CN109632858A - 一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，包括步骤：第一步、对于具有多种不同目标元素的特定化合物的元素图谱，进行去除噪声处理，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱；第二步、对只包含目标元素的特定化合物的元素图谱，进行图形扫描，根据不同目标元素对应的元素图谱，获得不同目标元素具有的像素点数量；第三步、根据不同目标元素具有的像素点数量，计算获得不同目标元素的相对含量百分比。本发明公开的元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况。
Description
技术领域
本发明涉及检测技术领域，特别是涉及一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法。
背景技术
近年来，锂离子电池发展态势迅猛，广泛应用于各种消费类电子产品、新能源汽车及储能系统等领域。锂离子电池的飞速发展，使得与其相关的性能、材料结构、材料成分等分析显得尤为重要。
目前，通过各种测试手段，如扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪等，可对锂电池材料进行微观分析。其中能谱仪可通过检测不同元素的特征波长(即X射线特征波长)，测定电池材料中不同元素的含量。同时，能谱仪进行面扫描的手段，可得到电池材料中不同元素在二维平面的分布图。
有时候，一些研究生产单位，在例如会议报告以及论文等不同的场合中，公开了一些化合物的能图谱(即元素分析图谱)，可以被人们获得。但是，人们仅仅根据化合物的能图谱，无法拿到化合物实物的情况下，无法获取该化合物内部各元素的相对含量百分比，从而无法了解化合物的元素分布情况，不利于对化合物做进一步的研究分析。
因此，目前迫切需要开发出一种方法，其可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况，有利于对化合物做进一步的研究分析。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，其可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况，有利于对化合物做进一步的研究分析，具有重大的生产实践意义。
为此，本发明提供了一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，包括步骤：
第一步、对于具有多种不同目标元素的特定化合物的元素图谱，进行去除噪声处理，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱；
第二步、对只包含目标元素的特定化合物的元素图谱，进行图形扫描，统计在特定化合物的元素图谱中全部目标元素具有的像素点的总体信号强度，并按照不同目标元素具有的像素点分别具有的预设信号强度阀值，对所述元素图谱分别进行归一化处理，分别得到与不同目标元素相对应的元素图谱，并根据不同目标元素对应的元素图谱，获得不同目标元素具有的像素点数量；
第三步、根据不同目标元素具有的像素点数量，计算获得不同目标元素的相对含量百分比。
其中，在第一步中，采用扣除背景的方法，去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱。
其中，在第一步中，预先设置一个信号强度阀值，去除特定化合物的元素图谱中信号强度小于该信号强度阀值的图像，实现去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声；
所述信号强度阀值等于特定化合物的元素图谱中任意一个空白点的信号强度。
其中，所述特定化合物的元素图谱，是所有以像素形式展现的数据图像。
其中，特定化合物的元素图谱为能谱仪EDS测量获得的元素分析图谱。
由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，其可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况，有利于对化合物做进一步的研究分析，具有重大的生产实践意义。
附图说明
图1为本发明提供的一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法的流程图；
图2为本发明需要检测的三元材料电池极片中镍Ni元素的分析图谱；
图3为本发明需要检测的三元材料电池极片中锰Mn元素的分析图谱；
图4为本发明需要检测的三元材料电池极片中镍Ni和锰Mn元素的分析图谱。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。
参见图1至图4，本发明提供一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，其可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况，该方法包括以下步骤：
第一步：对于具有多种不同目标元素的特定化合物的元素图谱，进行去除噪声处理，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱；
需要说明的是，所述目标元素即需要测量相对含量的元素。
需要说明的是，特定化合物的元素图谱，可以是各种仪器测量获得的、所有以像素形式展现的数据图像中，如能谱仪EDS测量获得的元素分析图谱(即X射线能图谱)等。
在本发明中，具体实现上，在第一步中，采用扣除背景的方法，去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱。
具体实现上，在第一步中，预先设置一个信号强度阀值(例如等于特定化合物的元素图谱中任意一个空白点的信号强度，空白点即没有目标元素的点，作为基准点)，去除特定化合物的元素图谱中信号强度小于该信号强度阀值的图像，实现去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声。
需要说明的是，对于本发明，扣除背景是通过去除低于某一信号强度(即信号强度阀值。可以根据用户的需求进行设置)数据实现的，可去除元素分布图(特定化合物的元素图谱)中的无关信息，便于分析数据。
具体实现上，对于只包含目标元素的特定化合物的元素图谱，还可以进行调节亮度和对比度处理，以便于分析元素图谱。
第二步：对只包含目标元素的特定化合物的元素图谱，进行图形扫描，统计在特定化合物的元素图谱中全部目标元素(即包括各种目标元素)具有的像素点的总体信号强度，并按照不同目标元素具有的像素点分别具有的预设信号强度阀值(具体可以为预设亮度阀值，即预设RGB值)，对所述元素图谱分别进行归一化处理，分别得到与不同目标元素相对应的元素图谱，并根据不同目标元素对应的元素图谱，获得不同目标元素具有的像素点数量；
需要说明的是，具体实现上，在第二步中，具体操作方法为：将去除背景后的元素图谱导入图像处理软件(MarkMan或Photoshop等)。然后打开软件的直方图，在直方图中开启统计数据。对应某种目标元素，将统计数据中的“像素点数量”定义为该目标元素的数量。由于不同种类的目标元素具有的像素点存在亮度的差别，所以通过将直方图中显示的全部像素点按照某个目标元素像素点的预设亮度阀值进行归一化处理，即可以将直方图中显示的像素点归一化为该目标元素的像素点，从而更加直接的确定出该目标元素对应的像素点的数量。
对元素图谱，分别按照不同目标元素的像素点具有的不同的预设亮度阀值，来进行归一化处理，即可获得不同目标元素对应的元素图谱(该图谱具有与目标元素对应的像素点)，然后即可直接统计每个目标元素对应的像素点的数量。
在本发明中，通过图像处理软件(MarkMan或Photoshop等)，可以直接进行元素图谱的图像扫描、像素点数量的统计，以及归一化处理等操作，这些操作可以通过图像处理软件实现，在此不展开详细描述，当然，还可以采用其他现有的图像方法，只要能够实现直接进行像素点数量的统计，以及归一化处理操作即可。具体实现上，本发明可以通过对特定化合物的元素图谱中不同的目标元素进行分别分析，经过叠加，可以得到多种元素元素分布图。
具体实现上，通过图形像素分析软件，可以执行第一步的扣除背景操作，以及执行第二步的操作，统计特定化合物的元素图谱中不同的目标元素像素点数量。图形像素分析软件包含MarkMan和Photoshop等。
第三步、根据不同目标元素具有的像素点数量，计算获得不同目标元素的相对含量百分比。
例如，根据两种目标元素像素点的数量，通过求商操作，即可以获得两者的相对含量百分比。
需要说明的是，针对现有技术的不足，本发明简单可行，处理时间短。通过处理后，可在图谱上简单快速分辨出检测元素在被测物二维平面上的分布情况，同时经过数据处理可以比对不同元素的相对含量比例。这种方法简单快捷，处理结果简单易懂，对理解元素图谱，指导研究实验具有较大帮助。
下面结合实施例1至实施例2，说明根据本发明提供的元素图谱的快速分析方法，对元素图谱进行数据处理并得到元素相对含量比例的具体过程。
实施例1
具体实施例1中，运用本发明提供的元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，处理三元材料电池极片的元素图谱，包括以下步骤：
第一步，将图2、图3分别导入图形像素分析软件，对图谱中Ni、Mn元素进行查找，并扣除背景；
第二步，进入图形像素分析软件的直方图界面，调出RGB通道。框选直方图内所有立柱，可快速统计出Ni、Mn元素像素点数量；
第三步，基于图谱Ni、Mn像素点统计数量进行元素含量的计算和分析；
图2为电池极片Ni元素分析图谱，图3为电池极片Mn元素分析图谱；通过对图1、2解析，Ni元素像素点数量为37060，Mn元素像素点数量为27590，通过计算Ni元素百分含量为57.3％，Mn元素百分含量为42.7％。由图中可见，未经处理得到的元素图谱中无法获得各元素含量信息，经过本方法处理、解析后，可快速得到元素相对百分含量。
对于本实施例，通过本方法可快速解析元素图谱，得到各元素相对百分含量，对科研工作快速分析实验结果具有较大帮助。
实施例2。
具体实施例2中，运用本发明提供的元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，处理三元材料电池极片元素图谱，包括以下步骤：
第一步，将图4导入图形像素分析软件，对图谱中Ni、Mn元素进行查找，并扣除背景；
第二步，使用图形像素分析软件分别统计Ni、Mn元素像素点数量；
第三步，基于图谱Ni、Mn像素点统计数量进行元素含量的计算和分析；
图4为电池极片Ni、Mn元素分析图谱；通过对图4解析，Ni元素像素点数量为41300，Mn元素像素点数量为31200，通过计算Ni元素百分含量为56.9％，Mn元素百分含量为43.1％。由图中可见，未经处理得到的元素图谱中无法获得各元素含量信息，经过本方法处理、解析后，可快速得到元素相对百分含量。
对于本实施例，通过本方法可快速解析元素图谱，得到各元素相对百分含量，对科研工作快速分析实验结果具有较大帮助。
基于以上技术方案可知，对于本发明，其是一种快速解析元素图谱的方法。该方法，首先将测定出的元素图谱进行图像处理，扣除背景噪音，然后，对检测信号进行归一化处理，统计不同检测元素含量分布，通过图形处理技术，统计不同像素点数量，得出元素含量分布图。并且可以计算出元素的相对含量。这种处理方法操作简单，速度快，可节省大量人工计算时间，提高效率。
因此，基于以上技术方案可知，本发明提供的元素图谱的快速分析方法，其简单可行，可快速处理元素图谱，得到清晰直观的可视结果。
综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，其可以根据特定化合物的元素图谱，快速、有效地测量出其中不同元素的相对含量，从而了解化合物的元素分布情况，有利于对化合物做进一步的研究分析，具有重大的生产实践意义。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种元素图谱中不同元素相对含量的快速检测方法，其特征在于，包括步骤：
第一步、对于具有多种不同目标元素的特定化合物的元素图谱，进行去除噪声处理，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱；
第二步、对只包含目标元素的特定化合物的元素图谱，进行图形扫描，统计在特定化合物的元素图谱中全部目标元素具有的像素点的总体信号强度，并按照不同目标元素具有的像素点分别具有的预设信号强度阀值，对所述元素图谱分别进行归一化处理，分别得到与不同目标元素相对应的元素图谱，并根据不同目标元素对应的元素图谱，获得不同目标元素具有的像素点数量；
第三步、根据不同目标元素具有的像素点数量，计算获得不同目标元素的相对含量百分比。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在第一步中，采用扣除背景的方法，去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声，获得只包含目标元素的特定化合物的元素图谱。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在第一步中，预先设置一个信号强度阀值，去除特定化合物的元素图谱中信号强度小于该信号强度阀值的图像，实现去除特定化合物的元素图谱中的背景噪声；
所述信号强度阀值等于特定化合物的元素图谱中任意一个空白点的信号强度。
4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述特定化合物的元素图谱，是所有以像素形式展现的数据图像。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，特定化合物的元素图谱为能谱仪EDS测量获得的元素分析图谱。
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