[發(fā)明專利]一種基于X射線能譜微區(qū)面掃描的圖像處理方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202111182927.8 | 申請日： | 2021-10-11 |
| 公開（公告）號： | CN114199919A | 公開（公告）日： | 2022-03-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 滕超逸;鄭真;劉昌奎 | 申請（專利權(quán)）人： | 中國航發(fā)北京航空材料研究院 |
| 主分類號： | G01N23/2273 | 分類號： | G01N23/2273 |
| 代理公司： | 中國航空專利中心 11008 | 代理人： | 穆環(huán)宇 |
| 地址： | 100095 *** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 射線 能譜微區(qū)面 掃描 圖像 處理 方法 | ||
本發(fā)明提供一種基于X射線能譜微區(qū)面掃描的圖像處理方法，屬于掃描電子顯微鏡?X射線能譜儀元素分布表征領(lǐng)域。本發(fā)明通過對X射線能譜面掃描的元素分布數(shù)據(jù)進(jìn)行強度歸一化計算，獲得各個元素分布強度比率頻數(shù)分布直方圖，并設(shè)置成像閾值，解決了現(xiàn)有在使用掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀進(jìn)行微區(qū)面掃描分析是時信噪比低，圖像不清晰，有效信息不突出，分析效率低的問題。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉掃描電子顯微鏡-X射線能譜儀元素分布表征領(lǐng)域，具體地，涉及一種基于X射線能譜微區(qū)面掃描的圖像處理方法。
背景技術(shù)
掃描電子顯微鏡(Scanning Electron Microscope；SEM)配備X射線能譜儀(Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy；EDS)是材料微區(qū)元素分析的重要表征手段之一。掃描電子顯微鏡具有圖像分辨率高(3nm～0.6nm)、景深大(是光學(xué)電鏡的10倍)、無損分析和試樣制備簡單等諸多優(yōu)點，試樣可以是自然表面、斷口、塊體、反光及透光光片等。配備X射線能譜儀后便可對表面形貌和化學(xué)組成等信息進(jìn)行綜合分析。X射線能譜儀進(jìn)行元素分析有三種模式：點分析(point analysis)、線掃描(linescan)、和面掃描(mappinganalysis)，其中面掃描是在所選范圍內(nèi)表征元素分布的最直觀手段。
目前使用者在使用掃描電子顯微鏡和X射線能譜儀進(jìn)行面掃描獲取元素面分布時普遍存在的問題是信噪比低，導(dǎo)致圖像不清晰，有效信息不突出。通常為了達(dá)到足夠的信噪比，獲取滿意的元素面分布圖像，使用者通常延長圖像獲取時間，這種方法大大降低了實驗的分析效率。
目前普遍用于元素面分布的后續(xù)圖像增強方法多數(shù)局限于圖像參數(shù)的設(shè)置，包括亮度、對比度等參數(shù)等級的設(shè)置，無法選擇性擴大圖像中不同物體特征之間的差別，改善圖像質(zhì)量，豐富信息量，加強圖像識別效果。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于X射線能譜微區(qū)面掃描的圖像處理方法。該方法對待檢樣品使用掃描電子顯微鏡結(jié)合X射線能譜儀進(jìn)行元素面分析，獲取各個組成元素特征X射線強度面分布二維數(shù)據(jù)，采用Python腳本對二維數(shù)據(jù)中相同坐標(biāo)位置上各個元素特征X射線強度進(jìn)行歸一化無量綱計算，得到所述待檢樣品各個組成元素特征X射線強度比率的面分布數(shù)據(jù)結(jié)果，繪制各個元素X射線強度比率面分布的頻數(shù)分布直方圖，設(shè)定各個元素特征X射線強度比率面分布的成像閾值，生成各個元素在相應(yīng)閾值范圍內(nèi)的元素面分布圖，實現(xiàn)擴大圖像中不同物體特征之間的差別，改善圖像質(zhì)量，豐富信息量，加強圖像識別效果。
本發(fā)明的技術(shù)方案：
一種基于X射線能譜微區(qū)面掃描的圖像處理方法，所述方法包括以下步驟：
1)對待檢樣品使用掃描電子顯微鏡結(jié)合X射線能譜儀進(jìn)行元素面分析，選擇掃描電鏡加速電壓、X射線能譜數(shù)據(jù)采集死時間和全部信號采集時間進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；
2)通過面掃描的數(shù)據(jù)采集模式獲取各個組成元素特征X射線強度面分布二維數(shù)據(jù)，并存儲為設(shè)定格式的文件；
3)通過Python腳本讀取步驟2)所述設(shè)定格式的文件，對文件里二維數(shù)據(jù)中相同坐標(biāo)位置上各個元素特征X射線強度進(jìn)行歸一化無量綱計算，得到所述待檢樣品各個組成元素特征X射線強度比率的面分布數(shù)據(jù)結(jié)果；
4)繪制各個元素X射線強度比率面分布的頻數(shù)分布直方圖，獲得波峰及波谷處對應(yīng)的X射線強度比率值；
5)設(shè)定各個元素特征X射線強度比率面分布的成像閾值，生成各個元素在相應(yīng)閾值范圍內(nèi)的元素面分布圖。
所述步驟1)中待檢樣品為導(dǎo)電性良好、且能夠用掃描電子顯微鏡結(jié)合X射線能譜儀進(jìn)行檢測的樣品。
所述步驟1)實驗過程中使用的掃描電鏡入射電子束能量不低于待檢樣品中待測最高特征X射線能量值的2倍。
所述步驟1)中X射線能譜儀死時間在10％-50％范圍內(nèi)。
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