实现扫描氦显微术(SHeM)的光度立体法以重建真实尺寸3D表面
摘要
扫描氦显微术(SHeM)通过热能、中性氦-4原子构成的针孔准直束实现空间和角分辨率的组合。本论文引入了一种新型3D成像模式“heliometric stereo”，通过适应光度立体算法实现真实尺寸3D表面重建。探索了使用SLA 3D打印的塑料用于SHeM针孔板，因为传统机械加工存在局限。FormLabs“Clear Resin”通过SLA打印证明适用于真空组件的快速原型制作，开发了确保真空兼容性的烘干方案。研究表明，这些塑料的再湿是一项持续数周的表面过程。开发用于单探测器和多探测器 setup 的3D图像重建 requires a real-space point tracking method。点跟踪方法 facilitate various materials 中的棱角测量，包括技术和生物晶体。它已成为SHeM成像协议中用于样品操纵器调试的核心部分。论文还详细描述了多探测器SHeM仪器，称为B-SHeM。虽然主要设计用于heliometric stereo重建，但该仪器 also enables 各种新的SHeM实验，例如混合物种束以探讨非弹性散射。本文实现的heliometric stereo方法激发了开发基于GPU的加速版内部蒙特卡罗基于射线追踪框架的开发，这是SHeM图像分析事实上的标准。GPU并行化 was explored as a method for decreasing simulation time and enabling previously inaccessible simulations involving complex scattering distributions and high resolution, realistic sample geometries. Preliminary testing on an analogous problem yielded a potential performance increase of up to 380 times。
引用
@article{arxiv.2403.17835,
title = {Implementing photometric stereo for scanning helium microscopy (SHeM) to reconstruct true-to-size 3D surfaces},
author = {Aleksandar Radic},
journal= {arXiv preprint arXiv:2403.17835},
year = {2024}
}
备注
Submitted for the degree of Master of Philosophy (MPhil) in Physics at the University of Cambridge in 2021. 110 pages, 75 figures