2023년 6월 23일
여기에서는 머신 비전 소프트웨어를 활용하여 TEM 이미징 중에 동적 프로세스를 안정화하는 동시에 각 이미지에 대한 여러 메타데이터 스트림을 탐색 가능한 타임라인으로 인덱싱하는 프로토콜을 제시합니다. 우리는 이 플랫폼이 실험 과정에서 전자 선량의 자동 보정 및 매핑을 가능하게 하는 방법을 보여줍니다.
이 기술은 모든 기술 수준의 사용자가 고성능 TEM 연구에 액세스할 수 있도록 개발되었습니다. 또한 과학적 발전에는 여러 연구자의 공동 노력이 필요하므로 성공적인 연구를 위해서는 크고 복잡한 데이터 세트를 공유하고 분석하는 효율적인 플랫폼이 필수적입니다 Operando 및 현장 연구는 TEM을 실시간 나노 실험실로 변환하여 연구자가 재료의 성장 특성을 제어하는 동적 나노 스케일 프로세스를 탐색할 수 있도록 합니다. 현장 TEM 연구의 가장 큰 과제 중 하나는 샘플의 고유 거동에서 빔 조사 효과를 분리하는 것입니다.
정확한 전자 선량 측정 및 추적이 필수적이지만 선량 관리 소프트웨어가 없으면 총 선량 또는 임계 선량이 아닌 전자 선량률만 측정할 수 있습니다. 복잡한 TEM 워크플로는 해당 이미지에 수동으로 정렬하고 인덱싱해야 하는 대규모 데이터 세트를 생성합니다. 시간이 많이 소요되는 이 공정에서는 이미징 조건 또는 샘플 환경 조정과 같은 주요 정보가 손실되어 분석 및 재현성이 복잡해질 수 있습니다. 우리는 실험 중에 생성된 이미지와 메타데이터를 수집하고 데이터가 풍부하고 검색 가능한 타임라인으로 인덱싱하는 머신 비전 워크플로를 개발했습니다.
계산 및 이미지 분석 알고리즘은 이미지 간의 변수를 계산하고, 보정을 적용하고, 숨겨진 추세를 식별할 수 있습니다. 새로운 메타데이터를 계산, 동기화 및 각 이미지에 인덱싱함으로써 다중 모드 분석이 갑자기 새로운 가능성이 되었습니다. 예를 들어, 제올라이트 이미지에 정확하게 축적된 선량 및 선량률 정보를 통해 수천 개의 이미지에서 샘플 손상을 정량적으로 평가할 수 있습니다.
우리는 결과에 접근하고 해석할 수 있도록 하고 실험 재현성을 개선함으로써 현장 TEM의 기능을 계속 추진할 것입니다. 이 소프트웨어는 역사적으로 어려웠던 특정 응용 분야를 대상으로 하는 워크플로 기반 모듈을 개발하여 현장 TEM 실험을 더 쉽고 더 풍부한 정보로 만드는 플랫폼입니다.
본 연구는 투과전자현미경(TEM) 이미징 중 동적 공정을 안정화하는 동시에 메타데이터 인덱싱을 탐색 가능한 타임라인으로 관리하는 새로운 머신 비전 소프트웨어 프로토콜을 제시합니다. 이 접근 방식은 실험 전반에 걸쳐 전자 선량의 자동 보정 및 매핑 능력을 크게 향상시켜 복잡한 데이터 세트를 더욱 효율적으로 분석할 수 있게 합니다.
고처리량 투과전자현미경(TEM) 워크플로우는 방대하고 복잡한 데이터셋을 생성하며, 이는 바이오 제약 R&D의 재현성, 데이터 무결성 및 협동 분석에 어려움을 줍니다. 머신 비전 동기화와 자동화된 메타데이터 관리를 통해 시료 노출 및 구조적 변화를 정밀하게 정량화할 수 있으며, 이를 통해 견고한 타겟 검증과 기전적 리스크 감소(de-risking)를 지원합니다. 이러한 역량은 초기 발견 및 전임상 워크플로우를 효율화하여 예측 신뢰도와 포트폴리오 의사결정 능력을 향상시킵니다.
이 머신 비전 기반 TEM 워크플로우는 초기 발견 단계부터 전임상 연구까지 통합하여, 가설 검증, 분석법 개발 및 중개 연구를 지원합니다.