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Enhancing 3D Reconstruction Accuracy of FIB Tomography Data Using Multi‑voltage Images and Multimodal Machine Learning

引用

Nanomanufacturing and Metrology 2024年第1期7卷 48-60页

作者： trushal sardhara Alexander Shkurmanov Yong Li Lukas Riedel Shan Shi Christian J.Cyron Roland C.Aydin Martin Ritter Institute for Continuum and Material Mechanics Hamburg University of TechnologyHamburgGermany Electron Microscopy Unit Hamburg University of TechnologyHamburgGermany Institute of Materials Physics and Technology Hamburg University of TechnologyHamburgGermany Institute of Materials Mechanics Helmholtz-Zentrum HereonGeesthachtGermany Research Group of Integrated Metallic Nanomaterials Systems Hamburg University of TechnologyHamburgGermany Institute of Material Systems Modeling Helmholtz-Zentrum HereonGeesthachtGermany

FIB-SEM tomography is a powerful technique that integrates a focused ion beam(FIB)and a scanning electron microscope(SEM)to capture high-resolution imaging data of nanostructures.This approach involves collecting in-plane SEM imagesand using FIB to remove material layers for imaging subsequent planes,thereby producing image stacks.However,theseimage stacks in FIB-SEM tomography are subject to the shine-through effect,which makes structures visible from theposterior regions of the current plane.This artifact introduces an ambiguity between image intensity and structures in thecurrent plane,making conventional segmentation methods such as thresholding or the k-means algorithm insufficient.Inthis study,we propose a multimodal machine learning approach that combines intensity information obtained at differentelectron beam accelerating voltages to improve the three-dimensional(3D)reconstruction of nanostructures.By treatingthe increased shine-through effect at higher accelerating voltages as a form of additional information,the proposed methodsignificantly improves segmentation accuracy and leads to more precise 3D reconstructions for real FIB tomography data.

关键词： Multimodal machine learning Multi-voltage images FIB-SEM Overdeterministic systems 3D reconstruction FIB tomography

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