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XRM的物质识别

布鲁克X射线部门
2022.5.27



XRM以其特有的无损、三维成像能力,可以为我们提供高精度的三维数据,其空间分辨率可以达到微米、亚微米级别。在这些三维数据的基础上,通过图像分割,我们可以得到研究对象的尺寸,形态,分布等一系列定量数据。那么最终分析数据是否可靠,就取决于图像分割的准确性了,这除了与设备的空间分辨能力有关外,也与密度分辨能力息息相关。




单一材质样品,设备密度分辨能力强

对于单一材质样品而言,待测对象与背景的衬度差异足够大,对象易识别,如下图实例中展示的增材制造所用到的金属颗粒的图像,颗粒成分单一,颗粒与颗粒之间存在明显边界,传统的阈值分割方法即可对研究对象进行有效的识别分割。

▲钛合金粉末





物质成分多的样品,成分识别分割困难

但是对于成物质成分多样,并且各物质对X射线的吸收系数接近的样品,在图像分割上就会存在一定的难度。虽然目前有不同的方法帮助我们实现这一目标,如图像降噪、增强、局部阈值分割,以及基于深度学习的图像分割等。但是高质量的原始数据会大大降低分析难度,提高分割的准确性。





SkyScan系列产品解决方案

SkyScan系列产品配备了高灵敏度探测器,结合相应的重建算法,显著提升了仪器的密度分辨能力。下图为组成元素相近,密度接近的不同高分子材料的XRM数据,从对应的灰度分布中可观察到,各物质峰形具有很高的识别度。

▲密度接近,组成成分接近样品的识别

 



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