Přístupnostní navigace
E-application
Search Search Close
Master's Thesis
Author of thesis: Ing. Jiří Kutálek
Acad. year: 2022/2023
Supervisor: prof. Ing. Martin Čadík, Ph.D.
Reviewer: Ing. David Hříbek
The motivation for this thesis arises from the aim of the Thermo Fisher Scientific company to develop a method for the measurement of thickness of material layers removed from a sample in an electron microscope. The primary goal of this work is to propose a more effective measurement method, from a practical point of view, compared to the existing ones. Besides, the secondary goal is finding a way to obtain a ground truth for the measurement, to be able to evaluate the proposed solution. This thesis introduces two new measurement methods, based on detecting a sample edge from images, and proposes an approach for obtaining the ground truth, lying in carving tiny circular features into the sample surface and detecting and counting their numbers in acquired images. I created three different datasets of images for evaluating the performance of the methods. The experimental results show that one of the proposed methods, the Top-Down FIB, measures consistent values, which are close to the expected average and performs slightly better than the state-of-the-art method, when compared to the ground truth. Moreover, the algorithm counting the circular features in image appears to be usable for obtaining the ground truth, as it produces more stable results than a ground truth created by manually annotating the data.
Dual-beam Scanning Electron Microscope, Slice And View Approach, Slice Thickness Measurement, Cut-face Edge Detection, Referential Dot Pattern
Date of defence
20.06.2023
Result of the defence
Defended (thesis was successfully defended)
Grading
A
Process of defence
Student nejprve prezentoval výsledky, kterých dosáhl v rámci své práce. Komise se poté seznámila s hodnocením vedoucího a posudkem oponenta práce. Student následně odpověděl na otázky oponenta a na další otázky přítomných. Komise se na základě posudku oponenta, hodnocení vedoucího, přednesené prezentace a odpovědí studenta na položené otázky rozhodla práci hodnotit stupněm A.
Topics for thesis defence
Language of thesis
English
Faculty
Fakulta informačních technologií
Department
Department of Computer Graphics and Multimedia
Study programme
Information Technology and Artificial Intelligence (MITAI)
Specialization
Computer Vision (NVIZ)
Composition of Committee
prof. Dr. Ing. Pavel Zemčík, dr. h. c. (předseda) prof. Ing. Martin Čadík, Ph.D. (člen) Ing. Zbyněk Křivka, Ph.D. (člen) doc. Ing. Vítězslav Beran, Ph.D. (člen) doc. Ing. Peter Chudý, Ph.D., MBA (člen) Ing. David Bařina, Ph.D. (člen)
Supervisor’s reportprof. Ing. Martin Čadík, Ph.D.
In the presented diploma thesis, the student implemented three methods for measuring slice thickness in dual-beam scanning electron microscope. The student further proposed and tested new calibration pattern and related algorithm for detecting the pattern and using the pattern as a measurement reference. The experimental work shows interesting results, which can and shall be extended in the future. The diploma thesis is well structured and conscicely written. In general, I consider this work excellent.
The difficulty of the assignment of this diploma thesis is above standard for two main reasons. First, the goal is to propose and implement new measurement tools for electron microscopy. This is a development/research task going beyond standard engineering. Second, the measurement scale and desired accuracy is in tens/units of nanometers, where it is not trivial to obtain reference and it is difficult to acquire test data. Despite the initial difficulties and uncertainties in the measuring reference, the student came up with a solid work which I am satisfied with.
I find the student's activity in obtaining and using study materials slightly above average. The student showed the ability to study, understand and use research articles and other sources.
During the solution, the student was active, he often attended personal consultations with the supervisor and he regularly reported the progress in the weekly reports. He met the agreed deadlines and he was always well prepared for the consultation.
The work was completed just before the deadline, but the final content was partially consulted with the supervisor.
The work has been presented at the student conference EXCEL@FIT, where it received the committee award as well as the industry award.
Grade proposed by supervisor: A
Reviewer’s reportIng. David Hříbek
Autor práce prostudoval problematiku elektronových mikroskopů a metody pro měření tloušťky vrstev odprašeného materiálu ze vzorků elektronového mikroskopu a implementoval dvě nové metody. Dále navrhl komplexní způsob pro porovnání existujících a navržených metod, včetně sběru dat a jejich vyhodnocení. Vzhledem k obtížnosti a komplexnosti zadání navrhuji hodnocení stupněm A.
Evaluation level: obtížnější zadání
Zadání hodnotím jako obtížnější. Autor práce se musel seznámit s elektronovými mikroskopy, metodami pro změření tloušťky vrstev odprašeného materiálu ze vzorku elektronového mikroskopu a navrhnout metody nové. Dále bylo nutné navrhnout způsob sběru dat pro vyhodnocení a porovnání úspěšnosti jednotlivých metod.
Evaluation level: zadání splněno
Zadání bylo splněno ve všech bodech.
Evaluation level: je v obvyklém rozmezí
Prezentační úroveň zprávy považuji za nadprůměrnou. Text práce je srozumitelný a logicky strukturovaný. Jednotlivé kapitoly dobře navazují a prezentují základy elektronové mikroskopie, metody pro měření tloušťky vrstev odprašeného materiálu ze vzorku elektronového mikroskopu a návrh metod nových, následně vytvoření datasetů a vyhodnocením navržených metod na těchto datasetech.
Práce je psaná jazykově čistou a srozumitelnou angličtinou. Kromě rozmazaných grafů, které by bylo vhodné převést do vektorové podoby, jsem v práci nenalezl žádná vážnější provinění proti formální stránce.
Autor cituje 10 zdrojů převážně věděckých článků a žurnálů, které se týkají elektronové mikroskopie. Všechny zdroje jsou relavantní, avšak jejich výčet je značně útlý.
Výsledkem práce je systém umožňující změření tloušťky vrstev odprašeného materiálu ze vzorků elektronového mikroskopu, jak existující metodou Chevrons, tak nově navrženými metodami Y-Shift SEM a Top-Down FIB. Systém také umožňuje vyhodnocení přesnosti měření. Nevýhodou aktuálního řešení je jeho složitá instalace a spuštění.
Téma diplomové práce bylo zadáno firmou Thermo Fisher Scientific. Výsledná práce obsahuje návrh nových metod pro měření tloušťky vrstev odprašeného materiálu ze vzorku elektronového mikroskopu a způsob získání ground-truth dat pro vyhodnocení daných metod. Výsledky práce jsou pro firmu přínosné.
Grade proposed by reviewer: A
Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová