WO2023068631A1 - 높은 분별력을 가지는 tem sadp 영상 생성 시스템 및 방법 - Google Patents

높은 분별력을 가지는 tem sadp 영상 생성 시스템 및 방법 Download PDF

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라문수
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이현지
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Definitions

  • the present invention relates to a TEM SADP image generation system and method having high discrimination by adaptively responding to input parameters.
  • a ringing effect occurs due to a discontinuous point of a light source, a HOLZ (High Order Laue Zone) is included in a diffraction pattern, or a diffraction pattern with blurry diffraction points is generated.
  • HOLZ High Order Laue Zone
  • the SADP image generated in the prior art for example, the virtual SADP image generated by the JEMS or Condor program, is similar to that shown in FIG.
  • a HOLZ pattern was included, or a blurry diffraction point was included as shown in FIG. 4 , or a ringing effect was generated as shown in FIG. 5 .
  • the present invention is to provide a system and method for generating a TEM SADP image having high discriminative power by adaptively responding to input parameters.
  • the present invention is to provide a system and method for generating a virtual diffraction pattern image that can be used in a TEM.
  • the present invention is to provide a technique capable of preventing a ringing effect, a HOLZ, or a blurry diffraction point from being included in a diffraction pattern image.
  • the present invention provides a technique capable of generating a diffraction pattern image by mathematically analyzing parameters input by a user.
  • the present invention is to provide a computing device capable of fast processing by utilizing CPU parallel processing or GPGPU.
  • the present invention provides a technique utilizing an image processing technique such as gamma correction.
  • the present invention is to provide a technique for utilizing a SADP image generated in response to an input parameter adaptively.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of preventing a phenomenon in which a material is destroyed by a large amount of scanning beam output.
  • a diffraction pattern image generation system generates a sample using at least one of a lattice constant, a relative position of an atom in a unit cell, and a positive axis parameter. wealth; a vector generator for generating a reciprocal lattice vector corresponding to the unit cell; a light source generating unit that obtains the brightness of electron beams reaching the atoms in the generated sample; and a diffraction pattern generating unit generating a virtual diffraction pattern image using the generated reciprocal lattice vector, the position of an atom in the sample, and the obtained brightness of the electron beam.
  • a diffraction pattern image generating system includes a sample generating unit generating a slab-shaped sample using parameters input by a user; and a diffraction pattern generating unit generating a diffraction pattern image using parameters obtained by analyzing the generated sample.
  • the sample generator adaptively determines the number of layers of the slab according to the lattice constant and the positive axis parameter among the input parameters.
  • a diffraction pattern image generating system includes a sample generating unit generating a slab-shaped sample using parameters input by a user; a light source generating unit that obtains the brightness of an electron beam reaching atoms in the sample by using the input shape and intensity of the light source; and a diffraction pattern generating unit generating a virtual diffraction pattern image by using the positions of atoms in the sample and the obtained brightness of the electron beam.
  • the shape of the light source and the intensity of the light source are adaptively changed according to the size of the input slab or the size of the diffraction pattern image in order to prevent the ringing effect of the diffraction pattern that may occur from the discontinuous point of the light source.
  • a computer-readable recording medium recording program code according to an embodiment of the present invention, wherein the program code generates a sample using at least one of a lattice constant, a relative position of an atom in a unit cell, and a positive axis parameter. ; generating a reciprocal lattice vector that meets the Eward sphere corresponding to the unit cell; obtaining the brightness of electron beams reaching atoms in the sample using the input shape and intensity of the light source; and generating a virtual diffraction pattern image using the generated reciprocal lattice vector, atomic positions in the sample, and the obtained brightness of the electron beam, wherein the diffraction pattern image is a TEM SADP image am.
  • the TEM SADP image generation system and method according to the present invention adaptively responds to input parameters to prevent a phenomenon in which a High Order Laue Zone (HOLZ) is included in a diffraction pattern or a diffraction pattern with blurred diffraction points is generated, and discontinuous points of a light source It is possible to prevent the ringing effect of the diffraction pattern that may occur from HOLZ.
  • HOLZ High Order Laue Zone
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of an actual TEM SADP image.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a virtual SADP image generated by a JEMS program.
  • 3 is a diagram illustrating a SADP image including a HOLZ pattern.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a SADP image including a blurred diffraction point pattern.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a SADP image including a ringing effect.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of a TEM SADP image generating system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a SADP image in which the ringing effect has disappeared, generated using the TEM SADP image generation method of the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of lattice constants of a material belonging to a cubic system.
  • FIG. 9 is a diagram showing an example of lattice constants of a material belonging to a hexagonal system.
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between an electron beam, an Eward sphere, a reciprocal lattice, and a diffraction pattern.
  • FIG. 11 is a diagram showing before and after aligning unit cells.
  • FIG. 12 is a diagram showing the result of making a slab-shaped sample using a unit cell aligned with the positive axis according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a diagram showing an example of a diffraction pattern generated by the TEM SADP image generating system of the present invention.
  • the present invention relates to a system and method for generating a TEM (Transmission Electron Microscope) SADP (Selected Area Diffraction Pattern) image having high discrimination ability by adaptively responding to an input parameter, TEM SADP image of excellent quality that can be discriminated against the ringing effect of diffraction patterns that can occur from can create
  • TEM Transmission Electron Microscope
  • SADP Select Area Diffraction Pattern
  • the present invention can provide SADP images with a program without actually scanning electron beams to prevent the material from being destroyed. Accordingly, the SADP image generated in this way can be used in various fields.
  • FIG. 6 is a block diagram schematically showing the configuration of a TEM SADP image generating system according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is an illustrated drawing.
  • the TEM SADP image generation system adaptively responds to the input parameters to generate a SADP image in which the ringing effect of the diffraction pattern, the phenomenon included in the HOLZ diffraction pattern, and the phenomenon including blurry diffraction points do not occur.
  • This TEM SADP image generating system generally includes a parameter setting unit 600, a sample generator 602, an HKL vector generator 604, a light source generator 606, a diffraction pattern generator 608, and their operations. It may include a control unit (not shown) for controlling.
  • the TEM SADP image generating system may be one device, for example, a server, or may be collectively referred to as a computing device.
  • the parameter setting unit 600 may set parameters for SADP image generation. For example, the parameter setting unit 600 may set a parameter by receiving a user's input.
  • the parameter setting unit 600 is configured to determine a lattice constant, a relative position of an atom in a unit cell, a zone axis, a wavelength and intensity of an electron beam, a camera distance, a diffraction pattern image size, and the like. Parameters can be set. All of these parameters may be input by the user, and other parameters may be automatically generated when the user partially inputs them.
  • the sample generator 602 may generate a slab-shaped sample using the relative positions of atoms in the unit cell and the positive axis parameters.
  • the slab shape may mean a thin plate shape.
  • the resulting sample is not limited to the slab type.
  • the HKL vector generator 604 may generate a reciprocal lattice vector that meets the virtual Eward sphere.
  • the reciprocal lattice may be a parameter automatically generated by using a specific program according to the unit cell set by the parameter setting unit 600 .
  • the light source generator 606 may calculate relative brightness of electron beams reaching each atom in the sample.
  • the diffraction pattern generation unit 608 may generate a virtual SADP image by accumulating diffraction generated from interactions between all atoms and electrons included in the sample.
  • the set parameters, the reciprocal lattice vector, and the relative brightness of electron beams reaching atoms may be used.
  • the TEM SADP image generation system of the present embodiment adaptively generates a virtual SADP image in response to various input parameters, but the SADP image has a ringing effect, a phenomenon in which a HOLZ pattern is included in a diffraction pattern, and a blurry diffraction point diffraction A phenomenon included in the pattern may not occur.
  • the TEM SADP image generation system can generate SADP images at high speed by utilizing parallel processing or GPGPU.
  • the TEM SADP image generating system can generate a large amount of virtual SADP images at high speed, and the generated SADP images may be substantially the same as actual SADP images.
  • parameters input by the user have been specifically mentioned above, the parameters are not limited as long as a sample is generated using the parameters input by the user.
  • the TEM SADP image generating system includes a sample generator for generating a slab-type sample using parameters input by a user, and an electron beam reaching atoms in the sample using the input shape and intensity of the light source. It may include a light source generator for obtaining brightness and a diffraction pattern generator for generating a virtual diffraction pattern image using the atomic positions in the sample and the obtained brightness of the electron beam.
  • the reciprocal lattice vector, the brightness of the electron beam, and the diffraction pattern may be generated by mathematically applying parameters input by the user. A detailed explanation of this will be given later.
  • parameters may be extracted from an actual SADP image and a virtual TEM SADP image may be generated using the extracted parameters. That is, the TEM SADP image generating system may generate a plurality of virtual TEM SADP images based on actual SADP images.
  • the number of layers of the slab, the reciprocal lattice vector, and the brightness of the electron beam are not fixed, and may be adaptively changed according to parameters input by the user or parameters extracted from the actual SADP image. A detailed explanation of this will be given later.
  • FIG. 8 is a diagram showing an example of lattice constants of a material belonging to a cubic system.
  • 9 is a diagram showing an example of the lattice constant of a material belonging to the hexagonal system
  • FIG. 10 is a diagram showing the relationship between an electron beam, an Eward sphere, a reciprocal lattice, and a diffraction pattern
  • FIG. 11 is a unit It is a diagram showing before and after aligning the grid.
  • 12 is a view showing the result of making a slab-shaped sample using a unit cell aligned with the positive axis according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 13 is a diagram showing the diffraction generated by the TEM SADP image generating system of the present invention It is a drawing showing an example of a pattern.
  • the parameter setting unit 600 may set parameters such as a lattice constant, a relative position of an atom in a unit lattice, a positive axis, a wavelength and intensity of an electron beam, a camera distance, and a size of a diffraction pattern image. These parameters may be input by the user or extracted from actual SADP images.
  • the lattice constant and the relative position of the atoms in the unit cell may be input in the form of a file such as CIF (Crystallography Information File), FHI-aims, or XYZ.
  • CIF Crystalography Information File
  • FHI-aims FHI-aims
  • XYZ XYZ
  • the sample generating unit 602 may generate a slab-shaped sample using input lattice constants, relative positions of atoms in the unit cell, and parameters for the positive axis.
  • the relative positions of atoms in the unit cell can be represented as shown in Table 1 below when the three-dimensional space in the unit cell is expressed as between 0 and 1.
  • the sample generating unit 602 may generate a slab-shaped sample as shown in FIG. 12 by aligning the unit cell so that the direction of the electron beam and the lattice plane corresponding to the positive axis are perpendicular to each other.
  • the sample in the form of a slab may mean a structure in which unit cells are arranged in a plate shape.
  • a cubic material was produced, but a hexagonal material may also be produced in the same manner.
  • the Rodrigues formula can be used to align the direction of the electron beam and the positive axis, which can be expressed as a 3-dimensional vector.
  • the sample generator 602 can adaptively determine the number of layers of the slab according to the input lattice constant and positive axis parameter to prevent the generation of a diffraction pattern in which the HOLZ is included in the diffraction pattern or the diffraction point is blurred. there is. Unit lattices may be aligned on the layers of the slab determined in this way. As a result, the number of layers of a slab may vary according to parameters input by the user, even if the same material is used.
  • the HKL vector generator 604 may generate a reciprocal lattice vector that meets the virtual Eward sphere. Diffraction may occur at a reciprocal lattice meeting the Eward sphere, and thus, a reciprocal lattice where diffraction occurs may be detected in order to obtain a diffraction pattern.
  • the reciprocal lattice may be a parameter automatically generated by using a specific program or equations according to the unit cell set by the parameter setting unit 600 .
  • the HKL vector generator 604 uses the image coordinates (x,y) separated by a predetermined distance (d) from the origin where the electron beam is located and the wavelength ( ⁇ ) of the electron beam to use the reciprocal lattice vector h(x,y). ), k (x, y), l (x, y) can be calculated by Equations 1 and 2 below.
  • Equation 1 ⁇ can be obtained if the image coordinates (x,y), the wavelength ( ⁇ ), and the distance (d) from the origin where the electron beam is located are known. Using the obtained ⁇ , the reciprocal lattice vector [h (x,y), k(x,y), l(x,y)] can be automatically obtained.
  • the light source generator 606 may obtain the brightness of the electron beam reaching each atom in the sample by receiving the shape and intensity of the light source as inputs.
  • the shape of the light source may be flat or may have a 2D Gaussian shape based on a lattice plane perpendicular to the direction of the electron beam.
  • IO represents the intensity of the light source.
  • Equation 4 the brightness of the electron beam reaching each atom is expressed in Equation 4 below.
  • ⁇ x means the standard deviation along the x-axis
  • ⁇ y represents the standard deviation along the y-axis
  • Equation 5 the brightness of an electron beam reaching each atom is expressed in Equation 5 below.
  • ⁇ z means the standard deviation along the z-axis.
  • the light source generating unit 606 may utilize a 3D Gaussian to create a continuous light source shape.
  • 3 ⁇ of the Gaussian can be set to be smaller than the width, length, and height of the sample so that a discontinuity does not occur at the edge of the sample.
  • the light source generating unit 606 simultaneously utilizes the 2D Gaussian and the exponential decay function to remove discontinuities that may occur in the horizontal and vertical directions of the sample with the 2D Gaussian, and the exponential decay function with the sample.
  • a method of removing discontinuities that may occur in the height direction of can be used.
  • ⁇ d represents the parameter of exponential decay.
  • the size and shape of the light source generated by the light source generator 606 may be adaptively varied according to the size of the input slab and the size of the diffraction pattern image, and as a result, diffraction that may occur from the discontinuity of the light source It is possible to prevent the ringing effect of the pattern, which is shown in FIG. 7 . That is, the light source generator 606 may adaptively change and use the size and shape of the light source according to the input size of the slab and the size of the diffraction pattern image in order to prevent the ringing effect of the diffraction pattern.
  • the diffraction pattern generator 608 uses the reciprocal lattice vectors [h(x,y), k(x,y), l(x,y)] obtained by the HKL vector generator 604, the positions of atoms in the sample and the light source.
  • the accumulated diffraction pattern (F(h,k,l)) can be calculated as shown in Equation 7 using the brightness (I(x j ,y j ,z j )) of the electron beam obtained by the generation unit 606. there is.
  • f oj (h,k,l) means the scattering factor of the j-th atom. This scattering factor may vary depending on the type of atom.
  • the diffraction pattern generation unit 608 may generate a diffraction pattern image by calculating a maximum value of the accumulated diffraction patterns and linearly normalizing the accumulated diffraction patterns based on the calculated maximum value.
  • the diffraction pattern generation unit 608 may generate a diffraction pattern image by performing nonlinear normalization using an image processing technique such as gamma correction.
  • an image processing technique such as gamma correction.
  • CPU parallel processing or GPGPU General Purpose computing on Graphics Processing Unit
  • the SADP image generation system of this embodiment uses the reciprocal lattice vector, the position of atoms in the sample, and the brightness of the electron beam to prevent the ringing effect, the phenomenon in which the HOLZ is included in the diffraction pattern, and the phenomenon in which a diffraction pattern with blurred diffraction points is generated. SADP images can be created.
  • each component can be identified as each process.
  • the process of the above-described embodiment can be easily grasped from the viewpoint of components of the device.
  • the technical contents described above may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer readable medium.
  • the computer readable medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program commands recorded on the medium may be specially designed and configured for the embodiments or may be known and usable to those skilled in computer software.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, and magnetic media such as floptical disks.
  • - includes hardware devices specially configured to store and execute program instructions, such as magneto-optical media, and ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include high-level language codes that can be executed by a computer using an interpreter, as well as machine language codes such as those produced by a compiler.
  • a hardware device may be configured to act as one or more software modules to perform the operations of the embodiments and vice versa.

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Abstract

입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 높은 분별력을 가지는 TEM SADP 영상 생성 시스템 및 방법이 개시된다. 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치와 정대축 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 시료를 생성하는 시료 생성부, 상기 단위 격자에 대응하는 역격자 벡터를 생성하는 벡터 생성부, 상기 생성된 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부 및 상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함한다.

Description

높은 분별력을 가지는 TEM SADP 영상 생성 시스템 및 방법
본 발명은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 높은 분별력을 가지는 TEM SADP 영상 생성 시스템 및 방법에 관한 것이다.
TEM(Transmission Electron Microscope) SADP(Selected Area Diffraction Pattern) 영상을 생성하는 기존 기술은 실제 TEM 기기로 촬영한 SADP와 유사하지 않거나 많은 시간을 필요로 하였다.
또한, SADP 영상 과정에서 광원의 불연속점으로 인한 링잉 효과가 발생하거나 HOLZ(High Order Laue Zone)가 회절 패턴에 포함되거나 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 현상이 발생하는 문제점이 발생하였다.
예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같은 실제 TEM SADP 영상과 생성된 SADP 영상이 유사해야 하지만, 종래 기술에서 생성된 SADP 영상, 예를 들어 JEMS 또는 Condor 프로그램으로 생성된 가상의 SADP 영상은 도 3에 도시된 바와 같이 HOLZ 패턴이 포함되거나 도 4에 도시된 바와 같이 흐릿한 회절점이 포함되거나 도 5에 도시된 바와 같이 링잉 효과가 발생되었다.
본 발명은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 높은 분별력을 가지는 TEM SADP 영상 생성 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 TEM에서 이용할 수 있는 가상의 회절 패턴 영상 생성 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
게다가, 본 발명은 회절 패턴 영상에서 링잉 효과, HOLZ가 포함되거나 흐릿한 회절점이 포함되는 현상을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명은 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 수학적으로 해석하여 회절 패턴 영상을 생성할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 CPU 병렬 처리 또는 GPGPU를 활용하여 빠르게 처리할 수 있는 컴퓨팅 장치를 제공하는 것이다.
게다가, 본 발명은 감마 보정과 같은 영상 처리 기법을 활용하는 기술을 제공하는 것이다.
더욱이, 본 발명은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 생성된 SADP 영상을 활용하는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명은 많은 주사빔 출력으로 소재가 파괴되는 현상을 방지할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 회절 패턴 영상 생성 시스템은 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치와 정대축 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 시료를 생성하는 시료 생성부; 상기 단위 격자에 대응하는 역격자 벡터를 생성하는 벡터 생성부; 상기 생성된 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부; 및 상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 회절 패턴 영상 생성 시스템은 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성하는 시료 생성부; 및 상기 생성된 시료를 분석함에 의해 획득된 파라미터들을 이용하여 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함한다. 여기서, 상기 시료 생성부는 상기 입력된 파라미터들 중 격자 상수와 정대축 파라미터에 따라 slab의 층수를 적응적으로 결정한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 회절 패턴 영상 생성 시스템은 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성하는 시료 생성부; 입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부; 및 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함한다. 여기서, 상기 광원의 불연속점으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지하도록 상기 광원의 형태와 상기 광원의 세기가 입력된 slab의 크기 또는 회절 패턴 영상의 크기에 따라 적응적으로 가변된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 있어서, 상기 프로그램 코드는 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치와 정대축 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 시료를 생성하는 단계; 상기 단위 격자에 대응하는 Eward sphere와 만나는 역격자 벡터를 생성하는 단계; 입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 단계; 및 상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 단계를 포함하는 방법을 수행하기 위해 사용되며, 상기 회절 패턴 영상은 TEM SADP 영상이다.
본 발명에 따른 TEM SADP 영상 생성 시스템 및 방법은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 HOLZ(High Order Laue Zone)가 회절 패턴에 포함되거나 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 현상을 방지하며, 광원의 불연속점으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지할 수 있다.
도 1은 실제 TEM SADP 영상의 일 예를 도시한 도면이다.
도 2는 JEMS 프로그램으로 생성된 가상의 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 3은 HOLZ 패턴이 포함된 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 4는 흐릿한 회절점 패턴이 포함된 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 5는 링잉 효과가 포함된 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM SADP 영상 생성 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 7은 본 발명의 TEM SADP 영상 생성 방법을 이용하여 생성된 링잉 효과가 사라진 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 8은 입방정계(cubic system)에 속한 소재의 격자 상수의 일 예를 도시한 도면이다.
도 9는 육방정계(hexagonal system)에 속한 소재의 격자 상수의 일 예를 도시한 도면이다.
도 10은 전자빔, Eward sphere, 역격자 및 회절 패턴 사이의 관계를 도시한 도면이다.
도 11은 단위 격자를 정렬하기 전과 후를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 정대축과 정렬한 단위 격자를 이용하여 slab 형태의 시료를 만든 결과를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 TEM SADP 영상 생성 시스템에 의해 생성된 회절 패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
본 발명은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 높은 분별력을 가지는 TEM(투과 전자 현미경, Transmission Electron Microscope) SADP(제한 시야 회절 패턴, Selected Area Diffraction Pattern) 영상 생성 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 광원의 불연속점으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과(ringing effect), HOLZ(High Order Laue Zone)가 회절 패턴에 포함되는 현상 및 흐릿한 회절점이 회절 패턴에 포함되는 현상이 발생되지 않는 분별력 있는 우수한 품질의 TEM SADP 영상을 생성할 수 있다.
소재의 특성을 파악하기 위하여 TEM을 통해 전자빔을 소재로 주사하여 SADP 영상을 획득하는데, 전자빔 출력 횟수가 많아지면 상기 소재가 파괴될 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 소재의 파괴를 방지할 수 있도록 실제 전자빔을 주사하지 않고 프로그램으로 SADP 영상을 제공할 수 있다. 따라서, 이렇게 생성된 SADP 영상을 다양한 분야에 활용할 수 있다.
이하, 본 발명의 다양한 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상술하겠다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 TEM SADP 영상 생성 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이며, 도 7은 본 발명의 TEM SADP 영상 생성 방법을 이용하여 생성된 링잉 효과가 사라진 SADP 영상을 도시한 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 실시예의 TEM SADP 영상 생성 시스템은 입력 파라미터에 적응적으로 대응하여 회절 패턴의 링잉 효과, HOLZ 회절 패턴에 포함되는 현상, 흐릿한 회절점이 포함되는 현상 등이 발생하지 않는 SADP 영상을 생성할 수 있다.
이러한 TEM SADP 영상 생성 시스템은 파라미터 설정부(600), 시료 생성부(602), HKL 벡터 생성부(604), 광원 생성부(606), 회절 패턴 생성부(608) 및 이들의 동작을 전반적으로 제어하는 제어부(미도시)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 하나의 장치일 수 있으며, 예를 들어 서버일 수 있고, 컴퓨팅 장치로 통칭될 수도 있다.
파라미터 설정부(600)는 SADP 영상 생성을 위한 파라미터를 설정할 수 있다. 예를 들어, 파라미터 설정부(600)는 사용자의 입력을 받아 파라미터를 설정할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 파라미터 설정부(600)는 격자 상수(lattice constant), 단위 격자 내 원자의 상대적 위치, 정대축(zone axis), 전자빔의 파장 및 세기, 카메라 거리, 회절 패턴 영상 크기 등의 파라미터를 설정할 수 있다. 이들 파라미터들은 상기 사용자에 의해 전부 입력될 수도 있고, 상기 사용자가 일부 입력하면 다른 파라미터는 자동으로 생성될 수도 있다.
시료 생성부(602)는 단위 격자 내 원자의 상대적 위치 및 정대축 파라미터를 이용하여 slab 형태의 시료를 생성할 수 있다. 여기서, slab 형태는 얇은 판 형태를 의미할 수 있다. 물론, 생성되는 시료는 slab 형태로 제한되는 것은 아니다.
HKL 벡터 생성부(604)는 가상의 Eward sphere와 만나는 역격자(reciprocal lattice) 벡터를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 역격자는 파라미터 설정부(600)에 의해 설정된 단위 격자에 따라 특정 프로그램을 이용함에 의해 자동으로 생성되는 파라미터일 수 있다.
광원 생성부(606)는 시료 내 각 원자에 도달하는 전자빔의 상대적 밝기를 계산할 수 있다.
회절 패턴 생성부(608)는 시료에 포함된 모든 원자와 전자 사이의 상호 작용에서 발생된 회절을 누적하여 가상의 SADP 영상을 생성할 수 있다. 이 과정에서 상기 설정된 파라미터들, 역격자 벡터 및 원자에 도달하는 전자빔의 상대적 밝기 등이 사용될 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 TEM SADP 영상 생성 시스템은 다양한 입력 파라미터에 대응하여 적응적으로 가상의 SADP 영상을 생성하되, 상기 SADP 영상에는 링잉 효과, HOLZ 패턴이 회절 패턴에 포함되는 현상 및 흐릿한 회절점이 회절 패턴에 포함되는 현상이 발생하지 않을 수 있다.
또한, 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 병렬 처리 또는 GPGPU를 활용하여 빠른 속도로 SADP 영상을 생성할 수 있다.
즉, 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 빠른 속도로 다량의 가상 SADP 영상들을 생성할 수 있으며, 상기 생성된 SADP 영상들은 실제 SADP 영상과 거의 동일할 수 있다.
한편, 위에서는 사용자에 의해 입력되는 파라미터들을 특정적으로 언급하였으나, 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 시료를 생성하는 한 파라미터들은 제한되지 않는다.
즉, 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성하는 시료 생성부, 입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부 및 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함할 수 있다.
한편, 역격자 벡터, 전자빔의 밝기 및 회절 패턴은 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 수학적으로 적용시켜 생성될 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
또한, TEM SADP 영상을 생성하기 위하여 사용자가 파라미터들을 입력하였지만, 실제 SADP 영상에서 파라미터들을 추출하고, 상기 추출된 파라미터들을 이용하여 가상의 TEM SADP 영상을 생성할 수도 있다. 즉, 상기 TEM SADP 영상 생성 시스템은 실제 SADP 영상을 기준으로 하여 다수의 가상 TEM SADP 영상을 생성할 수 있다.
게다가, 상기 slab의 층 수, 상기 역격자 벡터 및 상기 전자빔의 밝기 등은 고정적이지 않으며, 상기 사용자가 입력한 파라미터 또는 상기 실제 SADP 영상으로부터 추출된 파라미터에 따라 적응적으로 변화할 수 있다. 이에 대한 자세한 설명은 후술하겠다.
이하, TEM SADP 영상 생성 과정을 첨부된 도면들을 참조하여 구체적으로 살펴보겠다.
도 8은 입방정계(cubic system)에 속한 소재의 격자 상수의 일 예를 도시한 도면이다. 도 9는 육방정계(hexagonal system)에 속한 소재의 격자 상수의 일 예를 도시한 도면이고, 도 10은 전자빔, Eward sphere, 역격자 및 회절 패턴 사이의 관계를 도시한 도면이며, 도 11은 단위 격자를 정렬하기 전과 후를 도시한 도면이다. 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 정대축과 정렬한 단위 격자를 이용하여 slab 형태의 시료를 만든 결과를 도시한 도면이며, 도 13은 본 발명의 TEM SADP 영상 생성 시스템에 의해 생성된 회절 패턴의 일 예를 도시한 도면이다.
파라미터 설정부(600)는 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치, 정대축, 전자빔의 파장 및 세기, 카메라 거리, 회절 패턴 영상의 크기 등의 파라미터를 설정할 수 있다. 이러한 파라미터들은 사용자에 의해 입력될 수도 있고 실제 SADP 영상으로부터 추출될 수도 있다.
이 때, 상기 격자 상수 및 상기 단위격자 내 원자의 상대적 위치는 CIF(Crystallography Information File), FHI-aims, XYZ와 같은 파일 형태로 입력될 수 있다.
시료 생성부(602)는 입력된 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치 및 정대축에 대한 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성할 수 있다.
구체적으로는, 상기 격자 상수는 격자 벡터의 크기 a, b, c와 격자 벡터 사이의 각도 α, β, γ의 6개의 변수로 구성될 수 있다. 도 8과 같이 a=b=c, α=β=γ=90°이면 해당 물질은 입방정계에 속하며, 도 9와 같이 a=b≠c, α=β=90°, γ=120°이면 해당 물질은 육방정계에 속한다.
상기 단위 격자 내 원자의 상대적 위치는 단위격자 내 3차원 공간을 0과 1사이로 표현했을 때, 하기 표 1과 같이 나타낼 수 있다.
(입방정계에 속하는 LiAl 소재의 단위 격자 내 원자의 상대적 위치)
원자기호 상대적 위치
x축 y축 z축
Li 0.0000 0.0000 0.5000
Al 0.0000 0.0000 0.0000
시료 생성부(602)는 도 11에 도시된 바와 같이 전자빔의 방향과 정대축과 대응하는 격자면이 수직하도록 단위 격자를 정렬하여 도 12에 도시된 바와 같은 slab 형태의 시료를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 slab 형태의 시료는 단위 격자들이 판 형태로 배열되는 구조를 의미할 수 있다. 도 12에서는 입방정계의 소재를 생성하였지만, 육방정계의 시료도 동일한 방식으로 생성할 수 있다. 이 때, 3차원 벡터로 나타낼 수 있는 전자빔의 방향과 정대축을 정렬하기 위하여 Rodrigues formula를 사용할 수 있다.
일 실시예에 따르면, slab의 층 수를 입력된 격자 상수와 정대축 파라미터에 따라 적응적으로 결정하여 HOLZ가 회절 패턴에 포함되는 형상이나 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 현상을 방지할 수 있다.
즉, 시료 생성부(602)는 HOLZ가 회절 패턴에 포함되는 형상이나 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 것을 방지하도록, 입력된 격자 상수와 정대축 파라미터에 따라 slab의 층 수를 적응적으로 결정할 수 있다. 이렇게 결정된 slab의 층들에 단위 격자들이 정렬될 수 있다. 결과적으로, 동일한 소재이더라도 사용자에 의해 입력된 파라미터들에 따라 slab의 층 수가 달라질수 있다.
HKL 벡터 생성부(604)는 도 10에 도시된 바와 같이 가상의 Eward sphere와 만나는 역격자 벡터를 생성할 수 있다. 상기 Eward sphere와 만나는 역격자에서 회절이 발생할 수 있으며, 따라서 회절 패턴을 구하기 위하여 회절이 발생하는 역격자를 검출할 수 있다. 여기서, 상기 역격자는 파라미터 설정부(600)에 의해 설정된 단위 격자에 따라 특정 프로그램 또는 수학식들을 이용함에 의해 자동으로 생성되는 파라미터일 수 있다.
구체적으로는, HKL 벡터 생성부(604)는 전자빔이 위치한 원점으로부터 기설정 거리(d)만큼 떨어진 영상 좌표(x,y)와 전자빔의 파장(λ)을 이용하여 역격자 벡터 h(x,y), k(x,y), l(x,y)를 하기 수학식 1 및 수학식 2로 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000001
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000002
수학식 1에서 보여지는 바와 같이 영상 좌표(x,y), 파장(λ) 및 전자빔이 위치한 원점으로부터의 거리(d)를 알고 있으면 χ를 구할 수 있으며, 구해진 χ를 이용하면 역격자 벡터[h(x,y), k(x,y), l(x,y)]가 자동으로 구해질 수 있다.
광원 생성부(606)는 광원의 형태와 광원의 세기를 입력으로 받아 시료 내 각 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구할 수 있다. 이 때, 광원의 형태는 전자빔의 방향과 수직한 격자면을 기준으로 평평할 수도 있고 2D Gaussian 형태를 가질 수도 있다.
시료 내 원자의 3차원 위치를 (xj, yj, zj)라 했을 때, 평평한 광원의 형태를 가정하면 각 원자에 도달하는 전자빔의 밝기는 하기 수학식 3과 같다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000003
여기서, IO는 광원의 세기를 나타낸다.
2D Gaussian 광원의 형태를 가정하면 각 원자에 도달하는 전자빔의 밝기는 하기 수학식 4와 같다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000004
여기서, σx는 x축으로의 표준편차를 의미하며, σy는 y축으로의 표준편차를 나타낸다.
3D Gaussian 광원의 형태를 가정하면 각 원자에 도달하는 전자빔의 밝기는 하기 수학식 5와 같다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000005
여기서, σz는 z축으로의 표준편차를 의미한다.
광원 생성부(606)에서는 연속적인 광원 형태를 만들기 위해 3차원 Gaussian을 활용할 수 있다. 이때, Gaussian의 3σ를 시료의 가로, 세로, 높이보다 작게 설정하여 시료의 가장자리에서 불연속점이 생기지 않게 설정할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 광원 생성부(606)는 2차원 Gaussian과 exponential decay 함수를 동시에 활용하여 2차원 Gaussian으로는 시료의 가로, 세로 방향에서 발생할 수 있는 불연속점을 제거하고 exponential decay 함수로는 시료의 높이 방향에서 발생할 수 있는 불연속점을 제거하는 방법을 사용할 수도 있다.
한편, 전자빔의 방향 기준으로 exponential decay를 적용하여 전자빔이 시료를 통과하면서 떨어지는 밝기를 모사할 수 있다. Exponential decay가 적용된 광원 은 하기 수학식 6과 같이 정의할 수 있다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000006
여기서, λd는 exponential decay의 파라미터를 나타낸다.
광원 생성부(606)에서 생성한 광원의 크기와 형태는 입력된 slab의 크기와 회절 패턴 영상의 크기 등에 따라 적응적으로 가변될 수 있으며, 그 결과 광원의 불연속점(discontinuity)으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지할 수 있고, 이는 도 7에서 보여진다. 즉, 광원 생성부(606)는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지하기 위하여 광원의 크기와 형태를 입력된 slab의 크기와 회절 패턴 영상의 크기에 따라 적응적으로 가변시켜 사용할 수 있다.
회절 패턴 생성부(608)는 HKL 벡터 생성부(604)에 의해서 구해진 역격자 벡터[h(x,y), k(x,y), l(x,y)], 시료 내 원자 위치 및 광원 생성부(606)에서 획득한 전자빔의 밝기(I(xj,yj,zj))를 이용하여 하기 수학식 7과 같이 누적된 회절 패턴(F(h,k,l))을 계산할 수 있다.
Figure PCTKR2022015357-appb-img-000007
여기서, foj (h,k,l)은 j번째 원자의 산란 인자(scattering factor)를 의미한다. 이 산란 인자는 원자의 종류에 따라 다를 수 있다.
이어서, 회절 패턴 생성부(608)는 누적된 회절 패턴의 최대값을 계산하고, 상기 계산된 최대값을 기준으로 상기 누적된 회절 패턴을 선형적으로 정규화하여 회절 패턴 영상을 생성할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 회절 패턴 생성부(608)는 감마 보정(gamma correction)과 같은 영상처리 기법을 사용하여 비선형적으로 정규화하여 회절 패턴 영상을 생성할 수도 있다. 이 때, 회절 패턴 생성부(608)에서 시료에 포함된 각각의 원자들과 전자의 상호작용으로부터 발생하는 회절은 독립적으로 계산할 수 있기 때문에 CPU 병렬처리 혹은 GPGPU(General Purpose computing on Graphics Processing Unit)를 활용하여 빠르게 계산할 수 있다. 이렇게 생성된 SADP 영상은 도 13에서 보여진다. 도 13에서 보여지는 바와 같이 SADP 영상에 링잉 효과, HOLZ가 회절 패턴에 포함되는 현상 및 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 발생하지 않는다.
한편, 회절 패턴 생성부(608)는 누적된 회절값들을 SADP 영상으로 만들기 위해 다양한 함수를 적용할 수 있다. 예를 들어, 회절 패턴 생성부(608)는 선형 함수를 적용하여 회절 패턴을 생성할 수도 있고, Vo=AVi γ와 같이 감마 보정에서 사용되는 함수를 사용하여 회절 패턴을 생성할 수 있다.
정리하면, 본 실시예의 SADP 영상 생성 시스템은 역격자 벡터, 시료 내 원자의 위치 및 전자빔의 밝기를 이용하여 링잉 효과, HOLZ가 회절 패턴에 포함되는 현상 및 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 현상을 방지하는 SADP 영상을 생성할 수 있다.
한편, 전술된 실시예의 구성 요소는 프로세스적인 관점에서 용이하게 파악될 수 있다. 즉, 각각의 구성 요소는 각각의 프로세스로 파악될 수 있다. 또한 전술된 실시예의 프로세스는 장치의 구성 요소 관점에서 용이하게 파악될 수 있다.
또한 앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (17)

  1. 격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치와 정대축 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 시료를 생성하는 시료 생성부;
    상기 단위 격자에 대응하는 역격자 벡터를 생성하는 벡터 생성부;
    상기 생성된 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부; 및
    상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 격자 상수, 상기 단위 격자 내 원자의 상대적 위치, 상기 정대축 파라미터, 상기 전자빔의 파장, 회절 패턴 영상의 크기를 설정하는 파라미터 설정부를 더 포함하되,
    상기 파라미터 설정부에 의해 설정된 파라미터들은 사용자에 의해 입력되는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회절 패턴 영상은 TEM(Transmission Electron Microscope) SADP(Selected Area Diffraction Pattern) 영상인 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 시료 생성부는 상기 정대축의 방향과 상기 정대축과 대응하는 격자면이 수직하도록 상기 단위 격자를 배열하여 slab 형태의 시료를 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 시료 생성부는 상기 격자 상수와 상기 정대축에 따라 HOLZ(High Order Laue Zone)가 회절 패턴에 포함되거나 회절점이 흐릿한 회절 패턴이 생성되는 것을 방지하도록 slab의 층 수를 적응적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  6. 제5항에 있어서, slab의 층 수를 결정할 때, slab의 크기가 증가함에 따라 추후 회절 패턴 계산 과정에서 늘어나는 연산량을 고려하여 slab의 층 수를 적응적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 시스템.
  7. 제6항에 있어서, slab의 크기가 증가함에 따른 회절 패턴 계산 과정의 연산량 증가를 CPU 병렬처리 혹은 GPGPU(General Purpose computing on Graphics Processing Unit)를 사용하여 대응하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 벡터 생성부는 상기 전자빔이 위치한 원점으로부터 기설정 거리만큼 이격된 영상 좌표와 상기 전자빔의 파장을 이용하여 Eward sphere와 만나는 역격자 벡터를 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 광원 생성부는 입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 각 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  10. 제9항에 있어서, 상기 광원의 불연속점으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지하도록, 상기 광원의 형태와 상기 광원의 세기는 입력되는 slab의 크기와 회절 패턴 영상의 크기에 따라 적응적으로 가변되는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  11. 제3항에 있어서, 상기 회절 패턴 생성부는 상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 누적된 회절 패턴을 계산하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 회절 패턴 생성부는 상기 누적된 회절 패턴의 최대값을 계산하며, 상기 계산된 최대값을 기준으로 상기 누적된 회절 패턴을 선형적으로 정규화하여 상기 회절 패턴 영상을 생성하되,
    상기 회절 패턴 생성부는 상기 회절 패턴 영상에 감마 보정을 사용하여 회절 패턴 영상에 포함된 낮은 밝기의 회절점이 더 잘보이도록 변환하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  13. 제3항에 있어서, 상기 회절 패턴 생성부는 상기 구해진 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 누적된 회절 패턴을 계산하고, 상기 누적된 회절 패턴의 최대값을 계산하며, 상기 계산된 최대값을 기준으로 감마 보정을 사용하는 영상 처리 기법을 사용하여 비선형적으로 상기 누적된 회절 패턴을 정규화하여 상기 회절 패턴 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  14. 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성하는 시료 생성부; 및
    상기 생성된 시료를 분석함에 의해 획득된 파라미터들을 이용하여 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함하되,
    상기 시료 생성부는 상기 입력된 파라미터들 중 격자 상수와 정대축 파라미터에 따라 slab의 층 수를 적응적으로 결정하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 회절 패턴 생성부는 상기 시료에서 Eward sphere와 만나는 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 이용하여 상기 회절 패턴 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  16. 사용자에 의해 입력된 파라미터들을 이용하여 slab 형태의 시료를 생성하는 시료 생성부;
    입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 광원 생성부; 및
    상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 회절 패턴 생성부를 포함하되,
    상기 광원의 불연속점으로부터 발생할 수 있는 회절 패턴의 링잉 효과를 방지하도록 상기 광원의 형태와 상기 광원의 세기가 입력된 slab의 크기 또는 회절 패턴 영상의 크기에 따라 적응적으로 가변되는 것을 특징으로 하는 회절 패턴 영상 생성 시스템.
  17. 프로그램 코드를 기록한 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체에 있어서,
    상기 프로그램 코드는,
    격자 상수, 단위 격자 내 원자의 상대적 위치와 정대축 파라미터 중 적어도 하나를 이용하여 시료를 생성하는 단계;
    상기 단위 격자에 대응하는 Eward sphere와 만나는 역격자 벡터를 생성하는 단계;
    입력된 광원의 형태와 광원의 세기를 이용하여 상기 시료 내 원자에 도달하는 전자빔의 밝기를 구하는 단계; 및
    상기 생성된 역격자 벡터, 상기 시료 내 원자 위치 및 상기 구해진 전자빔의 밝기를 이용하여 가상의 회절 패턴 영상을 생성하는 단계를 포함하는 방법을 수행하기 위해 사용되며,
    상기 회절 패턴 영상은 TEM SADP 영상인 것을 특징으로 하는 기록매체.
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