Моделирование и анализ изображений в электронной и оптической микроскопии неоднородных аморфных сред

• Автор: Грудин, Борис Николаевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Владивосток
• Количество страниц: 376 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Методы и средства исследования микроструктуры неоднородных аморфных сред по электроннооптическим изображениям обзор литературы.
1.1. Математическое и имитационное моделирование процессов формирования изображений в когерентной оптике, оптической и электронной микроскопии

1.2. Электроннооптические исследования неоднородных аморфных сред.

1.3. Обработка электроннооптических изображений.

Постановка задач исследований.

ГЛАВА 2. Программноаппаратные средства для спектрального анализа электроннооптических изображений.

2.1. Оптикоцифровые средства вычисления периодограмм

2.2. Структура программных средств для спектрального анализа

2.3. Анализ спектров изображений.

2.4. Аппроксимация спектральных плотностей электроннооптических изображений

2.5. Идентификация корреляционноспектральных
характеристик электроннооптических изображений.
Основные результаты главы.
ГЛАВА 3. Программноаппаратные средства для фильтрации электроннооптических изображений
3.1. Структура программноаппаратных средств для фильтрации электроннооптических изображений.
3.2. Линейная фильтрация изображений.
3.3. Устранение смаза и размытия изображений методами пространственночастотной фильтрации.
3.4. Согласованная фильтрация электроннооптических
изображений
3.5. Когерентный оптический процессор для фильтрации изображений
3.6. Обработка неоднородных изображений
3.7. Нелинейная фильтрация изображений.
Основные результаты главы
ГЛАВА 4. Структурноморфологический анализ электроннооптических изображений.
4.1. Система для структурноморфологического анализа электроннооптических изображений
5.2. Программная реализация морфологических операторов
в системе обработки электроннооптических изображений
4.3. Применением морфологических операторов для
обработки бинарных изображений.
4.4. Морфологическая обработка полутоновых изображений
4.5. Вычисление морфометрических характеристик
объектов на электроннооптических изображениях.
4.6. Анализ сеточных структур
Основные результаты главы
ГЛАВА 5. Моделирование электроннооптических изображений неоднородных аморфных сред.
5.1. Структура программных средств для моделирования электроннооптических изображений
5.2. Моделирование функций пропускания объектов.
5.3. Моделирование процессов формирования изображений
в электронном микроскопе.
5.4 Моделирование электронномикроскопических изображений АММ
5.5. Моделирование на ЭВМ методов визуализации фазовых объектов в оптических системах.
5.6. Моделирование на ЭВМ многокомпонентных когерентных оптических систем
5.7. Обучающие программы
Основные результаты главы
ГЛАВА 6. Исследования микроструктуры АММ по электроннооптическим изображениям
6.1. Исследование микроструктуры АММ но ВРЭМизображениям.
6.2. Идентификация спектральных плотностей и корреляционных функций длинноволновых неоднородностей в
6.3. Анализ сеточных структур аморфных материалов состава СоР.
6.4. Исследование технологического микрорельефа быстрозакаленных аморфных металлических материалов.
6.5. Спектр структурных неоднородностей и магнитная
анизотропия
Основные результаты главы
ГЛАВА 7. Исследование пространственновременных характеристик термохалинных неоднородностей морской воды по фазовоконтрастным изображениям.
7.1. Гидрооптический стенд для моделирования и исследования термохалинных неоднородностей морской воды
7.2. Визуализация и обработка изображений оптической микроструктуры.
7.3. Исследования пространственновременных характеристик оптической микроструктуры морской воды.
7.4. Оитикозлектронные устройства для исследования
термохалинных неоднородностей в морской воде.
Основные результаты главы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Совершенствование технологии ПЭМ привело к созданию микроскопов с разрешающей способностью до ангстрема, позволяющих анализировать неоднородности атомного масштаба,3,4. ВРЭМ. На рис. АММ полученные на микроскопе . На рис. Такие изображения типичны при исследованиях механизмов структурной релаксации АММ 2 5,5,6,9,1,2,6. Задача автоматического поиска областей с упорядоченной структурой на основе различных методов обработки изображений решалась в 7,8. На рис. АММ 1, на котором ясно видна система неоднородностей с размерами порядка ангстрем, совпадающими с характерными размерами атомов. Поскольку атомная интерпретация подобных неоднородностей оспаривается в некоторых источниках, то в литературе 4,2,3,3 чаще употребляют нейтральное название атомные кластеры. Методами растровой электронной микроскопии РЭМ исследуется поверхность образцов АММ 1,2. В РЭМ поверхность исследуемого образца облучается стабильным во времени тонко сфокусированным диаметр до 5 нм электронным зондом, совершающим возвратнопоступательное движение по линии и развертывающимся в растр. РЭМ в анапизе АММ. На рис. ПСР, полученное на микроскопе РЭМ0У в режиме отраженных электронов. На рис. Специфическая бугорковая структура видны две группы размеров нм и 0 0 нм свойственна при подобной обработке многим аморфным сплавам. Рис. ЛММ и их физическими свойствами 7. Для количественной сценки бугорковой структуры определяют число различных групп размеров, измеряют конкретные значения размеров, оценивают анизотропию формы неоднородностей, рассчитывают статистики пространственного расположения бугорков. Как правило, эти показатели оцениваются исследователями по РЭМ микрофотофафиям вручную. Одной из наиболее полезных областей приложения РЭМ является фрактография исследование изломов материалов, подвергнутых разнообразным механическим нагружениям. На рис. РЭМ фрактограммы аморфных лент, подвергнутых взрывному нагружению и антиплоскому разрыву. Основные области применения РЭМ во фрактографии следующие конфоль качества металлов изучение механизма разрушения при различных видах нагружения установление причин эксплуатационных разрушений деталей машин и элементов конструкций. При контроле качества металлов очень важно определить характер разрушения и сопоставить его с эталонными шкалами изломов 0. Обычно эти задачи решаются на основе визуального анашза, проводимого опытными специалистами. Рис. Важной проблемой фрактографии является переход от качественного описания изломов к количественному. Наиболее часто производят измерения линейных размеров неоднородностей фрактограммы шага бороздок ширины зоны вытягивания размера ямок в вязком и хрупком изломах и т. Как правило, эти измерения производятся вручную либо с использованием полуавтоматических методик 6. Вплоть до настоящего времени остается актуальной задача автоматизации фрактографических измерений с применением анализаторов изображений 3. Рис. При исследовании крупномасштабных неоднородностей А ММ широко применяются методы оптической микроскопии. В работе 9 дана классификация основных технологических дефектов контактной поверхности быстрозакаленных аморфных лент. На изображениях обычно присутствуют а система складок с поперечными размерами мкм, обусловленная дефектами поверхности закалочного диска б система газовых полостей каплевидной и строчной формы с поперечными размерами порядка мкм система неоднородностей, близких по форме к тетраэдрической, с характерными размерами порядка мкм. На рис. НСР, полученные при различных режимах работы оптического микроскопа. Ясно видны дефекты первых двух классов. Исследованиями 9,4 было показано, что наряду с химическим составом и внутренней структурой сплава выходные физикохимические служебные свойства материала в значительной мере определяются технологическими дефектами. Наибольшее влияние оказывают относительная площадь дефектов и анизотропия в целом дефектной структуры. Для количественной оценки поверхности неконтакта применяются достаточно трудоемкие методики, основанные па подсчете соответствующих областей в поле изображения с использованием различных вспомогательных окулярных линеек 2.