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技術支持

顯微鏡圖像法

Writer: admin Time:2020-03-09 09:47:05 Browse:

一、分辨率
分辨率是描述點與點之間的距離用以辨別圖像清晰度的概念。但在使用中具體含義
有些差異。
1.人眼分辨率
人眼分辨率是指眼睛視覺細胞可以分辨出的兩點間的最小角距。裸眼的分辨率大約為1'(1°=60'=3600”),在近距離觀察中,對應的角距大約是0.1mm。
角距與距離有關。距離越遠,角距越大。雖然兩星球相差十萬八千里,但我們仍然難以分辨,看成是一個點。人眼分辨率還和光強、顏色、運動有關。
2.圖片的分辨率
圖像由點組成。這個點也叫像素——度量位圖圖像內數據量多少的度量單位。
圖片的分辨率是指單位面積或單位長度的像素多少,常用單位是ppi(每英寸像素pixel per inch)。
像素越多,分辨率就結高。分辨率通常以像素數來計量,例如,格式為“1024×768”
即每一條水平線上包含有1024個像素點,共有768條線。
現在路檔手機分辨率為480×640,即達到了307200 像素(30萬像素)。iPhone4的分辨率為960×640,對于至3.5吋或(英)寸的小尺寸,以及在30cm左右的觀看距離幾乎達
到了視網膜分辨率的極限。
3.掃描儀的分辨率
掃描時,掃描僅把源圖像分成大量網格,再在每個網格里取出一個樣點來代表這一網格里所包含的內容。所以掃描儀的分辨率用dpi(dot per inch)表示,即每時多少個點。
4、打印機的分辯率
打印機分辨率又稱輸出分辨率,是指橫向和縱向兩個方向上每時最多能夠打印的點
數,也用dpi表示。
打印機的分辨率越高,輸出的效果就越精密。一般,彩色照片的分辨率是300x600dpi;激光打印機均在600×600dpi 以上。
5.分辨率與數據處理
分辨率不高,就會有顆粒感、粗糙感。分辨率越高,圖像顯示越清晰、細膩,包含的數
據越多,就需要耗用更多的計算機資源、更大的硬盤空間等。
人眼可自動對焦、曝光自動補償、動模糊處理、夜視等;持續抓拍,拼接成全景圖。每
分鐘接收的數據量約為140.34GB,如果刻成藍光光碟,需要6張。更神奇的是人腦,在
處理這些數據的同時,還包括音頻、溫度、氣味等數據,處理速度是PB級的。
二、顯微鏡的發展
工欲善其事,必先利其器。科技進步總伴隨著工具的完善和革新。
19 世紀30年代后期,施萊德(M.Schleide)和施曼(T.Schmann)發明了光學顯微鏡,
使人類“看”到了細菌、微生物和微米級的微小物體,并沿用至今。
20 世紀30年代早期,盧斯卡(E.Ruska)發明了電子顯微鏡,使人類能“看”到了病毒等亞微米的物體,它與光學顯微鏡一起成為了微電子技術的基本工具。
1981年,IBM 蘇黎世研究實驗室的比尼格( Gerd K.Binnig)和羅勒爾(HeinrichRohder)發明了適用于導電樣品的掃描隧道顯微鏡(STM),使人類實現了觀察單個原子的愿望;1985年,他們又發明了具有原子分辨率、適用于非導電樣品的原子力顯微鏡(AFM)。
STM 與AFM一起構建了掃描探針顯微鏡(SPM)系列,包括極化力顯微鏡——原子力顯微鏡系列中的一種,在針尖與樣品間加一偏壓,可以對極化分子進行成像。
掃描探針顯微鏡解析度精確到納米,也稱為納米顯微鏡。
SPM的發明和應用,不僅能觀察一個個原子、分子,還能操縱它們,成為人們探索納米世界咎"眼"和“手”,直接觸發了納米技術的誕生。憑借業資赫沙便格羅新爾和盧斯卡分享了1986年的諾貝爾物理學獎。
20世紀80年代末,我國自行設計的掃描隧道顯微鏡誕生。
三、工作原理
顯微鏡圖像法是測量粒度最基本的方法之一。其裝置由顯微鏡、CCD攝像頭(或數碼像機)、圖形采集卡、計算機等部分組成。測試步驟如下:
(1)將顯微鏡放大后的顆粒圖像通過CCD 攝像頭和圖形采集卡傳輸到計算機進行邊緣識別處理。
(2)計算出每個顆粒的投影面積。
(3)根據等效投影面積原理,計算出每個顆粒的粒徑。
(4)統計出所設定的粒徑區間的顆粒數量,最后得到粒度分布。
四、樣品制備
不同類別的顯微鏡,前期樣品制備過程也不同。
1. 光學顯微鏡
在測試前首先進行稍微復雜一些的樣品制備過程。
對光學顯微鏡而言,將極少量樣品置于玻璃載片,再加可揮發的或粘滯性的分散液進
行分散。
2. 透射顯微鏡
對透射顯微鏡而言,先制做具有一定強度、光穩定性和透光性都比較好的支持膜。
(1)塑料膜:取火棉膠在酷酸內酯的溶液(1%~5%)滴到水面上,蒸干,成型。
(2)無機膜:碳膜,二氧化硅膜。可用真空蒸鍍法制得。
(3)金屬膜:鍍膜。可用真空蒸鍍法制得。
五、特點
該法具有如下特點:
(1)單顆粒測量。它是唯一可觀察和測量單個顆粒的大小、形狀和形貌的方法。但
是由于所測題粒個數較少,難以保證測試結果的真實性。改進措施是多點取樣以及多次測量。
(2)適用范圍大。光學顯微鏡:0.3-200m;掃描電子顯微鏡;最小0.01μm;透射電
子顯微鏡:0.001~5μm。

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