JP2022078759A - Method for evaluating metal powders, evaluation program for evaluating metal powders, and storage medium in which evaluation program is recorded - Google Patents

Method for evaluating metal powders, evaluation program for evaluating metal powders, and storage medium in which evaluation program is recorded Download PDF

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Abstract

To provide a method for evaluating metal powders.SOLUTION: The method for evaluation includes the steps of: drawing a scan electronic microscope image of metal powders; detecting the boundary of a metal particle by a threshold value method in the image; removing regions with a gray scale of a first threshold value or smaller from the image; calculating the aspect length-to-width ratio and the circularity of a first particle region surrounded by the boundary; and determining whether the metal particle in the first particle region is a single particle or a connected particle formed by connecting at least two fragment particles on the basis of the aspect length-to-width ratio and the circularity.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明の実施形態の一つは、粉体の評価方法、粉体を評価するための評価プログラムと評価システム、および当該評価プログラムが記録された記憶媒体に関する。例えば、本発明の実施形態の一つは、金属粒子を含む金属粉体の評価方法、金属粉体を評価するための評価プログラムと評価システム、および当該評価プログラムが記録された記憶媒体に関する。 One of the embodiments of the present invention relates to a powder evaluation method, an evaluation program and evaluation system for evaluating the powder, and a storage medium in which the evaluation program is recorded. For example, one embodiment of the present invention relates to an evaluation method for a metal powder containing metal particles, an evaluation program and evaluation system for evaluating the metal powder, and a storage medium in which the evaluation program is recorded.

微細な粒子の集合体である粉末を評価する方法の一つが電子顕微鏡観察である。例えば走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて取得した像(SEM像)を解析することで、各粒子の形状、粒径、および形状や粒径のばらつきなどを評価することができる。例えば特許文献1、2には、ニッケル微粒子を含むニッケル粉体のSEM像を取得し、SEM像を目視観察することにより、ニッケル粒子の結合によって生じる連結粒子や粗大粒子の割合を評価できることが記載されている。 One of the methods for evaluating powder, which is an aggregate of fine particles, is electron microscope observation. For example, by analyzing an image (SEM image) obtained by using a scanning electron microscope (SEM), the shape, particle size, and variation in shape and particle size of each particle can be evaluated. For example, Patent Documents 1 and 2 describe that by acquiring an SEM image of nickel powder containing nickel fine particles and visually observing the SEM image, the ratio of linked particles and coarse particles generated by the bonding of nickel particles can be evaluated. Has been done.

特開2019-173179号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2019-173179 特開2015-030886号公報JP-A-2015-030886

本発明の実施形態の一つは、微細粒子を含む粉体を評価するための新しい方法、この方法を実行するための評価プログラムと評価システム、およびこの評価プログラムが記録された記憶媒体を提供することを課題の一つとする。例えば、本発明の実施形態の一つは、金属粉体を評価するための方法、この方法を実行するための評価プログラムと評価システム、およびこの評価プログラムが記録された記憶媒体を提供することを課題の一つとする。 One of the embodiments of the present invention provides a new method for evaluating a powder containing fine particles, an evaluation program and an evaluation system for carrying out the method, and a storage medium in which the evaluation program is recorded. That is one of the issues. For example, one of the embodiments of the present invention provides a method for evaluating a metal powder, an evaluation program and an evaluation system for carrying out the method, and a storage medium in which the evaluation program is recorded. Make it one of the issues.

本発明に係る実施形態の一つは、複数の金属粒子を含む金属粉体の評価方法である。この評価方法は、金属粉体の走査型電子顕微鏡像を取り込むこと、走査型電子顕微鏡像において、金属粒子の境界を閾値法を用いて検出すること、走査型電子顕微鏡像から、階調が第1の閾値以下の領域を除去すること、境界によって囲まれた第1粒子領域の縦横比と円形度を算出すること、および縦横比と円形度に基づいて第1粒子領域に相当する金属粒子が単体粒子であるか、あるいは少なくとも二つのフラグメント粒子が連結された連結粒子であるかを判断することを含む。 One of the embodiments according to the present invention is a method for evaluating a metal powder containing a plurality of metal particles. This evaluation method captures a scanning electron microscope image of metal powder, detects the boundary of metal particles in the scanning electron microscope image using the threshold method, and the gradation is the first from the scanning electron microscope image. Eliminating the region below the threshold of 1, calculating the aspect ratio and circularity of the first particle region surrounded by the boundary, and the metal particles corresponding to the first particle region based on the aspect ratio and circularity. It involves determining whether it is a single particle or a linked particle in which at least two fragment particles are linked.

本発明に係る実施形態の一つは、金属粉体を評価するための評価プログラムである。この評価プログラムは、金属粉体の走査型電子顕微鏡像において金属粒子の境界を閾値法を用いて検出すること、走査型電子顕微鏡像から、階調が第1の閾値以下の領域を除去すること、境界によって囲まれた第1粒子領域の縦横比と円形度を算出すること、および縦横比と円形度に基づいて第1粒子領域に相当する金属粒子が単体粒子であるか、あるいは少なくとも二つのフラグメント粒子が連結された連結粒子であるかを判断することをコンピュータに実行させる。 One of the embodiments according to the present invention is an evaluation program for evaluating metal powder. This evaluation program detects the boundaries of metal particles in a scanning electron microscope image of metal powder using the threshold method, and removes the region where the gradation is below the first threshold from the scanning electron microscope image. , Calculate the aspect ratio and circularity of the first particle region surrounded by the boundary, and the metal particle corresponding to the first particle region based on the aspect ratio and circularity is a single particle, or at least two. Have the computer perform a determination to determine if the fragment particles are concatenated particles.

本発明に係る実施形態の一つは、上記評価プログラムが記録されたコンピュータ可読記憶媒体である。 One of the embodiments according to the present invention is a computer-readable storage medium in which the evaluation program is recorded.

本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法のフロー。The flow of the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法において取得されるSEM像の模式図、および金属粒子の形態を表す模式図。The schematic diagram of the SEM image acquired in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention, and the schematic diagram which shows the morphology of a metal particle. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法において実施される閾値法による粒子の境界検出後のデータポイントを表す模式図、およびSEM像端部にある粒子領域を示す模式図。The schematic diagram which shows the data point after the boundary detection of the particle by the threshold method carried out in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention, and the schematic diagram which shows the particle region at the edge of an SEM image. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法において取得されるSEM像の深遠部を表す模式図、および一次微分フィルタの適用による粒子領域分割処理を示す模式図。The schematic diagram which shows the profound part of the SEM image acquired in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention, and the schematic diagram which shows the particle area division processing by applying a first-order differential filter. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法におけるウォーターシェッド処理を示す模式図。The schematic diagram which shows the water shed treatment in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法における膨張処理を示す模式図。The schematic diagram which shows the expansion process in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法における凸包変形処理を示す模式図。The schematic diagram which shows the convex hull deformation processing in the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法のフロー。The flow of the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価方法のフロー。The flow of the evaluation method of the metal powder which concerns on one of the Embodiments of this invention. 本発明の実施形態の一つに係る金属粉体の評価システム。An evaluation system for metal powder according to one of the embodiments of the present invention. 実施例における各処理を示すSEM像。SEM image showing each process in the examples. 実施例における各処理を示すSEM像。SEM image showing each process in the examples. 実施例における各処理を示すSEM像。SEM image showing each process in the examples.

以下、本発明の実施形態の一つに係る、複数の粒子を含む粉体の評価方法について説明する。この評価方法に適用できる粉体に制約はなく、複数の固体粒子によって構成される有体の粉体であればよい。粉体は流動性を有していてもよく、流動性を持たなくてもよい。例えば、球状または実質的に球状と見なせる形状を有する粒子を含む粉体、あるいは個々の粒子が判別できる程度の画像が取得できる粉体などに本評価方法が適用可能である。粒子に含まれる材料にも制約はなく、例えばニッケルや銅、チタン、銀などの金属、合金、または金属を含む酸化物や窒化物などの金属化合物、ポリスチレンやポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ乳酸などに例示される人工高分子、ガラス、石英、また糖類などの食品でもよい。以下の説明では、一例として金属粒子を含む金属粉体を用いて説明を行うが、金属化合物の粒子を含む粉体も同様に扱うことができる。 Hereinafter, a method for evaluating a powder containing a plurality of particles according to one of the embodiments of the present invention will be described. There are no restrictions on the powder that can be applied to this evaluation method, and any tangible powder composed of a plurality of solid particles may be used. The powder may or may not have fluidity. For example, this evaluation method can be applied to a powder containing particles having a shape that can be regarded as spherical or substantially spherical, or a powder that can obtain an image to which individual particles can be discriminated. There are no restrictions on the materials contained in the particles, such as metals such as nickel, copper, titanium, and silver, alloys, metal compounds such as oxides and nitrides containing metals, and examples such as polystyrene, polyethylene, polypropylene, and polylactic acid. It may be a food such as artificial polymer, glass, titanium, or sugar. In the following description, a metal powder containing metal particles will be used as an example, but a powder containing metal compound particles can be handled in the same manner.

1.評価方法の概要
本評価方法のフローを図1に示す。図1に示すように、本評価方法は、金属粉体のSEM像の取得(S1)が最初に行われ、引き続き、閾値法を用いる金属粒子の境界検出による粒子領域の特定(S2)が実施される。その後、SEM像端部にある粒子領域の除外(S3)、SEM像深遠部の粒子領域の除外(S4)、一次微分フィルタによる粒子領域分割(S5)、ウォーターシェッド処理(S6)、膨張処理(S7)、および凸包変形処理(S8)のうち、少なくとも一つが実施される。上記処理S3からS8の全てを実施してもよく、これらの処理から適宜選択して複数の処理を実施してもよい。また、複数の処理を実施する場合には、その順序に限定は無く、例えば図1のフローに示された順序で実施してもよく、適宜実施順序を変更してもよい。
1. 1. Outline of evaluation method Figure 1 shows the flow of this evaluation method. As shown in FIG. 1, in this evaluation method, the acquisition of the SEM image of the metal powder (S1) is performed first, and then the particle region is specified (S2) by the boundary detection of the metal particles using the threshold method. Will be done. After that, the particle region at the end of the SEM image is excluded (S3), the particle region at the deep part of the SEM image is excluded (S4), the particle region is divided by the first derivative filter (S5), the water shed treatment (S6), and the expansion treatment (S6). At least one of S7) and the convex package deformation process (S8) is carried out. All of the above processes S3 to S8 may be performed, or a plurality of processes may be appropriately selected from these processes. Further, when a plurality of processes are performed, the order is not limited, and for example, the processes may be performed in the order shown in the flow of FIG. 1, or the execution order may be changed as appropriate.

2.SEM像の取得(S1)
公知の手法を用いて金属粉体のSEM像を取得する。図2(A)はSEM像を模式的に表した図であり、金属粒子に相当する複数の粒子領域がSEM像中に観察される。SEM像は、マトリクス状に配置されたデータポイント(DP)のそれぞれの階調データとして取得される。以下、データポイントは、x軸上とy軸上にそれぞれm行n列で配置されるとして説明を行う(mとnは2以上の自然数)。各データポイントは、第0階調から第255階調の合計256の階調から選択される階調として表現される。なお、SEM像を表示装置の画面上で表示する場合には、各データポイントは画素に対応し、その階調を輝度と表現することもできる。すなわち、256段階の異なる輝度を与える画素の集合体としてSEM像が表示装置上で視認される。なお、本評価方法では、粉体像を取得する顕微鏡はSEMに限られず、透過形電子顕微鏡(TEM)や走査透過形電子顕微鏡(STEM)、光学顕微鏡などを用いてもよい。粉体像がカラー表示される場合でも、画像を256階調のグレイスケールに変換すればよい。
2. 2. Acquisition of SEM image (S1)
An SEM image of the metal powder is obtained using a known method. FIG. 2A is a diagram schematically showing an SEM image, and a plurality of particle regions corresponding to metal particles are observed in the SEM image. The SEM image is acquired as gradation data of each of the data points (DP) arranged in a matrix. Hereinafter, the data points will be described as being arranged on the x-axis and the y-axis in m rows and n columns, respectively (m and n are natural numbers of 2 or more). Each data point is expressed as a gradation selected from a total of 256 gradations from the 0th gradation to the 255th gradation. When the SEM image is displayed on the screen of the display device, each data point corresponds to a pixel, and the gradation can be expressed as luminance. That is, the SEM image is visually recognized on the display device as an aggregate of pixels giving 256 different luminance levels. In this evaluation method, the microscope for acquiring the powder image is not limited to the SEM, and a transmission electron microscope (TEM), a scanning transmission electron microscope (STEM), an optical microscope, or the like may be used. Even when the powder image is displayed in color, the image may be converted into a gray scale of 256 gradations.

通常、金属粉体に含まれる金属粒子の大部分は球状あるいは実質的に球状と見做せる形状を有する。このため、SEM像中には、球状またはほぼ球状の金属粒子のそれぞれの全体が観察されるとともに、図2(B)に示すように、球状またはほぼ球状の金属粒子が重なった状態でも観察される。しかしながら、金属粉体の製造方法にも依存するが、金属粉体には、球状から大きく乖離した形状を有する金属粒子も混在することがある。その典型例が複数の金属粒子が高温状態で衝突して結合することで形成される金属粒子であり、連結粒子と呼ばれるいびつな形状を有する金属粒子である(図2(C))。このような連結粒子は、例えば、塩化ニッケル等の金属塩化物ガスを水素等の還元性のガスと反応させる気相還元法で生成しうることが知られている。以下、球状または球状に近い形状を有する金属粒子を単体粒子と呼ぶ。一方、複数の金属粒子が結合することで形成され、球状から大きく乖離したまたはいびつな形状を有する金属粒子を連結粒子と呼ぶ。連結粒子では、結合した個々の金属粒子をフラグメント粒子と呼ぶこともある。以下に詳細に述べるように、本発明の実施形態の一つに係る評価方法では、SEMで観察される莫大な数の金属粒子の形状を短時間で把握し、金属粒子を単体粒子と連結粒子とに判別することができる。 Usually, most of the metal particles contained in the metal powder have a shape that can be regarded as spherical or substantially spherical. Therefore, in the SEM image, the entire spherical or substantially spherical metal particles are observed, and as shown in FIG. 2B, the spherical or substantially spherical metal particles are also observed in an overlapping state. To. However, although it depends on the method for producing the metal powder, the metal powder may contain metal particles having a shape largely deviated from the spherical shape. A typical example thereof is a metal particle formed by collision and bonding of a plurality of metal particles in a high temperature state, and is a metal particle having a distorted shape called a connecting particle (FIG. 2 (C)). It is known that such linked particles can be produced, for example, by a vapor phase reduction method in which a metal chloride gas such as nickel chloride is reacted with a reducing gas such as hydrogen. Hereinafter, metal particles having a spherical shape or a shape close to a spherical shape are referred to as simple substance particles. On the other hand, metal particles formed by binding a plurality of metal particles and having a shape greatly deviated from a spherical shape or having a distorted shape are called connecting particles. In the linked particles, the individual metal particles bonded to each other may be referred to as fragment particles. As described in detail below, in the evaluation method according to one of the embodiments of the present invention, the shape of a huge number of metal particles observed by SEM can be grasped in a short time, and the metal particles can be divided into single particles and linked particles. Can be determined as.

3.閾値法による粒子の境界検出(S2)
処理S2では、取得されたSEM像データを構成する各データポイントが属する金属粒子を決定し、金属粒子の境界を検出するため、データポイントを二値化する。二値化するための方法に制約はなく、例えばNiblack法、Sauvola法、pタイル法、判別分析法など、公知の方法を採用すればよい。
3. 3. Boundary detection of particles by threshold method (S2)
In the process S2, the metal particles to which each data point constituting the acquired SEM image data belongs are determined, and the data points are binarized in order to detect the boundary of the metal particles. There are no restrictions on the method for binarization, and known methods such as the Niblack method, the Sauvola method, the p-tile method, and the discriminant analysis method may be adopted.

この二値化処理により得られるデータを図3(A)に模式的に示す。ここでは、x軸とy軸にそれぞれ12行12列で配置されるマトリクス状のデータポイントが示されており、粒子境界は点線円で示されている。上述した二値化処理によって粒子境界を構成するデータポイントDP1を取得することができる。しかしながら、粒子境界内、すなわち粒子領域にも粒子境界を構成すると判定されたデータポイントDP2が検出されることがある。このため、複数のデータポイントによって閉じた形状を構成しないデータポイントDP2を除外する。この処理により、粒子境界が正確に検出され、粒子領域とその形状を決定することができる。 The data obtained by this binarization process is schematically shown in FIG. 3 (A). Here, matrix-like data points arranged in 12 rows and 12 columns on the x-axis and the y-axis, respectively, are shown, and the particle boundaries are shown by dotted circles. The data point DP1 constituting the particle boundary can be obtained by the above-mentioned binarization process. However, the data point DP2 determined to form the particle boundary may be detected within the particle boundary, that is, also in the particle region. Therefore, the data point DP2 that does not form a closed shape by a plurality of data points is excluded. By this process, the particle boundary can be accurately detected and the particle region and its shape can be determined.

4.SEM像端部にある粒子領域の除外(S3)
図3(B)に示すように、SEM像には四つの端部(辺)が存在する。各データポイントはxy座標で表すことができるため、x=1、x=m、y=1、y=nの直線がSEM像の端部となる。この端部に接する粒子領域は金属粒子の全体を示していないため、その形状を正確に評価することができない。したがって、本評価方法では、閾値法による粒子境界を検出した後、SEM像端部にある粒子領域をSEM像から除外するための処理S3を行ってもよい。具体的には、x=1、x=m、y=1、y=nの直線のいずれかと接する粒子領域に含まれるデータポイントを評価対象から除外する。これにより、単体粒子と連結粒子の判別精度を向上させることができる。単体粒子と連結粒子の判断方法については後述する。
4. Exclusion of particle region at the end of SEM image (S3)
As shown in FIG. 3B, the SEM image has four ends (sides). Since each data point can be represented by xy coordinates, the straight lines of x = 1, x = m, y = 1, and y = n are the ends of the SEM image. Since the particle region in contact with this end does not show the entire metal particle, its shape cannot be accurately evaluated. Therefore, in this evaluation method, after detecting the particle boundary by the threshold method, the process S3 for excluding the particle region at the end of the SEM image from the SEM image may be performed. Specifically, the data points included in the particle region in contact with any of the straight lines of x = 1, x = m, y = 1, and y = n are excluded from the evaluation target. This makes it possible to improve the accuracy of discriminating between single particles and connected particles. The method of determining single particles and connected particles will be described later.

5.SEM像深遠部の粒子領域の除外(S4)
従来、単体粒子と連結粒子の判別は金属粉体のSEM像を目視観察することによって行われることがあった。通常、製造された金属粉体について、同一ロットのどの位置(例えば異なる深さ位置)を撮影して目視観察を行ったとしても、同等程度の結果が得られる蓋然性は高い。粉体表面から深い位置(例えば、粉体表面から数百μm以上深い位置)に存在する金属粒子は、撮影された像において階調の幅が狭く適切に画像処理できない場合があると想定される。よって、粉体表面から深い位置に存在する金属粒子は評価対象から除外してよい。そこで、本評価方法においても、粉体表面から一定の位置よりも浅い領域に存在する金属粉体を評価対象とするための処理を行ってもよい。例えば、階調が低い粒子領域に相当する金属粒子を評価対象から排除してもよい。
5. Exclusion of particle region in deep SEM image (S4)
Conventionally, the distinction between a single particle and a connected particle has been performed by visually observing an SEM image of a metal powder. Usually, it is highly probable that the same level of results can be obtained regardless of which position (for example, different depth position) of the same lot is photographed and visually observed for the produced metal powder. It is assumed that metal particles existing at a position deep from the powder surface (for example, a position deeper than the powder surface by several hundred μm or more) may not be able to perform appropriate image processing due to the narrow gradation width in the captured image. .. Therefore, metal particles existing deep from the powder surface may be excluded from the evaluation target. Therefore, also in this evaluation method, a process for evaluating a metal powder existing in a region shallower than a certain position from the powder surface may be performed. For example, metal particles corresponding to a particle region having a low gradation may be excluded from the evaluation target.

具体的には、一定の閾値以下の階調を有する領域をSEM像から除外する。すなわち、図4(A)に模式的に示すように、閾値法による粒子の境界検出(S2)では粒子領域を構成すると判断されたものの一定の閾値以下の階調を有するデータポイント(図4(A)においてハッチングが施された領域を構成するデータポイント)を評価対象から除外する。閾値としては、例えば第60階調から第70階調までの範囲から選択すればよく、典型的には第65階調である。これにより、撮影された像において階調の幅が狭く深い位置にある金属粒子が排除できるため、単体粒子と連結粒子の判別精度を向上させることができる。 Specifically, a region having a gradation equal to or lower than a certain threshold value is excluded from the SEM image. That is, as schematically shown in FIG. 4A, a data point having a gradation equal to or less than a certain threshold value although it is determined to constitute a particle region in particle boundary detection (S2) by the threshold method (FIG. 4 (A)). The data points that make up the hatched area in A) are excluded from the evaluation target. The threshold value may be selected from, for example, a range from the 60th gradation to the 70th gradation, and is typically the 65th gradation. As a result, metal particles having a narrow gradation width and deep positions in the captured image can be excluded, so that the discrimination accuracy between the single particles and the connected particles can be improved.

6.判定精度向上のための処理
上述した閾値法による粒子の境界検出(S2)では、必ずしも重なった複数の単体粒子をそれぞれの粒子領域として抽出することができない場合がある。この場合には、一次微分フィルタによる粒子領域分割(S5)、ウォーターシェッド処理(S6)、膨張処理(S7)、および凸包変形処理(S8)などの各処理を行ってもよい(図1参照)。以下、これらの処理についてそれぞれ説明する。
6. Processing for Improving Determination Accuracy In the particle boundary detection (S2) by the above-mentioned threshold method, it may not always be possible to extract a plurality of overlapping single particles as their respective particle regions. In this case, each process such as particle region division (S5), water shed process (S6), expansion process (S7), and convex hull deformation process (S8) by a first-order differential filter may be performed (see FIG. 1). ). Hereinafter, each of these processes will be described.

(1)一次微分フィルタによる粒子領域分割(S5)
この処理では、SEM像を構成するデータポイントに対し、一次微分フィルタを適用する。一次微分フィルタとしては公知のフィルタを用いることができ、例えばSobelフィルタやPrewittフィルタなどを採用すればよい。この処理では、注目するデータポイントを囲む九つのデータポイントの階調に対し、一定の定数を乗じる。この処理を全てのデータポイントに対して行う。得られたデータポイントの集合体に対し、x方向とy方向における階調変化を算出し、階調変化が大きい部分をエッジとして検出する。例えば、隣接するデータポイントの階調差が10以上の部分をエッジと見做してよいし、階調差が20以上の部分をエッジと見做してもよい。検出されたエッジにより粒子領域を分割する。
(1) Particle region division by a first-order differential filter (S5)
In this process, a first-order differential filter is applied to the data points constituting the SEM image. A known filter can be used as the first derivative filter, and for example, a Sobel filter, a Prewitt filter, or the like may be adopted. In this process, a constant constant is multiplied by the gradation of nine data points surrounding the data point of interest. This process is performed for all data points. For the aggregate of the obtained data points, the gradation change in the x direction and the y direction is calculated, and the portion where the gradation change is large is detected as an edge. For example, a portion of adjacent data points having a gradation difference of 10 or more may be regarded as an edge, and a portion having a gradation difference of 20 or more may be regarded as an edge. Divide the particle area by the detected edges.

この処理により、SEM像のコントラスト差が強調され、例えば閾値法による粒子の境界検出(S2)だけでは一つの粒子領域として誤認識されたいびつな形状を有する粒子領域をエッジによって二つまたはそれ以上の領域に分割することができる(図4(B)参照)。分割された領域はそれぞれ粒子領域として扱われ、評価される。これにより、SEM像において重なり合った複数の単体粒子を一つの連結粒子と誤認することを防ぐことができ、より正確に単体粒子と連結粒子を判別することが可能となる。 By this processing, the contrast difference of the SEM image is emphasized. For example, two or more particle regions having a distorted shape that are misrecognized as one particle region only by the particle boundary detection (S2) by the threshold method are formed by the edge. Can be divided into regions of (see FIG. 4B). Each of the divided regions is treated as a particle region and evaluated. As a result, it is possible to prevent a plurality of overlapping single particles from being mistaken for one connected particle in the SEM image, and it is possible to more accurately discriminate between the single particles and the connected particles.

(2)ウォーターシェッド処理(S6)
この処理は、任意の粒子領域に対して行うことができるが、単体粒子とは判断されなかった金属粒子に相当する粒子領域について選択的に行ってもよい。例えばこの処理は、一次微分フィルタによる粒子領域分割(S5)によって分割されなかった領域に対してだけでなく、分割された領域に対して行ってもよい。また、後述する判定処理によって連結粒子と判断された領域に対して行ってもよい。
(2) Water shed treatment (S6)
This treatment can be performed on any particle region, but may be selectively performed on a particle region corresponding to a metal particle that has not been determined to be a single particle. For example, this process may be performed not only on the region not divided by the particle region division (S5) by the first derivative filter, but also on the divided region. Further, it may be performed on a region determined to be a connected particle by the determination process described later.

まず、対象領域のSEM像のデータポイントを階調反転させる。例えば、階調値の中央値である第127階調を中心に反転させる。その後、図5(A)に示すように、粒子領域内における局所最小階調を有するデータポイントを複数指定し、マーカーとして採用する。一つのマーカーに着目すると、そのマーカーの周りには、マーカーの階調よりも高い階調を有する領域が存在するので、階調の等高線をマーカーの周囲にひくことができる。これにより、各マーカーからより高い階調を有する領域へ等高線を拡張し、等高線で囲まれた領域をそのマーカーの占有領域とする。この操作を各マーカーについて行う。この操作によって各マーカーの占有領域は徐々に拡大し、隣接するマーカーを基点とする占有領域が互いに接する点を仮の境界とする。よって、前記占有領域が互いに接する点を繋げることで仮の境界線とすることができる。図5(B)に二つの占有領域の接点(CP)と二つのマーカーを結ぶ線(図5(A)中の鎖線A-A´)上の階調変化を模式的に表す。図5(B)に示すように、二つのマーカー(ここではマーカーMb、Mc)において階調は極小値となり、その間の接点CPに階調の極大値が一つ存在する。この接点CPの階調と、二つのマーカーのうちより低い階調を有するマーカー(ここではマーカーMc)の階調との差が所定の閾値以上であれば、この接点CPを有効とし、二つの占有領域間の有効な境界である分水嶺と見做す。この処理を対象とする粒子領域中の全てのマーカーについて行う。閾値としては、例えば階調差が20以上60以下、20以上50以下、または35以上45以下の範囲から選択することができる。 First, the data points of the SEM image in the target area are gradation-inverted. For example, the 127th gradation, which is the median value of the gradation value, is inverted at the center. After that, as shown in FIG. 5A, a plurality of data points having the local minimum gradation in the particle region are designated and adopted as markers. Focusing on one marker, since there is a region around the marker having a gradation higher than the gradation of the marker, contour lines of the gradation can be drawn around the marker. As a result, the contour lines are extended from each marker to the area having higher gradation, and the area surrounded by the contour lines is used as the occupied area of the marker. This operation is performed for each marker. By this operation, the occupied area of each marker is gradually expanded, and the point where the occupied areas with the adjacent markers as the base points are in contact with each other is set as a temporary boundary. Therefore, it is possible to make a temporary boundary line by connecting the points where the occupied areas are in contact with each other. FIG. 5B schematically shows the gradation change on the line connecting the contact point (CP) of the two occupied areas and the two markers (chain line AA'in FIG. 5A). As shown in FIG. 5B, the gradation is the minimum value in the two markers (here, the markers M b and Mc ), and one maximum value of the gradation exists in the contact CP between them. If the difference between the gradation of this contact CP and the gradation of the marker having the lower gradation of the two markers (here, marker Mc ) is equal to or more than a predetermined threshold value, this contact CP is valid and two. It is regarded as a watershed, which is an effective boundary between two occupied areas. This process is performed for all markers in the target particle region. The threshold value can be selected from, for example, a range in which the gradation difference is 20 or more and 60 or less, 20 or more and 50 or less, or 35 or more and 45 or less.

対象とする粒子領域内で有効な境界(分水嶺)が一つ以上存在する場合、階調反転された対象粒子領域内の隣接するマーカーの間に、マーカーと比較して階調が十分に高いデータポイントが存在することを意味する。すなわち、階調反転前の粒子領域の隣接する局所最大階調を有するデータポイントの間に、階調が十分に低いデータポイントが存在することを意味する。 When there is one or more valid boundaries (watersheds) in the target particle region, data with a sufficiently high gradation compared to the marker between adjacent markers in the gradation-inverted target particle region. It means that there is a point. That is, it means that there is a data point having a sufficiently low gradation between the data points having the local maximum gradation adjacent to each other in the particle region before the gradation inversion.

一方、対象とする粒子領域内で有効な境界が存在しない場合、階調反転された対象粒子領域内の隣接するマーカー同士の階調差が小さく、かつ、これらのマーカーの間に階調が顕著に高いデータポイントが存在しないことを意味する。すなわち、階調反転前の粒子領域の隣接する局所最大階調を有するデータポイントの間に、階調が十分に低いデータポイントが存在しないことを意味する。 On the other hand, when there is no effective boundary in the target particle region, the gradation difference between adjacent markers in the gradation-inverted target particle region is small, and the gradation is remarkable between these markers. Means that there are no high data points in. That is, it means that there is no data point having a sufficiently low gradation between the data points having the local maximum gradation adjacent to each other in the particle region before the gradation inversion.

複数のフラグメント粒子が高温状態で衝突して結合することで形成される連結粒子に相当する領域の輪郭を表す曲線には、その傾きが急激に変化する部分が存在する。この部分はフラグメント粒子の間に形成される溝であり、該溝はSEM像では階調が低い領域として観察される。換言すると、粒子領域中に溝が検出されれば、当該粒子領域に相当する金属粒子は連結粒子の可能性があると判断でき、逆に溝が検出できなければ、当該粒子領域に相当する金属粒子は単体粒子であると判断できる。ウォーターシェッド処理は、連結粒子中の溝を検出するための方法の一つであり、上述したプロセスによって連結粒子に特有の溝が検される。一方、形状が球から乖離していても、単体粒子であれば連結粒子にみられる溝が検出できない。このため、本処理によって連結粒子と単体粒子を区別する精度を向上させることができる。 The curve representing the contour of the region corresponding to the connected particles formed by the collision and bonding of a plurality of fragment particles in a high temperature state has a portion where the slope changes abruptly. This portion is a groove formed between the fragment particles, and the groove is observed as a region having low gradation in the SEM image. In other words, if a groove is detected in the particle region, it can be determined that the metal particle corresponding to the particle region may be a connecting particle, and conversely, if the groove cannot be detected, the metal corresponding to the particle region is used. It can be determined that the particles are single particles. Watershed treatment is one of the methods for detecting grooves in linked particles, and the process described above examines grooves peculiar to linked particles. On the other hand, even if the shape deviates from the sphere, the groove seen in the connected particles cannot be detected if it is a single particle. Therefore, it is possible to improve the accuracy of distinguishing the connected particles from the simple substance particles by this treatment.

上述したように、ウォーターシェッド処理によって対象粒子領域内で有効な境界が確認できれば、その粒子領域には低階調領域が存在することが分かる。逆に、有効な境界が確認できない場合には、当該粒子領域内に低階調領域が存在しないことが示唆される。したがって、この方法を用いることで、対象粒子領域内の溝の有無を判断することができ、より正確に単体粒子と連結粒子を判別することが可能となる。 As described above, if an effective boundary can be confirmed in the target particle region by the water shed treatment, it can be understood that a low gradation region exists in the particle region. On the contrary, when an effective boundary cannot be confirmed, it is suggested that the low gradation region does not exist in the particle region. Therefore, by using this method, it is possible to determine the presence or absence of a groove in the target particle region, and it is possible to more accurately discriminate between a single particle and a connected particle.

なお、上述したウォーターシェッド処理では、最初にデータポイントの階調値を反転し、その後に分水嶺を得るが、本評価方法ではデータポイントの階調反転を行わなくてもよい。この場合には、マーカーは局所最大階調を有するデータポイントとなり、各マーカーからより低い階調を有する領域へ等高線を拡張することになる。 In the watershed process described above, the gradation value of the data point is first inverted, and then the watershed is obtained, but in this evaluation method, the gradation value of the data point may not be inverted. In this case, the marker becomes a data point having a local maximum gradation, and the contour lines are extended from each marker to a region having a lower gradation.

(3)膨張処理(S7)
この処理も任意の粒子領域に対して行うことができるが、単体粒子とは判断されなかった金属粒子に相当する粒子領域について選択的に行ってもよい。例えばこの処理は、ウォーターシェッド処理(S6)によって単体粒子と判断されなかった金属粒子に相当する粒子領域に対して行うことができる。
(3) Expansion treatment (S7)
This treatment can also be performed on any particle region, but may be selectively performed on a particle region corresponding to a metal particle that is not determined to be a single particle. For example, this treatment can be performed on a particle region corresponding to a metal particle that has not been determined to be a simple substance particle by the watershed treatment (S6).

この処理では、連結粒子と判断された金属粒子が実際には単体粒子であるものの、この金属粒子よりも浅い位置に存在する他の金属粒子に覆われているために連結粒子と判断されたのか、あるいは、他の金属粒子に覆われず、実際に連結粒子であると判断されたのかを判断するために行うことができる。具体的には、データポイントの二値化、対象となる粒子領域に対する膨張処理(第1の膨張処理)、第1の膨張処理で得られる膨張領域(第1の膨張領域)と重なる他の粒子領域(近傍粒子領域)の膨張処理(第2の膨張処理)、対象となる粒子領域と第2の膨張処理によって得られる膨張領域(第2の膨張領域)が重なる領域(重畳領域)の抽出、および近傍粒子領域のオリジナル階調と重畳領域のオリジナル階調との比較が行われる。重畳領域のオリジナル階調が近傍粒子領域のオリジナル階調よりも高ければ、対象とする粒子領域に相当する金属粒子は、近傍粒子領域に相当する金属粒子に覆われていないと判断する。一方、重畳領域のオリジナル階調が近傍粒子領域のオリジナル階調よりも低ければ、対象とする粒子領域に相当する金属粒子は、近傍粒子領域に相当する金属粒子に覆われていると判断する。なお、オリジナル階調とは、二値化処理前の階調を指す。 In this treatment, although the metal particles judged to be connected particles are actually single particles, are they judged to be connected particles because they are covered with other metal particles existing at a position shallower than these metal particles? Or, it can be performed to determine whether it is actually determined to be a connected particle without being covered with other metal particles. Specifically, binarization of data points, expansion treatment for the target particle region (first expansion treatment), and other particles overlapping with the expansion region obtained by the first expansion treatment (first expansion region). Expansion treatment (second expansion treatment) of the region (neighboring particle region), extraction of a region (superimposed region) where the target particle region and the expansion region (second expansion region) obtained by the second expansion treatment overlap. And the original gradation of the neighboring particle region and the original gradation of the superimposed region are compared. If the original gradation of the superimposed region is higher than the original gradation of the neighboring particle region, it is determined that the metal particles corresponding to the target particle region are not covered with the metal particles corresponding to the neighboring particle region. On the other hand, if the original gradation of the superimposed region is lower than the original gradation of the neighboring particle region, it is determined that the metal particles corresponding to the target particle region are covered with the metal particles corresponding to the neighboring particle region. The original gradation refers to the gradation before the binarization process.

具体的な手順を図6を用いて説明する。図6は、評価対象である金属粒子の粒子領域A、および粒子領域Aの近傍に存在する近傍粒子領域BからDを模式的に示す。近傍粒子領域BからDは、単体粒子に相当する領域でも連結粒子に相当する領域でもよい。この処理では、まず、全てのデータポイントを二値化する。このため、全てのデータポイントは0(黒)か1(白)の階調で表される。次に、粒子領域Aに対して膨張処理(第1の膨張処理)を行う。膨張処理自体は公知の方法を用いればよく、例えば粒子領域Aを構成するデータポイントの一つに着目し、そのデータポイントを中心とする複数のデータポイント(例えば、3×3のデータポイント)中に一つでも階調が1のデータポイントがあれば、着目したデータポイントの階調を1とする。この操作を粒子領域Aを構成するデータポイントの全てに対して行う。その結果、粒子領域Aの周辺に第1の膨張領域A´が得られる。 A specific procedure will be described with reference to FIG. FIG. 6 schematically shows the particle region A of the metal particles to be evaluated and the neighboring particle regions B to D existing in the vicinity of the particle region A. The neighboring particle regions B to D may be a region corresponding to a single particle or a region corresponding to a connected particle. In this process, first, all data points are binarized. Therefore, all data points are represented by a gradation of 0 (black) or 1 (white). Next, the particle region A is subjected to an expansion treatment (first expansion treatment). A known method may be used for the expansion treatment itself. For example, focusing on one of the data points constituting the particle region A, among a plurality of data points (for example, 3 × 3 data points) centered on the data points. If there is even one data point with a gradation of 1, the gradation of the focused data point is set to 1. This operation is performed on all the data points constituting the particle region A. As a result, a first expansion region A'is obtained around the particle region A.

次に、この膨張領域A´と重なる他の粒子領域(ここでは近傍粒子領域B、C)のうち、膨張領域A´と重なる部分(近傍粒子領域B´、C´)に対して、同様の膨張処理(第2の膨張処理)を行う。この操作により、近傍粒子領域B´、C´からそれぞれ第2の膨張領域B´、C´が得られるとともに、粒子領域Aと第2の膨張領域B´が重なる重畳領域AB、および粒子領域Aと第2の膨張領域C´が重なる重畳領域ACが得られる。なお、膨張領域A´と重ならない粒子領域(ここでは粒子領域D)は膨張処理を行う必要は無い。 Next, among the other particle regions (here, the neighboring particle regions B and C) that overlap with the expansion region A', the same applies to the portion (neighboring particle regions B', C') that overlaps with the expansion region A'. The expansion process (second expansion process) is performed. By this operation, the second expansion regions B'and C'are obtained from the neighboring particle regions B'and C', respectively, and the overlapping region AB and the particle region A where the particle region A and the second expansion region B'overlap are obtained. A superposed region AC in which the second expansion region C'is overlapped with the second expansion region C'is obtained. It is not necessary to perform the expansion treatment on the particle region (here, the particle region D) that does not overlap with the expansion region A'.

その後、近傍粒子領域Bと重畳領域ABのオリジナル階調を比較する。同様に、近傍粒子領域Cと重畳領域ACのオリジナル階調を比較する。ここで、重畳領域ABとACはそれぞれ、対象とする粒子領域Aのうち近傍粒子領域B、Cに近い部分である。このため、例えば重畳領域ABが粒子領域Bよりも階調が高いということは、粒子領域Aのうち粒子領域Bに近い部分は、粒子領域Bよりも階調が高く、より粉体表面に近い位置に存在することを意味する。すなわち、粒子領域Aに相当する金属粒子は粒子領域Bに相当する金属粒子に覆われていないことを意味する。逆に、重畳領域ABが粒子領域Bよりも階調が低いということは、粒子領域Aのうち粒子領域Bに近い部分は、粒子領域Bよりも階調が低く、より粉体表面から遠くに位置していることを意味する。すなわち、粒子領域Aに相当する金属粒子は粒子領域Bに相当する金属粒子に覆われていることを意味する。同様のことが粒子領域AとCとの関係についても言える。このように、膨張処理を行うことで、SEM像中における金属粒子間の上下関係をより正確に把握することができるため、単体粒子と連結粒子とをより正確に判別することが可能となる。 After that, the original gradations of the neighboring particle region B and the superimposed region AB are compared. Similarly, the original gradations of the neighboring particle region C and the superimposed region AC are compared. Here, the superimposed regions AB and AC are portions of the target particle region A that are close to the neighboring particle regions B and C, respectively. Therefore, for example, the fact that the superimposed region AB has a higher gradation than the particle region B means that the portion of the particle region A that is closer to the particle region B has a higher gradation than the particle region B and is closer to the powder surface. It means that it exists in the position. That is, it means that the metal particles corresponding to the particle region A are not covered with the metal particles corresponding to the particle region B. On the contrary, the fact that the superimposed region AB has a lower gradation than the particle region B means that the portion of the particle region A closer to the particle region B has a lower gradation than the particle region B and is farther from the powder surface. It means that it is located. That is, it means that the metal particles corresponding to the particle region A are covered with the metal particles corresponding to the particle region B. The same can be said about the relationship between the particle regions A and C. By performing the expansion treatment in this way, the hierarchical relationship between the metal particles in the SEM image can be grasped more accurately, so that the simple substance particles and the connected particles can be discriminated more accurately.

(4)凸包変形処理(S8)
この処理は、他の金属粒子に覆われているために連結粒子と判断された金属粒子が実際に連結粒子であるのか、あるいは実際には単体粒子であるかを判断するために行うことができる。この処理も任意の粒子領域に対して行うことができるが、他の金属粒子と重なっていると判断された金属粒子に相当する粒子領域について選択的に行ってもよい。したがって、好ましくは、膨張処理(S7)を行い、他の金属粒子に覆われていると判断された金属粒子に相当する粒子領域に対して行う。
(4) Convex hull deformation process (S8)
This process can be performed to determine whether the metal particles determined to be connected particles because they are covered with other metal particles are actually connected particles or are actually simple substance particles. .. This treatment can also be performed on any particle region, but may be selectively performed on the particle region corresponding to the metal particle determined to overlap with other metal particles. Therefore, preferably, the expansion treatment (S7) is performed on the particle region corresponding to the metal particles determined to be covered with other metal particles.

凸包変形処理では、公知の凸包変形アルゴリズムを使用することができる。例えばクイックフル法、ギフト包装法、Jarvisの更新法、分割統治法、グラハムスキャン法などが凸包変形アルゴリズムとして挙げられる。クイックフル法を使用する場合には、対象となる粒子領域の境界を構成するデータポイントに対し、x軸またはy軸上の座標最小点(たとえばx軸上のxmin)と座標最大点(たとえばx軸上のxmax)を抽出し、これらの間に分割線LNを引く(図7参照)。この分割線LNから最遠点を二つ探索し、最小点、最大点、および二つの最遠点を結ぶエッジを作成する。 In the convex hull deformation process, a known convex hull deformation algorithm can be used. For example, the quick full method, the gift wrapping method, the Jarvis update method, the divide-and-conquer method, the Graham scan method, and the like can be mentioned as convex hull deformation algorithms. When using the quick full method, the minimum coordinate point on the x-axis or y-axis (for example, x min on the x-axis) and the maximum coordinate point (for example, x min) for the data points that make up the boundary of the particle region of interest. x max on the x-axis) is extracted, and a dividing line LN is drawn between them (see FIG. 7). Two farthest points are searched from this dividing line LN, and the minimum point, the maximum point, and the edge connecting the two farthest points are created.

次に、エッジ外に存在する残存境界のデータポイントに着目して同様の操作を行い、さらにエッジを作成する。エッジ外にデータポイントが存在しなくなるまで分割線LNの作成、最遠点の探索、エッジの作成を繰り返す。その後、作成されたすべてのエッジを重ね、得られた形状を凸包とする。この凸包の形状を評価し、連結粒子か単体粒子かを評価する。凸包変形を行うことにより、他の金属粒子に覆われているためにSEM像上で正確な形状が把握できない金属粒子の実形状を推定することができるため、単体粒子と連結粒子とをより正確に判別することが可能となる。 Next, the same operation is performed focusing on the data points of the remaining boundary existing outside the edge, and the edge is further created. The creation of the dividing line LN, the search for the farthest point, and the creation of the edge are repeated until there are no data points outside the edge. After that, all the created edges are overlapped, and the obtained shape is made into a convex hull. The shape of this convex hull is evaluated, and whether it is a connected particle or a simple substance particle is evaluated. By performing the convex hull deformation, it is possible to estimate the actual shape of the metal particles whose exact shape cannot be grasped on the SEM image because it is covered with other metal particles. It is possible to make an accurate determination.

7.評価方法
上述した処理S2からS8のいずれか、あるいは複数を行い、単体粒子か連結粒子かを判断する方法を以下に説明する。
7. Evaluation Method A method of performing any or a plurality of the above-mentioned processes S2 to S8 to determine whether the particles are single particles or linked particles will be described below.

(1)縦横比と円形度による判断
金属粒子の形状判断の方法の一つでは、粒子形状に係るパラメータを利用する。図8に示すように、粒子形状に係るパラメータとしては、縦横比と円形度(C)が挙げられる。この方法による形状判断は、閾値法による粒子の境界検出(S2)を行った後、SEM像端部の粒子領域の除外(S3)、SEM像深遠部の粒子領域の除外(S4)、および一次微分フィルタによる粒子領域分割(S5)の少なくとも一つまたは複数の処理を行うことによって得られる粒子領域に対して実施することができる。処理S3からS5の実施順序は任意に決定すればよく、図8に示された順序に限られない。
(1) Judgment based on aspect ratio and circularity In one of the methods for judging the shape of metal particles, parameters related to the particle shape are used. As shown in FIG. 8, the parameters related to the particle shape include the aspect ratio and the circularity (C). In the shape determination by this method, after performing particle boundary detection (S2) by the threshold method, exclusion of the particle region at the end of the SEM image (S3), exclusion of the particle region at the depth of the SEM image (S4), and primary It can be performed on the particle region obtained by performing at least one or a plurality of processings of the particle region division (S5) by the differential filter. The execution order of the processes S3 to S5 may be arbitrarily determined, and is not limited to the order shown in FIG.

具体的には、処理S2の後、処理S3からS5の一つまたは複数を行い、粒子領域の縦横比と円形度を取得する。縦横比とは、粒子領域を外接する仮想長方形の短辺に対する長辺の比である。仮想長方形は、その四つの辺がいずれも粒子領域と接するように作成される。円形度は、以下の式で表されるパラメータであり、式中、SとLはそれぞれ粒子領域の面積と周囲長である。
C=4πS/L2
Specifically, after the treatment S2, one or a plurality of the treatments S3 to S5 are performed to obtain the aspect ratio and the circularity of the particle region. The aspect ratio is the ratio of the long side to the short side of the virtual rectangle circumscribing the particle region. The virtual rectangle is created so that all four sides of it touch the particle area. Circularity is a parameter expressed by the following equation, and in the equation, S and L are the area and the perimeter of the particle region, respectively.
C = 4πS / L 2

本評価方法では、縦横比が一定の閾値以下であり、かつ、円形度も一定の閾値以上である場合には、その粒子領域に相当する金属粒子は単体粒子であると判断する。一方、縦横比が一定の閾値未満、または円形度が一定の閾値未満である場合には、その粒子領域に相当する金属粒子は連結粒子であると判断する。縦横比の閾値としては、例えば1.2以上2.0以下の範囲内から選択されてよく、または1.3以上1.7以下の範囲内から選択されてよく、典型的には1.5である。円形度の閾値としては、例えば0.5以上0.9以下の範囲内から選択されてよく、または0.6以上0.8以下の範囲内から選択されてよく、典型的には0.7である。ただし、連結粒子と判断された金属粒子であっても、連結粒子候補として後述する評価方法をさらに行うことで単体粒子と判断することも可能である。なお、本評価方法によって単体粒子と判断された金属粒子は、再度その形状を判定しなくてもよい。 In this evaluation method, when the aspect ratio is equal to or less than a certain threshold value and the circularity is also equal to or more than a certain threshold value, it is determined that the metal particles corresponding to the particle region are simple substance particles. On the other hand, when the aspect ratio is less than a certain threshold value or the circularity is less than a certain threshold value, it is determined that the metal particles corresponding to the particle region are connected particles. The aspect ratio threshold may be selected from, for example, 1.2 or more and 2.0 or less, or 1.3 or more and 1.7 or less, and is typically 1.5. Is. As the threshold value of circularity, for example, it may be selected from the range of 0.5 or more and 0.9 or less, or it may be selected from the range of 0.6 or more and 0.8 or less, typically 0.7. Is. However, even if the metal particles are determined to be linked particles, they can be determined to be single particles by further performing the evaluation method described later as candidates for linked particles. It is not necessary to determine the shape of the metal particles determined to be single particles by this evaluation method again.

(2)ウォーターシェッド処理における分水嶺中の最小階調とマーカーの階調を用いる評価方法
上述したように、ウォーターシェッド処理では、SEM像では複数のフラグメント粒子が連結した連結粒子に見える金属粒子であっても、溝に起因する低階調領域の有無を確認することで、当該金属粒子が真に連結粒子であるか、あるいはある程度いびつな形状であるものの単体粒子であるかを判断することができる。このため、ウォーターシェッド処理を適用する場合には、分水嶺の階調と分水嶺の基点となる二つのマーカーのうちより階調の低いマーカーの階調とを比較し、その階調差が一定の閾値以下である場合には、単体粒子であると判断する。一方、階調差が一定の閾値以上である場合には、連結粒子であると判断する(図9(A))。閾値としては例えば35以上45以下の階調差から選択することができ、典型的には40の階調差である。ただし、この評価方法で連結粒子と判断された金属粒子であっても、上述した評価方法や後述する評価方法をさらに組み合わせることで、単体粒子と判断することも可能である。本評価方法においても、単体粒子と判断された金属粒子は、再度その形状を判定しなくてもよい。
(2) Evaluation method using the minimum gradation in the diversion ridge and the gradation of the marker in the water shed treatment As described above, in the water shed treatment, the metal particles appearing as connected particles in which a plurality of fragment particles are connected in the SEM image. However, by confirming the presence or absence of the low gradation region due to the groove, it is possible to determine whether the metal particle is a truly connected particle or a single particle having a somewhat distorted shape. .. Therefore, when applying the watershed process, the gradation of the watershed and the gradation of the marker with the lower gradation among the two markers that are the base points of the watershed are compared, and the gradation difference is a constant threshold value. If it is the following, it is judged to be a single particle. On the other hand, when the gradation difference is equal to or more than a certain threshold value, it is determined that the particles are connected particles (FIG. 9A). The threshold value can be selected from, for example, a gradation difference of 35 or more and 45 or less, and is typically a gradation difference of 40. However, even a metal particle determined to be a connected particle by this evaluation method can be determined to be a single particle by further combining the above-mentioned evaluation method and the evaluation method described later. Also in this evaluation method, it is not necessary to determine the shape of the metal particles determined to be single particles again.

(3)凸包変形処理における円形度を利用する評価方法
上述したように、凸包変形処理を行うことにより、他の金属粒子に覆われた金属粒子の実形状を推定することができる。このため、好ましくは膨張処理を行って他の金属粒子と重なっていると判断された粒子領域に対して本評価方法を適用する。この凸包変形処理でも上述した円形度を評価パラメータとして用いることができ、円形度が一定の閾値以上である場合には、その粒子領域に相当する金属粒子は単体粒子であると判断する。逆に、円形度がこの閾値未満である場合には、連結粒子であると判断する(図9(B))。閾値としては、0.50以上0.90以下の範囲内から選択されてよく、または0.55以上0.80以下の範囲内から選択されてよく、典型的には0.60である。ただし、この評価方法によって連結粒子と判断された金属粒子であっても、上述した評価方法をさらに組み合わせることで単体粒子と判断することも可能である。
(3) Evaluation method using circularity in the convex hull deformation process As described above, the actual shape of the metal particles covered with other metal particles can be estimated by performing the convex hull deformation process. Therefore, this evaluation method is preferably applied to the particle region determined to overlap with other metal particles by performing the expansion treatment. In this convex hull deformation process, the above-mentioned circularity can be used as an evaluation parameter, and when the circularity is equal to or higher than a certain threshold value, it is determined that the metal particles corresponding to the particle region are simple substance particles. On the contrary, when the circularity is less than this threshold value, it is determined that the particles are connected particles (FIG. 9B). The threshold value may be selected from the range of 0.50 or more and 0.90 or less, or may be selected from the range of 0.55 or more and 0.80 or less, and is typically 0.60. However, even metal particles determined to be linked particles by this evaluation method can be determined to be single particles by further combining the above-mentioned evaluation methods.

上述したように、これまで金属粉体中に含まれる連結粒子と単体粒子の判別は、SEM像の目視観察によって行われる場合がある。このため、評価者には一定の技術的習熟度が求められるとともに、評価には長時間が要求されていた。例えばニッケルや銅の粉体を評価する場合、評価者の技術的習熟度にも依存するものの、通常、数分から数十分が必要であり、評価者への負担も大きい。 As described above, the distinction between the connected particles and the single particles contained in the metal powder may be performed by visual observation of the SEM image. For this reason, the evaluator is required to have a certain level of technical proficiency, and the evaluation requires a long time. For example, when evaluating nickel or copper powder, although it depends on the technical proficiency of the evaluator, it usually takes several minutes to several tens of minutes, and the burden on the evaluator is large.

しかしながら、上述した処理をコンピュータ上で行うことにより、約30秒程度で評価が完了することも可能であることから、処理速度を大幅に(具体的には、6倍から70倍程度)に増大させることができる。さらに、評価者への負担が軽減されるだけでなく、評価結果に対する評価者の技術的習熟度の影響を排除しつつ連結粒子と単体粒子の判別を行うことができる。 However, since the evaluation can be completed in about 30 seconds by performing the above-mentioned processing on a computer, the processing speed is significantly increased (specifically, about 6 to 70 times). Can be made to. Further, not only the burden on the evaluator is reduced, but also the connected particles and the simple substance particles can be discriminated while eliminating the influence of the evaluator's technical proficiency on the evaluation result.

8.評価プログラムと評価システム
上述した評価方法は、計算機能を有する評価システムと、それに搭載される評価プログラムによって実施することができる。よって、本発明に係る実施形態の一つは、金属粉体中の単体粒子と連結粒子を判別するための上記処理の一つまたは複数を評価システムに実行させるための評価プログラムであり、他の実施形態の一つは、この評価プログラムの命令に従って動作する評価システムである。また、評価プログラムが記録されたコンピュータ可読記録媒体も本発明に係る実施形態の一つである。
8. Evaluation program and evaluation system The evaluation method described above can be carried out by an evaluation system having a calculation function and an evaluation program mounted on the evaluation system. Therefore, one of the embodiments according to the present invention is an evaluation program for causing the evaluation system to perform one or more of the above processes for discriminating between the single particles and the connected particles in the metal powder, and the other. One of the embodiments is an evaluation system that operates according to the instructions of this evaluation program. A computer-readable recording medium on which an evaluation program is recorded is also one of the embodiments according to the present invention.

本評価方法によって金属粒子を評価するための評価システムの構成の一例を図10に示す。図10に示す例では、評価システムはSEM100と評価サーバ110を含み、これらはネットワーク102によって互いに通信可能なように接続される。ネットワーク102は、インターネットのような外部ネットワークでもよく、LAN(Local Area Network)などの内部ネットワークでもよい。評価サーバ110は、通信機能を有するコンピュータであり、ノート型、または据え置き型のパーソナルコンピュータでもよく、あるいはタブレットコンピュータなどの携帯型通信端末でもよい。 FIG. 10 shows an example of the configuration of an evaluation system for evaluating metal particles by this evaluation method. In the example shown in FIG. 10, the evaluation system includes an SEM 100 and an evaluation server 110, which are connected by a network 102 so as to be able to communicate with each other. The network 102 may be an external network such as the Internet, or an internal network such as a LAN (Local Area Network). The evaluation server 110 is a computer having a communication function, and may be a notebook type or a stationary type personal computer, or a portable communication terminal such as a tablet computer.

評価サーバ110にはアプリケーションプログラミングインターフェース(API)112が設けられ、API112を通じて評価サーバ110がネットワーク102と接続される。これにより評価サーバ110とSEM100の間の通信が確立される。 The evaluation server 110 is provided with an application programming interface (API) 112, and the evaluation server 110 is connected to the network 102 through the API 112. This establishes communication between the evaluation server 110 and the SEM100.

評価サーバ110にはさらに、評価サーバ110の動作を制御する制御部114に加え、入力部116、出力部118、送受信部120、記憶部122などが設けられる。記憶部122には、評価サーバ110を動作させるための基本アプリケーションプログラムとともに、本評価システムを実行させるための評価プログラムが格納される。制御部114は中央演算ユニット(CPU)などのプロセッサを備え、記憶部122に格納される基本アプリケーションプログラムや評価プログラムを動作させて評価サーバ110上で実行される各種処理を制御する。入力部116は評価サーバ110に命令や情報を入力する際に用いられるユーザインターフェースであり、典型的にはキーボードやタッチパネル、あるいはこれらの組み合わせが挙げられる。出力部118は記憶部122に格納された各種データを画像や印刷物として提供するものであり、液晶ディスプレイや有機電界発光ディスプレイなどのディスプレイ、あるいはプリンタなどの出力デバイスである。送受信部120は、ネットワーク102を介してSEM100をはじめ、他の通信機器との通信を行う機能を有する。例えば送受信部120は、SEM100で取得されたSEM像を受信する。 The evaluation server 110 is further provided with an input unit 116, an output unit 118, a transmission / reception unit 120, a storage unit 122, and the like, in addition to the control unit 114 that controls the operation of the evaluation server 110. The storage unit 122 stores an evaluation program for executing the evaluation system together with a basic application program for operating the evaluation server 110. The control unit 114 includes a processor such as a central processing unit (CPU), operates a basic application program and an evaluation program stored in the storage unit 122, and controls various processes executed on the evaluation server 110. The input unit 116 is a user interface used when inputting commands and information to the evaluation server 110, and typically includes a keyboard, a touch panel, or a combination thereof. The output unit 118 provides various data stored in the storage unit 122 as an image or a printed matter, and is a display such as a liquid crystal display or an organic electroluminescent display, or an output device such as a printer. The transmission / reception unit 120 has a function of communicating with other communication devices including the SEM 100 via the network 102. For example, the transmission / reception unit 120 receives the SEM image acquired by the SEM 100.

コンピュータ可読記録媒体の例としては、ハードディスク、フレキシブルディスク、および磁気テープのような磁気媒体、CD-ROM、DVDのような光媒体、フロプティカルディスク(floptical disk)のような光磁気媒体、およびROM、RAM、フラッシュメモリなどのような評価プログラム命令を格納して実行するように構成されたハードウェア装置が含まれる。評価プログラム命令の例は、コンパイラによって生成されるもののような機械語コードだけではなく、インタプリタなどを使用してサーバによって実行される高級言語コードを含む。評価プログラムは、コンピュータ可読媒体から記憶部122にインストールされる。なお、評価プログラムは、ネットワークから記憶部122にダウンロード可能であってもよい。 Examples of computer-readable recording media include hard disks, flexible discs, and magnetic media such as magnetic tapes, optical media such as CD-ROMs and DVDs, optical magnetic media such as floptic discs, and Includes hardware devices configured to store and execute evaluation program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of evaluation program instructions include machine language code, such as those generated by a compiler, as well as high-level language code executed by the server using an interpreter or the like. The evaluation program is installed in the storage unit 122 from a computer-readable medium. The evaluation program may be downloadable from the network to the storage unit 122.

1.実施例1
本実施例では、本発明の実施形態の一つに係る評価方法を用いてニッケル粒子を含むニッケル粉体を評価した結果について述べる。本実施例では、ニッケル粉体のSEM像を取得した後、処理S2からS8をこの順で行った。
1. 1. Example 1
In this embodiment, the result of evaluating nickel powder containing nickel particles by using the evaluation method according to one of the embodiments of the present invention will be described. In this example, after obtaining the SEM image of the nickel powder, the treatments S2 to S8 were performed in this order.

(1)ニッケル粉体
ニッケル粉体は、気相還元法を用いて作製した。すなわち、ニッケル金属の塩化によって生じる塩化ニッケルを水素ガスで還元し、ニッケル粉体を得た。得られたニッケル粉体の平均粒径は250nmであった。
(1) Nickel powder Nickel powder was produced by using a vapor phase reduction method. That is, nickel chloride produced by the chloride of nickel metal was reduced with hydrogen gas to obtain nickel powder. The average particle size of the obtained nickel powder was 250 nm.

(2)評価
ニッケル粉体のSEM像を日立ハイテクノロジーズ社製走査型電子顕微鏡(型番SU5000)を用いて取得した。図11(A)は、取得したSEM像の一部である。本実施例では五つのSEM像を取得し、それぞれのSEM像データに対して以下に述べる処理を行った。
(2) Evaluation An SEM image of nickel powder was obtained using a scanning electron microscope (model number SU5000) manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation. FIG. 11A is a part of the acquired SEM image. In this embodiment, five SEM images were acquired, and the processing described below was performed on each SEM image data.

まず、閾値法による粒子の境界検出(S2)を行った。この処理では、対象データポイントを中心とする7×7のマトリクス状に配列されたデータポイントを用いた。図11(B)において黒い点の集合体で示されるように、この操作によって、SEM像中に観察される金属粒子のほぼすべてに対して粒子境界が検出された。引き続き、SEM像端部に接する粒子領域を除外した(S3)。図11(C)では、拡大されたSEM像中の下辺と左辺に接する粒子領域が塗りつぶされており、これらの粒子領域を除外した。同様の操作をSEM像中の上辺と右辺に接する粒子領域に対しても行った。この後、閾値の階調として第65階調を採用し、SEM像深遠部の粒子領域を除外した(S4)。この操作によってSEM像中の暗部(拡大されたSEM像である図12(A)において塗りつぶされた領域)が排除された。上記一連の処理が終了した後、各粒子領域の縦横比と円形度を求め、縦横比が1.5以下であり、かつ円形度が0.7以上の粒子領域を単体粒子と判断した。 First, the boundary detection (S2) of particles was performed by the threshold method. In this process, data points arranged in a 7 × 7 matrix centered on the target data points were used. As shown by the aggregate of black dots in FIG. 11B, this operation detected particle boundaries for almost all of the metal particles observed in the SEM image. Subsequently, the particle region in contact with the end of the SEM image was excluded (S3). In FIG. 11C, the particle regions in contact with the lower side and the left side in the enlarged SEM image are filled, and these particle regions are excluded. The same operation was performed on the particle region in contact with the upper side and the right side in the SEM image. After that, the 65th gradation was adopted as the gradation of the threshold value, and the particle region in the deep part of the SEM image was excluded (S4). By this operation, the dark part in the SEM image (the filled area in FIG. 12A, which is an enlarged SEM image) was excluded. After the above series of treatments were completed, the aspect ratio and circularity of each particle region were determined, and the particle region having an aspect ratio of 1.5 or less and a circularity of 0.7 or more was determined to be a single particle.

一方、縦横比が1.5超または円形度が0.7未満の粒子領域に相当する連結粒子の候補について、一次微分フィルタによる粒子領域分割処理(S5)を行った。一次微分フィルタとしてSobelフィルタを適用し、階調変化が20以上の部分をエッジとして採用した。図12(B)の左側と右側の図は、それぞれ一次微分フィルタ適用前、適用後のSEM像である。この処理によって検出されたエッジ(図12(B)の右側の図中の白線)によって粒子領域を分割し、分割された粒子領域の縦横比と円形度を求めた。分割された粒子領域の縦横比が1.5以下であり、かつ円形度が0.7以上である場合、分割された当該粒子領域は単体粒子に相当すると判断した。 On the other hand, the candidate particles corresponding to the particle region having an aspect ratio of more than 1.5 or a circularity of less than 0.7 were subjected to particle region division processing (S5) by a first-order differential filter. A Sobel filter was applied as a first-order differential filter, and a portion having a gradation change of 20 or more was adopted as an edge. The figures on the left and right sides of FIG. 12B are SEM images before and after the application of the first derivative filter, respectively. The particle region was divided by the edges detected by this treatment (white lines in the figure on the right side of FIG. 12B), and the aspect ratio and circularity of the divided particle regions were determined. When the aspect ratio of the divided particle region is 1.5 or less and the circularity is 0.7 or more, it is determined that the divided particle region corresponds to a single particle.

一方、上記条件を満たさない粒子領域は、連結粒子候補としてウォーターシェッド処理(S6)に供した。すなわち、粒子領域内にエッジが検出できず、その結果分割されなかった粒子領域、および分割された粒子領域のうち縦横比が1.5超または円形度が0.7未満である粒子領域に対し、ウォーターシェッド処理を行った。これらの各粒子領域で複数のマーカーを設定し、上述した方法によって分水嶺を探索した。得られた分水嶺の最小階調とマーカーの階調の差が40以下の場合、これらの粒子領域は単体粒子に相当すると判断した。これにより、粒子領域分割処理では連結粒子候補と判断された金属粒子に相当する粒子領域の少なくとも一部は単体粒子に相当する粒子領域として扱うことができた。 On the other hand, the particle region that does not satisfy the above conditions was subjected to water shed treatment (S6) as a candidate for linked particles. That is, for a particle region in which an edge cannot be detected in the particle region and is not divided as a result, and a particle region having an aspect ratio of more than 1.5 or a circularity of less than 0.7 among the divided particle regions. , Water shed treatment was performed. Multiple markers were set in each of these particle regions and the watershed was explored by the method described above. When the difference between the minimum gradation of the obtained watershed and the gradation of the marker was 40 or less, it was determined that these particle regions corresponded to single particles. As a result, in the particle region division processing, at least a part of the particle region corresponding to the metal particle determined to be a candidate for connected particles could be treated as a particle region corresponding to a single particle.

一方、分水嶺の最小階調とマーカーの階調の差が40超であった粒子領域に対し、膨張処理(S7)を行った。この処理により他の粒子領域に覆われていないと判断された粒子領域は、連結粒子と判断した。 On the other hand, the expansion treatment (S7) was performed on the particle region where the difference between the minimum gradation of the watershed and the gradation of the marker was more than 40. The particle region determined to be not covered by other particle regions by this treatment was determined to be connected particles.

引き続き、膨張処理によって他の粒子領域に覆われていると判断された粒子領域については凸包変形処理(S8)を行った。ここでは、クイックフル法を用いて凸包変形処理を行った。図13の左図と右図にそれぞれ膨張処理前後のSEM像を示す。図13に示すように、単体粒子であるにもかかわらず他の金属粒子に覆われているために連結粒子候補と判断された金属粒子に相当する粒子領域(円で囲まれた粒子領域)は、凸包変形処理を行うことにより、単体粒子に相当する粒子領域として扱うことができた。凸包変形後の粒子領域の円形度を求め、円形度が0.6以上の粒子領域は単体粒子に相当し、円形度が0.6未満の粒子領域は連結粒子に相当すると判断した。 Subsequently, the convex hull deformation treatment (S8) was performed on the particle region determined to be covered with other particle regions by the expansion treatment. Here, the convex hull deformation process was performed using the quick full method. The left and right figures of FIG. 13 show SEM images before and after the expansion treatment, respectively. As shown in FIG. 13, the particle region (particle region surrounded by a circle) corresponding to the metal particles judged to be candidates for connecting particles because they are single particles but covered with other metal particles is By performing the convex package deformation treatment, it was possible to treat it as a particle region corresponding to a single particle. The circularity of the particle region after the convex package deformation was obtained, and it was determined that the particle region having a circularity of 0.6 or more corresponds to a single particle and the particle region having a circularity of less than 0.6 corresponds to a connected particle.

本実施例では、膨張処理によって他の粒子領域に覆われていると判断され、かつ凸包む変形処理によって円形度が0.6未満の粒子領域、およびウォーターシェッド処理によって分水嶺の最小階調とマーカーの階調の差が40超であり、かつ他の粒子領域に覆われていないと判断された粒子領域が最終的に連結粒子に相当すると判断した。上記一連の処理による評価に要した時間は、各SEM像当たり約30秒であった。 In this embodiment, it is determined that the particle region is covered with other particle regions by the expansion treatment, and the particle region has a circularity of less than 0.6 by the convex wrapping deformation treatment, and the minimum gradation and marker of the watershed by the watershed treatment. It was determined that the particle region having a difference in gradation of more than 40 and not being covered with other particle regions finally corresponds to the connected particles. The time required for evaluation by the above series of processes was about 30 seconds for each SEM image.

表1に結果をまとめる。表1には、五つのSEM像に対して目視で評価した結果も含まれている。なお、目視による評価では、各SEM像について30分から60分の時間を要した。

Figure 2022078759000002
The results are summarized in Table 1. Table 1 also includes the results of visual evaluation of the five SEM images. In the visual evaluation, it took 30 to 60 minutes for each SEM image.
Figure 2022078759000002

表1の脚注において、目視結果と一致した連結粒子数とは、本評価方法で検出された連結粒子のうち、目視でも連結粒子と判断された金属粒子の数である。表1に示すように、本評価方法で連結粒子と判断された金属粒子のうち約55%乃至65%程度が目視でも連結粒子と判断されている。さらに、回収率の結果から、目視によって連結粒子と判断された金属粒子のうち約70%を本評価方法においても連結粒子として検出できることが分かった。以上の結果は、本評価方法を適用することにより、目視観察と比較して飛躍的に短い時間で単体粒子と連結粒子との判別を高い信頼性で行うことができることを示唆している。 In the footnote of Table 1, the number of linked particles that agrees with the visual result is the number of metal particles that are visually determined to be linked particles among the linked particles detected by this evaluation method. As shown in Table 1, about 55% to 65% of the metal particles determined to be linked particles by this evaluation method are visually determined to be linked particles. Furthermore, from the results of the recovery rate, it was found that about 70% of the metal particles visually judged to be linked particles can be detected as linked particles even in this evaluation method. The above results suggest that by applying this evaluation method, it is possible to discriminate between simple substance particles and linked particles with high reliability in a dramatically shorter time than by visual observation.

2.実施例2
本実施例では、処理S2からS8の効果のうち幾つかを個別に抽出、評価した結果について述べる。具体的には、SEM像深遠部の粒子領域の除外(S4)の効果、膨張処理(S7)と凸包変形処理(S8)の効果、およびSEM像端部にある粒子領域の除外(S3)の効果について検討した。本実施例2では、実施例1で用いたSEM画像No.1~5を使用した。各表に示す結果はSEM画像No.1~5の結果の平均値とした。表「処理」欄中「●」は実施した処理を示し、空欄はその処理を実施しなかったことを示す(実施例2において以下同様)。なお、単粒子と連結粒子の判断基準は実施例1と同様とし、最終処理が終わった時点で連結粒子候補として残ったものを連結粒子と判断した。
2. 2. Example 2
In this embodiment, the results of individually extracting and evaluating some of the effects of the treatments S2 to S8 will be described. Specifically, the effect of the exclusion of the particle region in the deep part of the SEM image (S4), the effect of the expansion treatment (S7) and the convex hull deformation treatment (S8), and the exclusion of the particle region at the end of the SEM image (S3). The effect of was examined. In the second embodiment, the SEM image No. 1 used in the first embodiment. 1 to 5 were used. The results shown in each table are SEM image No. The average value of the results from 1 to 5 was used. In the "Processing" column of the table, "●" indicates the processing performed, and the blank indicates that the processing was not performed (the same applies hereinafter in Example 2). The criteria for determining single particles and linked particles were the same as in Example 1, and those remaining as linked particle candidates at the end of the final treatment were determined to be linked particles.

(1)SEM像深遠部の粒子領域の除外(S4)の効果
処理S4の効果を検討した結果を表2に示す。各実験の条件は表2に示すとおりであるが、処理S2、S5、およびS6はいずれの実験でも行った。

Figure 2022078759000003
(1) Effect of Exclusion of Particle Region in Deep SEM Image (S4) Table 2 shows the results of examining the effect of the treatment S4. The conditions of each experiment are as shown in Table 2, but the treatments S2, S5, and S6 were performed in any of the experiments.
Figure 2022078759000003

実験1と2の比較から、処理S4を行うことで、平均処理時間が短くなることが確認された。また、回収率は変わらないものの、正解率が向上することが分かった。 From the comparison between Experiments 1 and 2, it was confirmed that the average processing time was shortened by performing the processing S4. It was also found that the correct answer rate improved, although the recovery rate did not change.

(2)膨張処理(S7)と凸包変形処理(S8)の効果
処理S7とS8の効果を検討した結果を表3に示す。各実験の条件は表3に示すとおりであるが、処理S2、S5、およびS6はいずれの実験でも行った。

Figure 2022078759000004
(2) Effects of expansion treatment (S7) and convex hull deformation treatment (S8) Table 3 shows the results of examining the effects of the treatments S7 and S8. The conditions of each experiment are as shown in Table 3, but the treatments S2, S5, and S6 were performed in any of the experiments.
Figure 2022078759000004

実験3と4の比較から、処理S7、S8を行うことによって平均処理時間は伸びるが、正解率は大きく向上することが確認された。なお、回収率には大きな差はなかった。 From the comparison between Experiments 3 and 4, it was confirmed that the average processing time was increased by performing the treatments S7 and S8, but the correct answer rate was greatly improved. There was no big difference in the recovery rate.

(3)SEM像端部にある粒子領域の除外(S3)の効果
処理S3の効果を検討した結果を表4に示す。各実験の条件は表4に示すとおりであるが、処理S2、S5、およびS6はいずれの実験でも行った。

Figure 2022078759000005
(3) Effect of Exclusion of Particle Region at the End of SEM Image (S3) Table 4 shows the results of examining the effect of the treatment S3. The conditions of each experiment are as shown in Table 4, but the treatments S2, S5, and S6 were performed in any of the experiments.
Figure 2022078759000005

実験5と6の比較から、処理S3を行うことで、平均処理時間が短縮されることが分かった。また、回収率は変わらないものの、正解率が向上することが確認された。 From the comparison between Experiments 5 and 6, it was found that the average processing time was shortened by performing the processing S3. It was also confirmed that the correct answer rate improved, although the recovery rate did not change.

以上の結果は、本評価方法では、処理S1からS8のすべてを行うことで初めて効果を奏するものでは無く、幾つかの処理を選択的行っても粉体評価を効率よく行うことが可能であることを示している。 The above results are not effective for the first time in this evaluation method by performing all of the treatments S1 to S8, and it is possible to efficiently perform powder evaluation even if some treatments are selectively performed. It is shown that.

本発明の実施形態として上述した実施形態を基にして、当業者が適宜構成要素の追加、削除もしくは設計変更を行ったもの、または工程の追加、省略もしくは条件変更を行ったものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。上述した各実施形態の態様によりもたらされる作用効果とは異なる他の作用効果であっても、本明細書の記載から明らかなもの、または当業者において容易に予測し得るものについては、当然に本発明によりもたらされるものと解される。 As an embodiment of the present invention, those skilled in the art have appropriately added, deleted or changed the design of components based on the above-described embodiment, or added, omitted or changed the conditions of the present invention. As long as it has the gist of the above, it is included in the scope of the present invention. Of course, other effects different from those brought about by the embodiments described above, which are obvious from the description of the present specification or which can be easily predicted by those skilled in the art, are described in the present invention. It is understood that it is brought about by the invention.

100:SEM、:102:ネットワーク、110:評価サーバ、112:アプリケーションプログラミングインターフェース(API)、114:制御部、116:入力部、118:出力部、120:送受信部、122:記憶部 100: SEM ,: 102: Network, 110: Evaluation server, 112: Application programming interface (API), 114: Control unit, 116: Input unit, 118: Output unit, 120: Transmission / reception unit, 122: Storage unit

Claims (11)

複数の金属粒子を含む金属粉体の評価方法であり、前記評価方法は、
前記金属粉体の走査型電子顕微鏡像を取り込むこと、
前記走査型電子顕微鏡像において、金属粒子の境界を閾値法を用いて検出すること、
前記走査型電子顕微鏡像から、階調が第1の閾値以下の領域を除去すること、
前記境界によって囲まれた第1粒子領域の縦横比と円形度を算出すること、および
前記縦横比と円形度に基づいて前記第1粒子領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか、あるいは少なくとも二つのフラグメント粒子が連結された連結粒子であるかを判断することを含む、評価方法。
It is an evaluation method of a metal powder containing a plurality of metal particles, and the evaluation method is
Capturing a scanning electron microscope image of the metal powder,
Detecting the boundaries of metal particles using the threshold method in the scanning electron microscope image,
To remove the region where the gradation is equal to or less than the first threshold value from the scanning electron microscope image.
The aspect ratio and circularity of the first particle region surrounded by the boundary are calculated, and the metal particles corresponding to the first particle region are single particles based on the aspect ratio and circularity. An evaluation method comprising determining whether at least two fragment particles are linked particles.
前記走査型電子顕微鏡像を一次微分フィルタ処理すること、
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域が前記一次微分フィルタ処理によって二つ以上の領域に分割された場合、前記分割された領域の縦横比と円形度を算出すること、および
前記分割された領域の縦横比と円形度に基づいて前記分割された領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか連結粒子であるかを判断することをさらに含む、請求項1に記載の評価方法。
Processing the scanning electron microscope image with a first-order differential filter,
When the first particle region of the metal particles determined to be connected particles is divided into two or more regions by the first-order differential filtering process, the aspect ratio and circularity of the divided regions are calculated, and The first aspect of claim 1, further comprising determining whether the metal particles corresponding to the divided regions are single particles or linked particles based on the aspect ratio and circularity of the divided regions. Evaluation method.
前記走査型電子顕微鏡像を階調反転すること、
前記階調反転された走査型電子顕微鏡像に対し、階調の局所最小点をマーカーとするウォーターシェッド処理を行うこと、および
連結粒子と判断された前記金属粒子に相当する前記第1粒子領域において、前記ウォーターシェッド処理によって求められた分水嶺の最小階調と前記マーカーの前記階調との差が第2の閾値以下である場合、連結粒子と判断された前記金属粒子は単体粒子であると判断することをさらに含む、請求項1に記載の評価方法。
Inverting the gradation of the scanning electron microscope image,
The gradation-inverted scanning electron microscope image is subjected to watershed processing using the local minimum point of gradation as a marker, and in the first particle region corresponding to the metal particles determined to be connected particles. When the difference between the minimum gradation of the diversion ridge obtained by the water shed treatment and the gradation of the marker is equal to or less than the second threshold value, it is determined that the metal particles determined to be connected particles are single particles. The evaluation method according to claim 1, further comprising the above.
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域を膨張処理して第1の膨張領域を得ること、
前記第1の膨張領域と重なる他の粒子領域のうち、前記第1の膨張領域と重なる部分を膨張処理して第2の膨張領域を得ること、
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域のうち、前記第2の膨張領域と重なる部分の前記走査型電子顕微鏡像における最大階調G1を求めること、
前記他の粒子領域の最大階調G2を求めること、および
前記最大階調G1が前記最大階調G2よりも低い場合、前記走査型電子顕微鏡像において、連結粒子と判断された前記金属粒子は、前記他の粒子領域に相当する前記金属粒子によって一部が覆われていると判断することをさらに含む、請求項1に記載の評価方法。
The first particle region of the metal particles determined to be connected particles is expanded to obtain a first expanded region.
Of the other particle regions that overlap with the first expansion region, the portion that overlaps with the first expansion region is expanded to obtain a second expansion region.
To obtain the maximum gradation G 1 in the scanning electron microscope image of the portion of the first particle region of the metal particles determined to be connected particles that overlaps with the second expansion region.
When the maximum gradation G 2 of the other particle region is obtained and the maximum gradation G 1 is lower than the maximum gradation G 2 , the metal determined to be a connecting particle in the scanning electron microscope image. The evaluation method according to claim 1, further comprising determining that the particles are partially covered with the metal particles corresponding to the other particle regions.
前記最大階調G1が前記最大階調G2よりも低い場合、連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域を凸包変形すること、および
前記凸包変形された前記第1粒子領域の円形度に基づいて凸包変形された前記第1粒子領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか連結粒子であると判断することをさらに含む、請求項4に記載の評価方法。
When the maximum gradation G 1 is lower than the maximum gradation G 2 , the first particle region of the metal particles determined to be connected particles is convex-hull-deformed, and the convex-hull-deformed first. The evaluation method according to claim 4, further comprising determining that the metal particles corresponding to the first particle region, which are convexally deformed based on the circularity of the particle region, are single particles or linked particles. ..
コンピュータに、
金属粉体の走査型電子顕微鏡像において、金属粒子の境界を閾値法を用いて検出すること、
前記走査型電子顕微鏡像から、階調が第1の閾値以下の領域を除去すること、
前記境界によって囲まれた第1粒子領域の縦横比と円形度を算出すること、および
前記縦横比と円形度に基づいて前記第1粒子領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか、あるいは少なくとも二つのフラグメント粒子が連結された連結粒子であるかを判断することを実行させる、金属粉体を評価するための評価プログラム。
On the computer
Detecting the boundaries of metal particles using the threshold method in a scanning electron microscope image of metal powder,
To remove the region where the gradation is equal to or less than the first threshold value from the scanning electron microscope image.
The aspect ratio and circularity of the first particle region surrounded by the boundary are calculated, and the metal particles corresponding to the first particle region are single particles based on the aspect ratio and circularity. An evaluation program for evaluating metal powders that performs the determination of whether at least two fragment particles are linked particles.
前記走査型電子顕微鏡像を一次微分フィルタ処理すること、
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域が前記一次微分フィルタ処理によって二つ以上の領域に分割された場合、前記分割された領域の縦横比と円形度を算出すること、および
前記分割された領域の縦横比と円形度に基づいて前記分割された領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか連結粒子であるかを判断することを前記コンピュータにさらに実行させる、請求項6に記載の評価プログラム。
Processing the scanning electron microscope image with a first-order differential filter,
When the first particle region of the metal particle determined to be a connecting particle is divided into two or more regions by the first derivative filtering process, the aspect ratio and circularity of the divided regions are calculated, and the circularity is calculated. A claim that further causes the computer to determine whether the metal particles corresponding to the divided regions are single particles or linked particles based on the aspect ratio and circularity of the divided regions. The evaluation program according to 6.
前記走査型電子顕微鏡像を階調反転すること、
前記階調反転された走査型電子顕微鏡像に対し、階調の局所最小点をマーカーとするウォーターシェッド処理を行うこと、および
連結粒子と判断された前記金属粒子に相当する前記第1粒子領域において、前記ウォーターシェッド処理によって求められた分水嶺の最小階調と前記マーカーの前記階調との差が第2の閾値以下である場合、連結粒子と判断された前記金属粒子は単体粒子であると判断することを前記コンピュータにさらに実行させる、請求項6に記載の評価プログラム。
Inverting the gradation of the scanning electron microscope image,
The gradation-inverted scanning electron microscope image is subjected to watershed processing using the local minimum point of gradation as a marker, and in the first particle region corresponding to the metal particles determined to be connected particles. When the difference between the minimum gradation of the diversion ridge obtained by the water shed treatment and the gradation of the marker is equal to or less than the second threshold value, it is determined that the metal particles determined to be connected particles are single particles. The evaluation program according to claim 6, further causing the computer to perform the above-mentioned work.
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域を膨張処理して第1の膨張領域を得ること、
前記第1の膨張領域と重なる他の粒子領域のうち、前記第1の膨張領域と重なる部分を膨張処理して第2の膨張領域を得ること、
連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域のうち、前記第2の膨張領域と重なる部分の前記走査型電子顕微鏡像における最大階調G1を求めること、
前記他の粒子領域の最大階調G2を求めること、および
前記最大階調G1が前記最大階調G2よりも低い場合、前記走査型電子顕微鏡像において、連結粒子と判断された前記金属粒子は、前記他の粒子領域に相当する前記金属粒子によって一部が覆われていると判断することを前記コンピュータにさらに実行させる、請求項6に記載の評価プログラム。
The first particle region of the metal particles determined to be connected particles is expanded to obtain a first expanded region.
Of the other particle regions that overlap with the first expansion region, the portion that overlaps with the first expansion region is expanded to obtain a second expansion region.
To obtain the maximum gradation G 1 in the scanning electron microscope image of the portion of the first particle region of the metal particles determined to be connected particles that overlaps with the second expansion region.
When the maximum gradation G 2 of the other particle region is obtained and the maximum gradation G 1 is lower than the maximum gradation G 2 , the metal determined to be a connecting particle in the scanning electron microscope image. The evaluation program according to claim 6, wherein the computer further performs a determination that the particles are partially covered by the metal particles corresponding to the other particle region.
前記最大階調G1が前記最大階調G2よりも低い場合、連結粒子と判断された前記金属粒子の前記第1粒子領域を凸包変形すること、および
前記凸包変形された前記第1粒子領域の円形度に基づいて凸包変形された前記第1粒子領域に相当する前記金属粒子が単体粒子であるか連結粒子であると判断することを前記コンピュータにさらに実行させる、請求項9に記載の評価プログラム。
When the maximum gradation G 1 is lower than the maximum gradation G 2 , the first particle region of the metal particles determined to be connected particles is convexly packaged and deformed, and the convexly packaged first. 9. The computer further determines that the metal particles corresponding to the first particle region, which are convexally deformed based on the circularity of the particle region, are single particles or connected particles. Described evaluation program.
請求項6に記載の前記評価プログラムが記録された、コンピュータ可読記憶媒体。 A computer-readable storage medium in which the evaluation program according to claim 6 is recorded.
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