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光学材料学第2部分:图像分析

Overview

资料来源:佐治亚州佐治亚州理工学院材料科学与工程学院费萨尔·阿拉姆吉尔,佐治亚州亚特兰大

固体材料微观结构的成像和成像的结构成分的分析称为材料学。通常,我们希望仅使用暴露的二维表面所证明的结构特征来量化材料的内部三维微观结构。虽然基于 X 射线的地形图方法可以揭示埋藏的微观结构(例如,我们在医学环境中熟悉的 CT 扫描),但由于相关仪器的成本,对这些技术的访问相当有限。基于光学显微镜的材料成像为 X 射线断层扫描提供了一种更容易访问和常规的替代方法。

在材料学系列的第 1 部分中,我们介绍了样品制备背后的基本原则。在第 2 部分中,我们将介绍图像分析背后的原则,包括允许我们定量测量微观结构特征并将信息从二维横截面转换为三维的统计方法。材料样品的结构。

Procedure

  1. 完成材料学第 1 部分中的所有过程。应该提醒的是,只有分析同一样本中的多个图像,才能评估以下图像的可重复性。
  2. 如果数字分析软件可用,其中像素可以根据其亮度进行分类并相应地计数,则可以使用公式 [1] 来估计基于> 的孔隙体积。否则,这种分析当然可以手工完成。
  3. 现在使用 < PP> 估计孔径。
  4. 在微结构图像上叠加网格。网格上线的交点将用作下一步的测试点。具有代表性的结果(图 1 )中显示了 165 个点。
  5. 计算孔隙区中包含的测试点总数和测试点数(图 1中的黑暗区域)。
  6. 计算落在每个图像孔隙面积上的测试点的分数。
  7. 确定此点分数Equation 6的平均值,即样本中孔隙的体积分数。

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Results

图 1 中,我们看到多孔材料的横截面,其上叠加有网格。交点可用于确定 p>。位于暗区域(孔)上的交点数除以获取 Pp的交点总数,并通过收集多个图像中的 Pp值,得出 p

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Application and Summary

这些是分析材料中二维截面以提取三维信息的标准方法。我们专门研究了估算一种材料中孔的体积分数和二种材料的平均颗粒大小。

此处描述的材料学样本制备是使用二维信息分析三维材料内部微观结构的必要的第一步。例如,人们可能有兴趣了解膜材料的多孔性,因为这会影响其气体梨的可利用性。对二维横截面空隙结构的分析将有力地指示实际 3D 结构中的孔隙度(前提?...

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