CN104897063B - 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法 - Google Patents

一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104897063B
CN104897063B CN201510221002.8A CN201510221002A CN104897063B CN 104897063 B CN104897063 B CN 104897063B CN 201510221002 A CN201510221002 A CN 201510221002A CN 104897063 B CN104897063 B CN 104897063B
Authority
CN
China
Prior art keywords
etch pit
measurement
corrosion
depth
pit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201510221002.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104897063A (zh
Inventor
卞欣
范益
杨文秀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Iron and Steel Co Ltd filed Critical Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority to CN201510221002.8A priority Critical patent/CN104897063B/zh
Publication of CN104897063A publication Critical patent/CN104897063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104897063B publication Critical patent/CN104897063B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

本发明公开了一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，该方法充分利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高；该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性；该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量；该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验手段之一。

Description

一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法
技术领域
本发明属于材料分析与测试领域的一项实验新技术，特别涉及一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法。
背景技术
在评估腐蚀对于金属的破坏性及估算金属构件的使用寿命时，我们常常需要对金属腐蚀的表面形貌进行研究，而腐蚀坑的深度是表征材料腐蚀程度的重要参数之一，通过腐蚀坑深度的变化可以分析出试样表面的腐蚀情况。
以往在对腐蚀坑的深度进行测量时，通常使用腐蚀坑深度测量仪的测量装置，该仪器可以通过自带的千分表来直接测量腐蚀坑的深度。但是该仪器在实际使用过程中存在许多问题，例如仪器测量的探头尺寸过大、探头材质要求过高等，这些问题造成该种深度测量仪在使用上具有一定的局限性。从材料腐蚀的角度来看，由于金属材料的腐蚀形貌非常复杂，通常是不规则、不光滑、凹凸起伏的，用该种深度测量仪对腐蚀坑深度进行测量难度相当大；而且随着腐蚀时间的增加和腐蚀周期的延长，腐蚀过程中会有大量的残留腐蚀产物堵塞在孔口，这就给腐蚀坑深度的测量造成了更大的困难。
大量研究文献显示，虽然人们对现有的腐蚀坑深度测量仪在多方面作了一定的改进，例如将千分表的探头根据需要由球状改为针状，改善探头的材质以提高表头强度等，但是仍然没有很好地解决金属腐蚀阶段尤其是发展初期出现的微小点蚀坑的深度无法精确测量等问题。
发明内容
由于经过三维重建后所得到的腐蚀形貌中蕴含着大量的腐蚀信息，它不但直观记录着腐蚀发生的区域、蚀坑的分布情况，而且还包含蚀坑形状以及腐蚀的严重程度等重要腐蚀数据，所以通过对腐蚀图像进行深入分析，可以从中得到有关腐蚀形貌的特征参数。
鉴于上述背景技术中存在的问题和不足，我们充分利用激光共聚焦显微镜的优势，对三维重建后的腐蚀形貌信息进行深入研究和分析，找出腐蚀坑深度的测量方法。
本发明的目的在于提供一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，特别适合于金属腐蚀发展初期出现的微小点蚀坑的深度测量。
本发明具体采用如下技术方案：
一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作：
(1)图像预处理
对腐蚀坑的3D图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置：
Filter设置为Average；Pixels设置为7～9；
(2)精确定位分析区域
在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来；通过改变X、Y以及旋转角度的数值，找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；所述两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点；
(3)获取腐蚀坑的横向剖面图
分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点；
(4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。
至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。
本发明具有如下优点：
(1)该方法由于利用了试样表面最原始的腐蚀信息，数据来源真实可靠，所以测定出的结果可信度较高。
(2)该方法由于将宏观上微小难辨的腐蚀形貌转变成较为直观形象的腐蚀坑的Profile图(即横向剖面图)，所以更加完整地关注了腐蚀细节，从而大大提高了测量结果的准确性。
(3)该方法有效地弥补了普通深度测量仪测量精度不高、测量范围受限等一些不足之处，进一步拓宽了腐蚀坑的测量范围，利用该方法不仅可以测量腐蚀坑的深度，而且还可以对其宽度进行测量。该方法特别适用于金属腐蚀发展初期而出现的微小点蚀坑的深度测量。
(4)该方法操作简单方便，耗费时间少，实验效率高，是试样局部腐蚀情况评定以及抵抗局部腐蚀能力评价时重要的实验方法之一。
附图说明
图1为实施例中预处理后的腐蚀坑3D图像；
图2为实施例中ZEISS LSM700“Zen2010”工具栏；
图3为实施例中腐蚀坑的定位分析区域；
图4为实施例中腐蚀坑的Profile图；
图5为实施例中腐蚀坑的分析测量用工具栏；
图6为实施例中腐蚀坑的分析和测量结果图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明涉及的一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法作进一步详细描述。
钢种选用A690，根据JB/T 7901-1999《金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法》规定做成标准挂片试样，尺寸为50mm×25mm×5mm，试样模拟海水环境进行全浸实验，选取腐蚀周期为1.5小时的挂片为研究对象，用蒸馏水洗净，烘箱烘干。利用LSM700共聚焦显微镜对其表面腐蚀坑的深度进行分析和测量。
下面结合A690腐蚀挂片试样运用本发明涉及的腐蚀坑深度测量的方法作进一步详细描述。
(1)图像预处理
对已有的3D图像作进一步的去噪和平滑处理，具体来说我们需要作以下的参数设置：
Filter设置为Average；Pixels设置为8。
经过预处理后的3D图像如图1所示。
(2)精确定位分析区域
利用Zen2010共聚焦分析软件，在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure”菜单下的“X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮(如图2)精确定位分析区域，通过改变X、Y以及旋转角度的数值，可以找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，从而既直观又方便地实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；其中的两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点。一般情况下，我们习惯将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以红色测量线和红蓝色标记点的形式标记出来，如图3所示。
(3)利用软件得到腐蚀坑的横向剖面图
分析区域定位完成后，将“Measure”设置为“Profile”，点击“Topography”按钮，即可得到腐蚀坑的Profile图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中的红色定位线(右边黑色竖线)和蓝色定位线(左边黑色竖线)分别对应于图3腐蚀坑3D图像上的红色(左侧黑点)和蓝色(右侧黑点)标记点(如图4所示)。
(4)完成腐蚀坑的深度和宽度测量
利用Zen2010软件，点击“Diagram”菜单下的“矩形区域测量”工具按钮(如图5所示)，这时鼠标在通常情况下会转换为矩形形状并呈现红色，在腐蚀坑的“Profile”图上将鼠标从左边蓝色定位线开始逐渐拉至右边红色定位线为止，这里需要强调的是，拉出的矩形测量框(图6中两条定位线之间的黑色矩形框)的上下定位线分别应是待分析腐蚀坑的最高点和最低点。测量定位框完成以后，即能得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中矩形测量框的面积A为2066.78μm2，腐蚀坑宽度w为69.39μm，腐蚀坑的深度h为29.79μm，如图6中局部放大图所示。至此，腐蚀坑的深度和宽度测量全部完成。

Claims (1)

1.一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析软件进行如下操作：
（1）图像预处理
对腐蚀坑的3D 图像作去噪和平滑处理，具体是进行如下参数设置：
Filter 设置为Average；Pixels 设置为7~9；
（2）精确定位分析区域
在经过去噪和平滑处理后的腐蚀坑3D图像上分别利用“Measure ”菜单下的 “X轴方向、Y轴方向以及旋转角度方向”三个工具按钮精确定位分析区域，并将分析区域以及腐蚀坑的两个端点分别以测量线和标记点的形式标记出来；通过改变X、Y以及旋转角度的数值，找到视场中腐蚀最为严重的腐蚀坑，实现测量线在腐蚀坑表面区域的准确定位；所述两个端点分别对应于测量线上穿过腐蚀坑最深处且与分析表面区域的相应交点；
（3）获取腐蚀坑的横向剖面图
分析区域定位完成后，将 “Measure”设置为 “Profile”，点击“Topography”按钮，得到腐蚀坑的Profile 图，此即腐蚀坑的横向剖面图，图中有两条定位线分别对应于腐蚀坑3D图像上的两个标记点；
（4）完成腐蚀坑的深度和宽度测量
点击“Diagram” 菜单下的“矩形区域测量”工具按钮，在腐蚀坑的Profile 图上将鼠标从左边定位线开始逐渐拉至右边定位线为止，拉出的矩形测量框的上下定位线分别对应于待分析腐蚀坑的最高点和最低点，测量定位框完成以后，得到三个测量参数值，分别为A、w、h，其中A表示矩形测量框的面积，w表示腐蚀坑宽度，h值即为待测腐蚀坑的深度测量值。
CN201510221002.8A 2015-05-04 2015-05-04 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法 Active CN104897063B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510221002.8A CN104897063B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510221002.8A CN104897063B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104897063A CN104897063A (zh) 2015-09-09
CN104897063B true CN104897063B (zh) 2018-05-22

Family

ID=54029877

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510221002.8A Active CN104897063B (zh) 2015-05-04 2015-05-04 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104897063B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105865367A (zh) * 2016-04-06 2016-08-17 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司 一种腐蚀坑深度的显微检测方法
CN107063113A (zh) * 2017-04-01 2017-08-18 首钢总公司 一种分析镀层薄板表面光整深度及三维形貌的方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101149248A (zh) * 2007-11-09 2008-03-26 南昌航空大学 一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法
CN101187991A (zh) * 2007-12-18 2008-05-28 华南理工大学 一种腐蚀深度的混沌预测方法
CN201166541Y (zh) * 2008-01-30 2008-12-17 钢铁研究总院 腐蚀坑深度测量仪
CN201382769Y (zh) * 2009-03-24 2010-01-13 新疆电力科学研究院 多用途设备腐蚀坑深度测量仪
CN102506745A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 天津理工大学 基于单幅显微图像的腐蚀坑三维信息测量方法
CN102692184A (zh) * 2012-02-29 2012-09-26 首钢总公司 一种同时测量腐蚀坑体积、面积、深度的方法
JP5189753B2 (ja) * 2006-10-24 2013-04-24 株式会社ミツトヨ パートプログラム生成プログラム
CN104318620A (zh) * 2014-10-21 2015-01-28 南京钢铁股份有限公司 利用共聚焦显微镜对试样表面进行三维重建的方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5189753B2 (ja) * 2006-10-24 2013-04-24 株式会社ミツトヨ パートプログラム生成プログラム
CN101149248A (zh) * 2007-11-09 2008-03-26 南昌航空大学 一种连续监测金属材料腐蚀深度的方法
CN101187991A (zh) * 2007-12-18 2008-05-28 华南理工大学 一种腐蚀深度的混沌预测方法
CN201166541Y (zh) * 2008-01-30 2008-12-17 钢铁研究总院 腐蚀坑深度测量仪
CN201382769Y (zh) * 2009-03-24 2010-01-13 新疆电力科学研究院 多用途设备腐蚀坑深度测量仪
CN102506745A (zh) * 2011-11-15 2012-06-20 天津理工大学 基于单幅显微图像的腐蚀坑三维信息测量方法
CN102692184A (zh) * 2012-02-29 2012-09-26 首钢总公司 一种同时测量腐蚀坑体积、面积、深度的方法
CN104318620A (zh) * 2014-10-21 2015-01-28 南京钢铁股份有限公司 利用共聚焦显微镜对试样表面进行三维重建的方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
《LSM700简要使用说明》;王玥;《百度文库》;20141113;第12、49-50、63页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN104897063A (zh) 2015-09-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Nečas et al. Gwyddion: an open-source software for SPM data analysis
Danzl et al. Focus variation–a new technology for high resolution optical 3D surface metrology
JP5662146B2 (ja) 半導体デバイス特徴の抽出、生成、視覚化、ならびに監視方法
JP4801427B2 (ja) パターン形状評価方法
US20050100205A1 (en) Method for measuring three dimensional shape of a fine pattern
JP2006215020A5 (zh)
JP2003100828A (ja) 微細パターン検査装置、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理装置、微細パターン検査方法、ｃｄ−ｓｅｍ装置の管理方法、プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN102927933B (zh) 一种用激光扫描共聚焦显微镜测量表面粗糙度的方法
CN104897063B (zh) 一种利用共聚焦显微镜对腐蚀坑深度进行测定的方法
Kalin et al. Criteria and properties of the asperity peaks on 3D engineering surfaces
Chen et al. Intelligent adaptive sampling guided by Gaussian process inference
CN105486240A (zh) 一种管道外壁腐蚀形貌定量检测方法
CN107561736B (zh) 基于傅里叶及Hough变换的LCD缺陷检测方法
CN107941638A (zh) 基于纳米划痕法的非均匀材料各组分性能测试方法
Panwitt et al. Fatigue crack growth determination under in-phase and out-of-phase mixed-mode loading conditions using an automated DIC evaluation tool
CN109612914A (zh) 一种碳酸盐岩溶蚀过程可视化定量和定性评价方法
JP5533045B2 (ja) 微細パターン測定方法及び微細パターン測定装置
WO2019186736A1 (ja) 走査電子顕微鏡及び２次電子スピン偏極度を解析する方法
CN107924850A (zh) 自定向计量和图案分类
CN103149017B (zh) 一种光栅线宽比测量方法
JP4801795B2 (ja) パターン形状評価方法及び電子顕微鏡
Shi et al. Automatic recognition and evaluation of micro-contaminant particles on ultra-smooth optical substrates using image analysis method
CN107356606A (zh) 半导体晶片位错密度的检测方法
JP5109907B2 (ja) マスク検査方法
Liu et al. Automatic measurement for dimensional changes of woven fabrics based on texture

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant