resultante puede mostrarse (por ejemplo, en una pantalla de LED, una pantalla de LCD, una pantalla de CRT, una pantalla de HD, una pantalla de plasma, u otras pantallas de visualización) , almacenarse en memoria, imprimirse con una impresora (por ejemplo, por porción), o cualquier combinación de estas.

Los análisis indicados y correcciones hechas a los conjuntos de datos de imágenes proporcionadas en los presentes métodos pueden realizarse en una manera altamente automatizada. Un módulo de programa o módulos pueden programarse en un software de visualización de datos y análisis, por ejemplo, para ejecutar esta operación. Un producto de programa puede almacenarse en un medio legible por computadora no transitorio, el cual cuando se ejecuta, permite a la infraestructura de la computadora a realizar al menos las etapas indicadas de agrupamiento, alineación, análisis, y corrección de imagen. El medio legible por computadora puede comprender código de programa en uno o más artículos de almacenamiento portátiles de fabricación (por ejemplo, tarjeta de memoria, memoria flash, DVD, disco compacto, disco magnético, una cinta, etc. ) , en una o más porciones de almacenamiento de datos de un dispositivo de computadora, tal como una memoria y/u otro sistema de almacenamiento, y/o como una señal de datos que viaja a través de una LAN o internet (por ejemplo, durante una distribución electrónica alámbrica/inalámbrica del producto de programa) . En este grado, en el despliegue del producto de programa puede comprender uno o más de: (1) instalar código de programa en un dispositivo de computadora, tal como computadora, a partir de un medio legible por computadora; (2) agregar uno o más dispositivos de computadoras a la infraestructura de computadora; y (3) incorporar y/o modificar uno o más sistemas existentes de la infraestructura de computadora para permitir a la infraestructura de computadora realizar los procesos de la invención. El código de programa puede incorporarse como uno o más tipos de productos de programa, por ejemplo, tal como un programa de aplicación/software, software/una librería de funciones, un sistema operativo, un sistema básico de I/O, accionador para un cómputo particular y/o un dispositivo I/O, y similares.

El beneficio técnico del presente método puede ser segmentaciones más precisas y por lo tanto más precisión en todos los productos de imagen de 2D y 3D resultantes. Las segmentaciones mismas pueden repetirse y pueden ser más consistentes entre múltiples usuarios. Las segmentaciones son menos propensas a perder porosidad y querógeno en las muestras de roca, por ejemplo, y pueden ser más pequeñas debido a la necesidad reducida o evitada del etiquetado manual de los materiales. La calidad resultante de las propiedades calculadas puede mejorarse. El proceso de segmentación puede ser más corto que los métodos manuales, y por lo tanto más eficiente. Un beneficio económico del presente método puede ser una calidad más alta, resultados más consistentes en un periodo más corto de tiempo. Pueden completarse más muestras utilizando los mismos recursos humanos. Pueden completarse más proyectos para un tiempo dado utilizando los mismos recursos humanos ya que el presente método puede reducir el tiempo necesario para segmentar los conjuntos de datos del FIB mientras reduce la necesidad de fases de etiqueta manual de una imagen de muestra.

La presente invención también incluye los siguientes aspectos/modalidades/caracteristicas en cualquier orden y/o en cualquier combinación: 1. La presente invención se relaciona con un método para generar una imagen multidimensional de una muestra, que comprende : capturar una primera imagen del sustrato bidimensional de una región superficial de la muestra con una primera modalidad de captura de imágenes, en donde las ubicaciones de al menos un material en la región superficial se capturan; capturar una segunda imagen de sustrato bidimensional de la región superficial con una segunda modalidad de captura de imágenes la cual es diferente de la primera modalidad de captura de imágenes, en donde la segunda modalidad de captura de imágenes proporciona una mayor precisión con respecto a las ubicaciones de al menos un material en la región superficial que la primera modalidad de captura de imágenes; alinear espacialmente la primera imagen de sustrato bidimensional basado en la segunda imagen de sustrato bidimensional; generar una primera imagen de sustrato bidimensional corregida basa en al menos en parte en las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional. 2. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la primera imagen de sustrato bidimensional corregida comprende un primer contenido del material determinado por la segunda modalidad que tiene mayor precisión con respecto a identificar el primer material que cuando se mide con la primera modalidad, y un contenido de porosidad de la muestra se determina por la primera modalidad que tiene mayor precisión con respecto a identificar la porosidad en la primera imagen bidimensional que la segunda modalidad. 3. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la generación comprende: identificar ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde con las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional; y corregir las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde a las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional para generar la primera imagen de sustrato bidimensional corregida. 4. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, que además comprende : a) remover una capa a partir de la muestra en la región superficial después de capturar la primer y segunda imágenes de sustrato bidimensional para exponer una región de superficie diferente de la muestra; b) capturar una primera imagen del sustrato bidimensional en una región de superficie diferente con la primera modalidad de captura de imágenes; c) capturar una segunda imagen de sustrato bidimensional en una región de superficie diferente con la segunda modalidad de captura de imágenes; d) repetir las etapas a), b) , y c) para una pluralidad de veces; e) alinear espacialmente las primeras imágenes de sustrato dimensional basado en las segundas imágenes de sustrato bidimensional; f) identificar, para cada región de superficie diferente, las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde con las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional; g) corregir, para cada región de superficie diferente, las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde a las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional para generar una segunda imagen del sustrato bidimensional corregida; h) generar un volumen de sustrato tridimensional con la imagen del sustrato bidimensional corregida. 5. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde la generación comprende determinar una porosidad del sustrato basado en la imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales corregida por comparación con la imagen de sustrato de electrones retrodispersados . 6. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la primera modalidad de captura de imágenes comprende escanear la región superficial de la muestra por medio de un haz de partículas cargadas y registrar los primeros datos de imágenes al detectar los electrones secundarios (superficie) emitidos por la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como un primer conjunto de datos de imágenes los cuales corresponden a la primera imagen de sustrato bidimensional, y en donde la segunda modalidad de captura de imágenes comprende : i) escanear la región superficial de la muestra por medio del haz de partículas cargadas y registrar los segundos datos de imágenes al detectar los electrones retrodispersados emitidos por la muestra y almacenar los segundos datos de imágenes como un segundo conjunto de datos de imágenes las cuales corresponden a la segunda imagen de sustrato bidimensional, o ii) escanear la región superficial de la muestra por medio del haz de partículas cargadas y registrar los segundos datos de imágenes por la detección de rayos x emitidos por la muestra con un espectrómetro de energía dispersiva y almacenar los segundos datos de imágenes como un segundo conjunto de datos de imágenes. 7. Un método de crear un volumen tridimensional, que comprende: capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales; capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados; determinar una alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados para generar un volumen tridimensional; generar un volumen de sustrato tridimensional de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados . 8. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde las etapas de captura emplean un microscopio electrónico que comprende un detector de electrones superficiales y un detector de electrones retrodispersados. 9. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde el microscopio electrónico es un microscopio electrónico de barrido (SEM) capaz de escanear un sustrato con un haz de partícula cargada principal en donde el sustrato emite electrones superficiales y electrones retrodispersados detectables en forma separada. 10. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde además comprende: remover una capa del sustrato después de que una primera imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y una primera imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se captura, y antes de que una segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y una segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se captura. 11. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la etapa de remover una capa se repite después de que la segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y la segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se captura, y repetir la etapa de remover después cada conjunto subsiguiente de captura de imágenes de electrones retrodispersados y electrones superficiales hasta que al menos las capturas del penúltimo conjunto de imágenes. 12. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la remoción comprende grabado en seco, pulverización, o cualquier combinación de los mismos, por medio de un haz de iones focalizado. 13. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, que además comprende : determinar una porosidad del sustrato basado en una serie de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales corregidas por comparación con la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados. 14. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde el sustrato comprende al menos una roca o mineral. 15. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde el sustrato es esquistos, lodolita, limolita, arcilita, porcelanita, dolomita, o una combinación de las mismas. 16. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde el sustrato comprende esquistos. 17. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, que además comprende : determinar contenido de inclusión de base orgánica del sustrato de la imagen tridimensional de sustrato de electrones retrodispersados . 18. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde la inclusión de base orgánica comprende querógeno. 19. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, el método que además comprende: al menos uno de mostrar la imagen tridimensional de sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados en una pantalla, imprimir la imagen tridimensional del sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados, y almacenar la imagen tridimensional del sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados en un dispositivo de memoria. 20. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde el volumen generado es a partir de vóxeles que tienen longitudes laterales desde alrededor de 1 nm a alrededor de 30 nm. 21. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde la capa removida tiene un grosor de alrededor de 1 nm a alrededor de 30 nm. 22. Un método para crear un volumen tridimensional, que comprende: capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales; capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados; determinar una alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados para generar un volumen tridimensional; generar un volumen de sustrato tridimensional a partir de los datos de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones superficiales. 23. Un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra, que comprende las etapas de: a) escanear una superficie de una muestra por medio de un haz de electrones primario generado por una fuente de electrones, en donde la muestra comprende querógeno y mineral, y (i) registrar los primeros datos de imágenes basados en la detección de electrones superficiales de la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado a cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y (ii) registrar los segundos datos de imágenes basados en la detección de electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada; b) remover una capa a partir de la muestra por medio de un haz de iones dirigido hacia la muestra para proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra; c) escanear la superficie expuesta diferente de la muestra por medio del haz de electrones primario, y repetir las etapas a) (i) y a) (ii) , para proporcionar un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; d) repetir la etapa b) y la etapa c) para una pluralidad de veces; e) apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes obtenidos a partir de las etapas a) y d) al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en un mismo orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra; f) alinear las primeras imágenes bidimensionales para referencia con las segundas imágenes bidimensionales; g) analizar la primera y segunda imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden asignar los pixeles al espacio de poro o querógeno para formar las primeras y segundas imágenes bidimensionales analizadas; h) identificar los pixeles asignados al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas las cuales no se asignan al querógeno en las segundas imágenes bidimensionales analizadas en el conjunto doble de datos de imágenes; y i) reasignar los pixeles identificados en la etapa h) al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas asociadas con el conjunto doble de datos de imágenes. 24. Un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra, que comprende las etapas de: a) escanear una superficie de una muestra por medio de un haz de electrones primario generado por una fuente de electrones, en donde la muestra comprende querógeno y mineral, e (i) registrar los primeros datos de imágenes basados en la detección de electrones superficiales de la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, e (ii) registrar los segundos datos de imágenes basados en la detección de electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada; b) remover una capa a partir de la muestra por medio de un haz de iones dirigido hacia la muestra para proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra; c) escanear la superficie expuesta diferente de la muestra por medio del haz de electrones primario, y repetir las etapas a) (i) y a) (ii), proporcionar un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; d) repetir la etapa b) y la etapa c) para una pluralidad de veces; e) apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes obtenidos a partir de las etapas a) y d) al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en un mismo orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra; f) alinear las primeras imágenes bidimensionales para referencia a las segundas imágenes bidimensionales; g) analizar por base las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden segmentar los pixeles al espacio de poro, querógeno, o mineral para formar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base; h) analizar primero las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para querógeno para definir una primera máscara; i) hacer un segundo análisis de las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir una segunda máscara; j ) alterar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base por la primera máscara y la segunda máscara, comprende reasignar los pixeles del querógeno al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara y reasignando los pixeles del mineral al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara. 25. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, en donde la remoción de la capa en la etapa b) comprende un fresado por iones a través de la muestra en una dirección aproximadamente perpendicular a una superficie expuesta previamente de la muestra para remover una capa de un grosor aproximadamente uniforme de alrededor de 1 nm a alrededor de 5 nm. 26. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde la muestra comprende al menos una roca o mineral. 27. El método de cualquier modalidad/caracteristica/aspecto anterior o siguiente, en donde la muestra es esquistos, lodolita, limolita, arcilita, porcelanita, dolomita, o una combinación de las mismas. 28. El método de cualquier modalidad/característica/aspecto anterior o siguiente, que además comprende la etapa k) , que calcula el porcentaje de espacio de poro total y el porcentaje de querógeno total para imágenes compaginadas de la muestra producida por la etapa j) · 29. Un sistema para generar imágenes digitales tridimensionales de una muestra, que comprende: a) un I microscopio de particula cargada que comprende - una columna de haz de electrones de escaneo que comprende una fuente de electrones para generar un haz de electrones primario, una columna de haz de iones para generar un haz de iones focalizado a través de una muestra para remover sucesivamente una capa fina de la misma en la dirección del grosor de la muestra y exponer una superficie diferente de la muestra para escanear por medio del haz de electrones primario, un primer detector de partículas cargadas para detectar los electrones superficiales de la muestra cuando se escanean con el haz de electrones primario, un segundo detector de partículas cargadas para detectar los electrones retrodispersados emitidos por la muestra escaneada, b) un primer sistema de procesamiento de señal para registrar los primeros datos de imágenes basados en los electrones superficiales de la muestra detectada por el primer detector de partículas cargadas y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y un segundo sistema de procesamiento de señal para registrar los segundos datos de imágenes basados en los electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo los cuales se detectan por el segundo detector de partículas cargadas y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; c) una computadora que comprende al menos un procesador que puede operarse para ejecutar un programa de computadora capaz de realizar los cálculos para crear una representación digital tridimensional de la muestra, en donde los cálculos comprenden: apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes adquiridos por el primer y segundo sistemas de procesamiento al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra en alineación, analizar por base las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprende asignar los pixeles al espacio de poro, querógeno, o mineral para formar primeras imágenes bidimensionales analizadas por base, analizar primero las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para querógeno para definir una primera máscara, hacer un segundo análisis de las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir una segunda máscara, y alterar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base por la primera máscara y la segunda máscara, que comprenden reasignar los pixeles del querógeno al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara y reasignando los pixeles del mineral al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara.

La presente invención puede incluir cualquier combinación de estas diversas características o modalidades anteriores y/o a continuación como se establece en las oraciones y/o párrafos. Cualquier combinación de características descritas en la presente se considera parte de la presente invención y no se pretende limitación con respecto a características que pueden combinarse.

La solicitud incorpora específicamente todos los contenidos de todas las referencias citadas en esta descripción. Además, cuando una cantidad, concentración, u otro valor o parámetro se da en cualquiera de un margen, margen preferido, o una lista de valores superiores preferibles y valores inferiores preferibles, esto debe entenderse describiendo específicamente todos los márgenes formados a partir de cualquier par de cualquier límite de imagen superior o valor preferido y cualquier límite de margen inferior o valor preferido, independientemente de si los márgenes se describen de forma separada. Cuando se enumera un margen o valor numérico en la presente, a menos de que se establezca de otra forma, el margen pretende incluir los puntos finales del mismo, y todos los enteros y fracciones dentro del margen. No se pretende que el alcance de la invención se limite a valores específicos enumerados cuando se define un margen.

Sera evidente para aquellos con experiencia en la técnica que diversas modificaciones y variaciones puede realizarse a las modalidades de la presente invención sin apartarse del espíritu o alcance de la presente invención. De este modo, se pretende que la presente invención cubra otras modificaciones y variaciones de esta invención proporciona que viene dentro del alcance de las reivindicaciones anexas y sus equivalentes .

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un método para generar una imagen multidimensional de una muestra, caracterizada porque comprende : capturar una primera imagen del sustrato bidimensional de una región superficial de la muestra con una primera modalidad de captura de imágenes, en donde las ubicaciones de al menos un material en la región superficial se capturan; capturar una segunda imagen de sustrato bidimensional de la región superficial con una segunda modalidad de captura de imágenes la cual es diferente de la primera modalidad de captura de imágenes, en donde la segunda modalidad de captura de imágenes proporciona mayor precisión con respecto a las ubicaciones de al menos un material en la región superficial que la primera modalidad de captura de imágenes ; alinear espacialmente la primera imagen de sustrato bidimensional en base a la segunda imagen de sustrato bidimensional; generar una primera imagen de sustrato bidimensional corregida basada en al menos en parte en las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional.

2. El método de conformidad con la reivindicación 1, en donde la primera imagen de sustrato bidimensional corregida comprende un primer contenido del material determinado por la segunda modalidad que tiene mayor precisión con respecto a identificar el primer material que cuando se mide con la primera modalidad, y un contenido de porosidad de la muestra se determina por la primera modalidad la cual tiene mayor precisión con respecto a identificar la porosidad en la primera imagen bidimensional que la segunda modalidad.

3. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por que generar comprende: identificar ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde con las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional; y corregir las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde a las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional para generar la primera imagen de sustrato bidimensional corregida.

. El método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizada además porque comprende: a) remover una capa a partir de la muestra en la región superficial después de capturar la primer y segunda imágenes de sustrato bidimensional para exponer una región de superficie diferente de la muestra; b) capturar una primera imagen del sustrato bidimensional en una región de superficie diferente con la primera modalidad de captura de imágenes; c) capturar una segunda imagen de sustrato bidimensional en una región de superficie diferente con la segunda modalidad de captura de imágenes; d) repetir etapas a) , b) , y e) para una pluralidad de veces; e) alinear espacialmente las primeras imágenes de sustrato dimensional basadas en la segunda imagen de sustrato bidimensional ; f) identificar, para cada región de superficie diferente, las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde con las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional; g) corregir, para cada región de superficie diferente, las ubicaciones de al menos un material en la primera imagen de sustrato bidimensional la cual corresponde a las ubicaciones de al menos un material en la segunda imagen de sustrato bidimensional para generar una segunda imagen del sustrato bidimensional corregida; h) generar un volumen de sustrato tridimensional con la imagen del sustrato bidimensional corregida.

5. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por que, generar comprende, determinar una porosidad del sustrato basado en la imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales corregida poir comparación con la imagen de sustrato de electrones retrodispersados .

6. El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque la primera modalidad de captura de imágenes comprende escanear la región superficial de la muestra por medio de un haz de partículas cargadas y registrar los primeros datos de imágenes por la detección de electrones secundarios (superficiales) emitidos por la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como un primer conjunto de datos de imágenes el cual corresponde a la primera imagen de sustrato bidimensional, y en donde la segunda modalidad de captura de imágenes comprende: i) escanear la región superficial de la muestra por medio del haz de partículas cargadas y registrar los segundos datos de imágenes al detectar los electrones retrodispersados emitidos por la muestra y almacenar los segundos datos de imágenes como un segundo conjunto de datos de imágenes el cual corresponde a la segunda imagen de sustrato bidimensional, o ii) escanear la región superficial de la muestra por medio del haz de partículas cargadas y registrar los segundos datos de imágenes por la detección de rayos x emitidos por la muestra con un espectrómetro de energía dispersiva y almacenar los segundos datos de imágenes como un segundo conjunto de datos de imágenes.

7. Un método para crear un volumen tridimensional, caracterizado porque comprende: capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales; capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados; determinar una alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados para generar un volumen tridimensional; generar un volumen de sustrato tridimensional de las imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados.

8. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque las etapas de captura emplean un microscopio electrónico que comprende un detector de electrones superficiales y un detector de electrones retrodispersados .

9. El método de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque el microscopio electrónico es un microscopio electrónico de barrido (SE ) capaz de escanear un sustrato con un haz de partícula cargada principal en donde el sustrato emite electrones superficiales y electrones retrodispersados detectables en forma separada.

10. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende: remover una capa del sustrato después de que una primera imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y una primera imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se captura, y antes de que una segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y un segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se capture.

11. El método de conformidad con la reivindicación 10, caracterizado porque la etapa de remover una capa se repite después de que la segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones superficiales y la segunda imagen de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados se captura, y repetir la etapa de remover Después cada conjunto subsiguiente de captura de imágenes de electrones retrodispersados y electrones superficiales hasta al menos después del penúltimo conjunto de captura de imágenes.

12. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque la remoción comprende grabado en seco, pulverización, o cualquier combinación de los mismos, por medio de un haz de iones focalizado.

13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado además porque comprende: determinar una porosidad del sustrato basado en una serie de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales corregidas por comparación con la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados .

14. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sustrato comprende al menos una roca o mineral.

15. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sustrato es esquistos, lodolita, limolita, arcilita, porcelanita, dolomita, o una combinación de las mismas.

16. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el sustrato comprende esquistos.

17. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende: determinar contenido de inclusión de base orgánica del sustrato de la imagen tridimensional de sustrato de electrones retrodispersados.

18. El método de conformidad con la reivindicación 17, caracterizado porque la inclusión de base orgánica comprende querógeno.

19. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado además porque comprende: al menos uno de mostrar la imagen tridimensional de sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados en una pantalla, imprimir la imagen tridimensional del sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados, y almacenar la imagen tridimensional del sustrato de electrones superficiales y la imagen tridimensional del sustrato de electrones retrodispersados en un dispositivo de memoria.

20. El método de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el volumen generado es a partir de vóxeles que tienen longitudes laterales desde alrededor de 1 nm a alrededor de 30 nm.

21. El método de conformidad con la reivindicación 20, caracterizado porque la capa removida tienen un grosor de alrededor de 1 nm a alrededor de 30 nm.

22. Un método para crear un volumen tridimensional caracterizado por: capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones superficiales; capturar una pluralidad de imágenes de sustrato bidimensionales de electrones retrodispersados; determinar una alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones retrodispersados para generar un volumen tridimensional; generar un volumen de sustrato tridimensional a partir de los datos de sustrato bidimensional de electrones retrodispersados utilizando la alineación de la pluralidad de imágenes de sustrato de electrones superficiales.

23. Un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra, caracterizado porque comprende las etapas de: a) escanear una superficie de una muestra por medio de un haz de electrones primario generado por una fuente de electrones, en donde la muestra comprende querógeno y mineral, y (i) registrar los primeros datos de imágenes basados en la detección de electrones superficiales de la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y (ii) registrar los segundos datos de imágenes basados en la detección de electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada; b) remover una capa a partir de la muestra por medio de un haz de iones dirigido hacia la muestra proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra; c) escanear la superficie expuesta diferente of la muestra por medio del haz de electrones primario, y repetir etapas a) (i) y a) (ii) , proporcionar un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; d) repetir la etapa b) y la etapa c) para una pluralidad de veces; e) apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes obtenidos a partir de las etapas a) y d) al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en un mismo orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra; f) alinear las primeras imágenes bidimensionales para referencia a las segundas imágenes bidimensionales; g) analizar las primeras y segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprende asignar los pixeles al espacio de poro o querógeno para formar las primeras y segundas imágenes bidimensionales analizadas; h) identificar los pixeles asignados al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas las cuales no se asignan al querógeno en las segundas imágenes bidimensionales analizadas en el conjunto doble de datos de imágenes; y i) reasignar los pixeles identificados en la etapa h) al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas asociados con el conjunto doble de datos de imágenes.

24. Un método para generar una imagen digital tridimensional de una muestra, que comprende las etapas de: a) escanear una superficie de una muestra por medio de un haz de electrones primario generado por una fuente de electrones, en donde la muestra comprende poros, querógeno y minerales, y (i) registrar los primeros datos de imágenes basados en la detección de electrones superficiales de la muestra y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y (ii) registrar los segundos datos de imágenes basados en la detección de electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie escaneada; b) remover una capa a partir de la muestra por medio de un haz de iones dirigido hacia la muestra proporcionar una superficie expuesta diferente en la muestra; c) escanear la superficie expuesta diferente of la muestra por medio del haz de electrones primario, y repetir etapas a) (i) y a) (ii), proporcionar un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; d) repetir la etapa b) y la etapa c) para una pluralidad de veces; e) apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes obtenidos a partir de las etapas a) y d) al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en un mismo orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra; f) alinear las primeras imágenes bidimensionales para referencia a las segundas imágenes bidimensionales; g) analizar por base las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes comprendiendo segmentación los pixeles al espacio de poro, querógeno, o mineral para formar primeras imágenes bidimensionales analizadas por base; h) analizar primero las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para querógeno para definir una primera máscara; i) hacer un segundo análisis de las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir una segunda máscara; j) alterar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base por la primera máscara y la segunda máscara, comprende reasignar los pixeles del querógeno al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara y reasignando los pixeles del mineral al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara.

25. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la remoción de la capa en la etapa b) comprende un fresado por iones a través la muestra en una dirección aproximadamente perpendicular a una superficie expuesta previamente de la muestra para remover una capa de un grosor aproximadamente uniforme desde alrededor de 1 nm a alrededor de 5 nm.

26. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la muestra comprende al menos una roca o mineral.

27. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado porque la muestra es esquistos, lodolita, limolita, arcilita, porcelanita, dolomita, o una combinación de las mismas.

28. El método de conformidad con la reivindicación 24, caracterizado además porque comprende la etapa k) , que calcula el porcentaje de espacio de poro total y el porcentaje de querógeno total para imágenes compaginadas de la muestra producida por la etapa j).

29. Un sistema para generar imágenes digitales tridimensionales de una muestra, que comprende: a) un microscopio de partículas cargadas que comprende - una columna de haz de electrones de escaneo que comprende una fuente de electrones para generar un haz de electrones primario, una columna de haz de iones para generar un haz de iones focalizado a través de una muestra para remover sucesivamente una capa fina de la misma en la dirección del grosor de la muestra y expone una superficie diferente de la muestra para escanear por medio del haz de electrones primario, un primer detector de partículas cargadas para detectar los electrones superficiales de la muestra cuando se escanean con el haz de electrones primario, un segundo detector de partículas cargadas para detectar los electrones retrodispersados emitidos por la muestra escaneada, b) un primer sistema de procesamiento de señal para registrar los primeros datos de imágenes basados en electrones superficiales de la muestra detectada por el primer detector de partículas cargadas y almacenar los primeros datos de imágenes como una primera imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, y un segundo sistema de procesamiento de señal para registrar los segundos datos de imágenes basados en los electrones retrodispersados emitidos por la muestra durante el escaneo los cuales se detectan por el segundo detector de partículas cargadas y almacenar los segundos datos de imágenes como una segunda imagen bidimensional que comprende un valor de escala de grises asignado para cada uno de una pluralidad de pixeles en la imagen, en donde la primera y segunda imágenes bidimensionales proporcionan un conjunto doble de datos de imágenes asociados con la superficie expuesta diferente; c) una computadora que comprende al menos un procesador que puede operarse para ejecutar un programa de computadora capaz de realizar los cálculos para crear una representación digital tridimensional de la muestra, en donde los cálculos comprenden: apilar una pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes adquiridos por el primer y segundo sistemas de procesamiento al colocar la primera y segunda imágenes bidimensionales respectivas en orden secuencial como se obtuvieron a partir de la muestra en alineación, analizar por base las primeras imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprende asignar los pixeles al espacio de poro, querógeno, o mineral para formar primeras imágenes bidimensionales analizadas por base, analizar primero las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises que exceden un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para querógeno para definir una primera máscara, hacer un segundo análisis de las segundas imágenes bidimensionales de la pluralidad de conjuntos dobles de datos de imágenes que comprenden seleccionar solamente los pixeles que tienen valores de escala de grises por debajo de un valor de umbral de escala de grises preseleccionado para el mineral para definir una segunda máscara, y alterar las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base por la primera máscara y la segunda máscara, comprende reasignar los pixeles del querógeno al espacio de poro en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la primera máscara y reasignando los pixeles del mineral al querógeno en las primeras imágenes bidimensionales analizadas por base utilizando la segunda máscara.