JP7205399B2 - Powder shape analysis method - Google Patents
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Description
本発明は、粉体形状の分析方法、粉体の流動性評価方法、および粉体が分散された樹脂の流動性評価方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for analyzing powder shape, a method for evaluating fluidity of powder, and a method for evaluating fluidity of resin in which powder is dispersed.
微細な粉体の製造では、粉体製品の流動性が品質管理の一項目となる場合がある。流動性に係わる因子は多く、各因子が複雑に影響して粉体の流動性が特徴付けられる。その因子の一つとして粉体形状がある。 In the manufacture of fine powders, the fluidity of the powder product may be one item of quality control. There are many factors related to fluidity, and each factor has a complex influence to characterize the fluidity of powder. One of the factors is the powder shape.
粉砕により粉体製品を製造する場合、粉砕方法・条件によって形状が変化し、結果的に流動性が大きく変化してしまうことがある。その際、粉体形状を評価する必要が生じる。一般的には、光学顕微鏡や走査型電子顕微鏡(以下、SEMともいう)を用いて観察することで、感覚的な評価が行われる。一方、形状を数値化する方法としては、観察像を二値化して画像解析をすることで、例えば円形度やアスペクト比を求める方法などがある(例えば特許文献1を参照)。その他には、画像解析式粒度分布計を用いて測定し、各種形状指標を得て評価する方法もある(例えば、特許文献2を参照)。 When a powder product is produced by pulverization, the shape may change depending on the pulverization method and conditions, resulting in a large change in fluidity. At that time, it becomes necessary to evaluate the powder shape. Sensory evaluation is generally performed by observation using an optical microscope or a scanning electron microscope (hereinafter also referred to as SEM). On the other hand, as a method of quantifying the shape, there is a method of obtaining, for example, circularity and aspect ratio by binarizing the observed image and performing image analysis (see, for example, Patent Document 1). In addition, there is also a method of measuring using an image analysis type particle size distribution meter and obtaining various shape indexes for evaluation (see, for example, Patent Document 2).
しかし、光学顕微鏡や画像解析式粒度分布計では分解能が不十分であるため、対象となる粉体のサイズが数ミクロンとなると、粉体の形状を精度よく分析することが困難となる。 However, since optical microscopes and image analysis type particle size distribution analyzers have insufficient resolution, it is difficult to accurately analyze the shape of the powder when the size of the target powder is several microns.
また、SEMは分解能が高く微細な粉体の形状を分析できるものの、その分析は感覚的なものであり、粉体流動性に影響を及ぼすような形状についての微小な違いを数値化して評価することが困難である。 In addition, although SEM has high resolution and can analyze the shape of fine powder, the analysis is sensory, and minute differences in shape that affect powder fluidity are quantified and evaluated. is difficult.
一方、SEMによって得た反射電子像を画像解析することにより微細な粉体の形状を数値化して評価することが考えられる。画像解析では、反射電子像を二値化処理によって粉体部と背景部(樹脂部)とに切り分けて粉体粒子像を抽出した後に粉体の形状を解析することができる。 On the other hand, it is conceivable to digitize and evaluate the shape of fine powder by image analysis of a backscattered electron image obtained by SEM. In image analysis, the shape of the powder can be analyzed after the backscattered electron image is divided into the powder portion and the background portion (resin portion) by binarization processing and the powder particle image is extracted.
しかし、粉体が微細であると、画像処理で得られる粉体粒子像では、粉体が凝集した状態で表示され、粒子を個別に判別しにくくなる。そのため、粒子の形状から粉体全体の形状を正確に解析することが困難となっている。 However, when the powder is fine, the powder particle image obtained by image processing is displayed in a state where the powder is agglomerated, making it difficult to distinguish the particles individually. Therefore, it is difficult to accurately analyze the shape of the entire powder from the shape of the particles.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、粉体が凝集を形成するような場合であっても、粉体形状を正確に解析する技術を提供することを一目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a technique for accurately analyzing the shape of powder even when the powder aggregates.
本発明者は、粉体を樹脂に埋め込んで作製した樹脂包埋試料について、反射電子像を取得し、二値化により画像処理することで粉体粒子像を得た。しかし、粉体粒子像では、粉体が凝集して表示されており、各粒子を個別に判別し、その形状を正確に解析できないことが確認された。 The present inventor obtained a powder particle image by acquiring a backscattered electron image of a resin-embedded sample prepared by embedding powder in a resin and subjecting the image to binarization. However, in the powder particle image, the powder is displayed as agglomerated, and it was confirmed that each particle could not be identified individually and its shape could not be analyzed accurately.
そこで、本発明者は、反射電子像を二値化するときの処理条件である、粉体に対応する画素と樹脂に対応する画素とを区別するためのグレイレベルの階調を適宜変更して検討を行った。その結果で、グレイレベルの階調を、粉体粒子像で粉体が単一分散して表示されるような範囲に設定できることを見出した。つまり、所定の階調で二値化することにより、粉体が凝集した状態で表示される反射電子像を、粉体が単一分散するような粉体粒子像に変換することができる。この粉体粒子像によれば、各粒子の形状から粉体全体としての形状を正確に分析できる。 Therefore, the present inventor appropriately changed the gray level gradation for distinguishing between pixels corresponding to powder and pixels corresponding to resin, which is a processing condition when binarizing a backscattered electron image. Study was carried out. As a result, the inventors have found that the gray level gradation can be set to a range in which the powder particles are displayed in a monodispersed state in the powder particle image. That is, by binarizing with a predetermined gradation, it is possible to convert a backscattered electron image displayed in a state in which powder is aggregated into a powder particle image in which the powder is monodisperse. According to this powder particle image, the shape of the powder as a whole can be accurately analyzed from the shape of each particle.
ただし、粉体粒子像に表示される粉体全体をそのまま画像解析すると、粉体形状の解析結果にばらつきが生じることが確認された。この点について本発明者が検討したところ、解析結果のばらつきは、粉体粒子像で微細に表示される粒子(微粉)が解析対象に含まれることに起因することを見出した。 However, it was confirmed that if the image analysis of the entire powder displayed in the powder particle image is performed as it is, the analysis results of the powder shape will vary. As a result of examining this point, the present inventor found that the variation in the analysis results is caused by the inclusion of particles (fine powder) that are displayed minutely in the powder particle image in the analysis target.
一般に粉体の形状を分析する場合、粉体粒子像に表示される粉体の中から複数の粒子を無作為に抽出して画像解析し、得られる形状データを個数平均することで、粉末全体としての形状データを取得することになる。粉体粒子像には、比較的大きな粒子だけでなく、形状を正確に解析できないような微細な粒子も含まれている。そのため、粉体粒子像をそのまま画像解析すると、微細な粒子が解析対象に含まれることで、粉体の形状の解析結果が本来の形状からかけ離れてしまう。しかも、測定毎に、解析対象に含まれる微細な粒子の数が変動することがあり、その変動により解析結果にばらつきが生じてしまう。 In general, when analyzing the shape of a powder, a plurality of particles are randomly extracted from the powder displayed in the powder particle image, image analysis is performed, and the obtained shape data are number-averaged to determine the overall powder shape. You will get the shape data as The powder particle image includes not only relatively large particles but also fine particles whose shape cannot be accurately analyzed. Therefore, if the powder particle image is subjected to image analysis as it is, fine particles are included in the analysis target, and the analysis result of the shape of the powder is far from the original shape. Moreover, the number of fine particles contained in the analysis target may vary for each measurement, and the variation causes variations in the analysis results.
そこで、本発明者は、解析対象とする粒子の大きさについて検討を行った。その結果、粒子の大きさ(粒子径)が0.5μm未満となると、粒子の形状を解析する精度が著しく低くなることが分かった。このことから、粉体の形状を解析する精度を高く維持する観点からは、粉体粒子像に表示される粉体のうち、粒子径が0.5μm未満である微細な粒子を解析対象から除外し、粒子径が0.5μm以上の粒子について形状解析を行うとよいことを見出し、本発明を創出するに至った。 Therefore, the present inventors investigated the size of particles to be analyzed. As a result, it was found that when the particle size (particle diameter) is less than 0.5 μm, the accuracy of analyzing the particle shape is significantly lowered. For this reason, from the viewpoint of maintaining high accuracy in analyzing the shape of the powder, among the powder displayed in the powder particle image, fine particles with a particle diameter of less than 0.5 μm are excluded from the analysis target. However, the inventors have found that it is preferable to analyze the shape of particles having a particle diameter of 0.5 μm or more, and have created the present invention.
すなわち、本発明の第1の態様は、
粉体の形状を分析する方法であって、
粉体を樹脂に埋め込み樹脂包埋試料を形成する樹脂包埋工程と、
前記樹脂包埋試料に対して前記粉体が露出する断面を形成する断面形成工程と、
前記断面に電子線を照射し、複数の階調を有するグレイレベルで表示される反射電子像を取得する取得工程と、
前記反射電子像について、前記粉体に対応する画素と前記樹脂に対応する画素とを区別するための所定の階調を設定し、画素毎に前記所定の階調を閾値として二値化することで、前記粉体が単一分散して表示されるモノクロ2階調の粉体粒子像を得る画像処理工程と、
前記粉体粒子像に表示される前記粉体のうち、大きさが0.5μm以上である粒子について画像解析をすることで、前記粉体の形状を解析する解析工程と、を有する、
粉体形状の分析方法が提供される。
That is, the first aspect of the present invention is
A method for analyzing the shape of powder, comprising:
A resin embedding step of embedding powder in resin to form a resin-embedded sample;
A cross-section forming step of forming a cross-section in which the powder is exposed with respect to the resin-embedded sample;
an acquiring step of irradiating the cross section with an electron beam to acquire a backscattered electron image displayed in gray levels having a plurality of gradations;
For the backscattered electron image, setting a predetermined gradation for distinguishing between pixels corresponding to the powder and pixels corresponding to the resin, and binarizing each pixel using the predetermined gradation as a threshold. an image processing step of obtaining a monochrome two-tone powder particle image in which the powder is displayed as being uniformly dispersed;
an analysis step of analyzing the shape of the powder by performing image analysis on particles having a size of 0.5 μm or more among the powder displayed in the powder particle image;
A method of powder form analysis is provided.
本発明の第2の態様は、第1の態様の粉体形状の分析方法において、
前記反射電子像は、256階調のグレイレベルで表示され、
前記画像処理工程では、前記反射電子像における各画素について、その階調が前記所定の階調よりも小さければ、黒を示す0の階調または白を示す255の階調に変換し、前記所定の階調以上であれば、前記所定の階調よりも小さい場合とは反対の色を示す階調に変換することで二値化する。
A second aspect of the present invention is the powder shape analysis method of the first aspect,
The backscattered electron image is displayed with 256 gray levels,
In the image processing step, if the gradation of each pixel in the backscattered electron image is smaller than the predetermined gradation, it is converted into a gradation of 0 indicating black or a gradation of 255 indicating white. If the gradation is equal to or higher than the predetermined gradation, it is binarized by converting to a gradation that indicates a color opposite to that for the case that the gradation is smaller than the predetermined gradation.
本発明の第3の態様は、第2の態様の粉体形状の分析方法において、
前記画像処理工程では、前記所定の階調を20から250の範囲内で設定する。
A third aspect of the present invention is the powder shape analysis method of the second aspect,
In the image processing step, the predetermined gradation is set within a range of 20 to 250.
本発明の第4の態様は、第2又は第3の態様の粉体形状の分析方法において、
前記取得工程では、前記反射電子像において、前記樹脂に対応する画素の階調が黒を示す0の階調、前記粉体に対応する画素の階調が白を示す255の階調となるように、輝度およびコントラストを調整する。
A fourth aspect of the present invention is the powder shape analysis method of the second or third aspect,
In the acquisition step, in the backscattered electron image, the gradation of the pixels corresponding to the resin is 0 indicating black, and the gradation of the pixels corresponding to the powder is 255 indicating white. to adjust brightness and contrast.
本発明の第5の態様は、第1~第4の態様のいずれかの粉体形状の分析方法において、
前記取得工程では、加速電圧を0.5kV以上10kV以下の範囲に設定して前記電子線を照射する。
A fifth aspect of the present invention is the powder shape analysis method according to any one of the first to fourth aspects,
In the acquiring step, the electron beam is irradiated with an acceleration voltage set in a range of 0.5 kV or more and 10 kV or less.
本発明の第6の態様は、第1~第5の態様のいずれかの粉体形状の分析方法において、
前記取得工程では、加速電圧を3kV以上7kV以下の範囲に設定して前記電子線を照射する。
A sixth aspect of the present invention is the powder shape analysis method according to any one of the first to fifth aspects,
In the obtaining step, the electron beam is irradiated with an acceleration voltage set in a range of 3 kV or more and 7 kV or less.
本発明の第7の態様は、第1~第6の態様のいずれかの粉体形状の分析方法において、
前記解析工程では、前記粉体の円形度および角張度を算出して形状を解析する。
A seventh aspect of the present invention is the powder shape analysis method according to any one of the first to sixth aspects,
In the analyzing step, the circularity and angularity of the powder are calculated to analyze the shape.
本発明の第8の態様は、第1~第7の態様のいずれかの粉体形状の分析方法において、
前記取得工程、前記画像処理工程および前記解析工程を全自動鉱物分析装置で行う。
An eighth aspect of the present invention is the powder shape analysis method according to any one of the first to seventh aspects,
The acquiring step, the image processing step and the analyzing step are performed by a fully automatic mineral analyzer.
本発明の第9の態様によれば、
第7の態様に記載の粉体形状の分析方法で算出された前記円形度および前記角張度に基づき、前記粉体の流動性を評価する、
粉体の流動性評価方法が提供される。
According to a ninth aspect of the present invention,
Evaluating the fluidity of the powder based on the circularity and the angularity calculated by the powder shape analysis method according to the seventh aspect,
A powder fluidity evaluation method is provided.
本発明の第10の態様によれば、
第7の態様に記載の粉体形状の分析方法で算出された前記円形度および前記角張度に基づき、前記粉体が分散された樹脂の流動性を評価する、
粉体が分散された樹脂の流動性評価方法が提供される。
According to a tenth aspect of the present invention,
Evaluating the fluidity of the resin in which the powder is dispersed based on the circularity and the angularity calculated by the powder shape analysis method according to the seventh aspect,
Provided is a method for evaluating fluidity of a resin in which powder is dispersed.
本発明によれば、粉体が凝集を形成するような場合であっても、粉体形状を正確に解析することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately analyze the powder shape even when the powder aggregates.
<本発明の一実施形態>
本発明の一実施形態にかかる粉体形状の分析方法について、全自動鉱物分析装置(Mineral Liberation Analyzer、以下、単に「MLA」ともいう)を用いて分析する場合を例に説明する。
<One embodiment of the present invention>
A powder shape analysis method according to an embodiment of the present invention will be described using a fully automatic mineral liberation analyzer (hereinafter simply referred to as "MLA") as an example.
MLAは、鉱物粒子等の無機化合物粒子の同定を行う分析装置であって、エネルギー分散型X線分析器(以下、単に「EDS」ともいう)が2基備えられた走査電子顕微鏡(以下、単に「SEM」ともいう)がプラットフォームとなっている。そして、SEM・EDSを全自動制御し、画像処理やスペクトルマッチングを行い、鉱物粒子等の無機化合物粒子の同定操作を実施する制御PCを備えた分析装置である。 MLA is an analysis device that identifies inorganic compound particles such as mineral particles, and is a scanning electron microscope (hereinafter simply (also called "SEM") is the platform. The analyzer is equipped with a control PC that fully automatically controls the SEM/EDS, performs image processing and spectrum matching, and identifies inorganic compound particles such as mineral particles.
MLAの測定原理について簡単に説明する。
MLAでは、測定対象の粉体と樹脂とを混合して固結した樹脂包埋試料の表面を研磨し、得られた断面に対して測定を行う。MLAの測定では、まず断面へ電子線を照射して反射電子像(以下、単に「BSE像」ともいう)を取得して、画像処理によって樹脂部分を除去し、断面に現れた鉱物粒子等の粉体の位置、大きさ、断面形状のデータを取得する。そして、異なる場所の断面の反射電子像を取得して画像処理を行うことを繰り返して、自動で測定を行うものである。例えば、MLAでは、100万個といった極めて多数の粉体粒子を対象に、これらの作業を全自動で実行させることが可能なため、作業が開始されれば、人的な工数は殆ど不要となり、粉体の形状のデータ測定を完了してしまうことが可能である。
The measurement principle of MLA will be briefly described.
In MLA, the surface of a resin-embedded sample obtained by mixing and solidifying a powder to be measured and a resin is ground, and the obtained cross section is measured. In the MLA measurement, first, a backscattered electron image (hereinafter also simply referred to as a "BSE image") is obtained by irradiating a cross section with an electron beam, the resin portion is removed by image processing, and mineral particles, etc. Acquire data on the position, size, and cross-sectional shape of the powder. Then, backscattered electron images of cross sections at different locations are acquired and image processing is repeated to automatically perform measurement. For example, in MLA, it is possible to perform these tasks fully automatically for an extremely large number of powder particles such as 1 million, so once the work starts, almost no human man-hours are required. It is possible to complete the powder shape data measurement.
次に、本実施形態の粉体形状の分析方法について図1を用いて説明する。図1は本発明の一実施形態にかかる粉体形状の分析方法の工程図である。図1に示すように、本実施形態の粉体形状の分析方法は、樹脂包埋工程S1、断面形成工程S2、取得工程S3、画像処理工程S4および解析工程S5を有する。以下、各工程について詳述する。 Next, a powder shape analysis method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a process diagram of a powder shape analysis method according to one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the powder shape analysis method of this embodiment includes a resin embedding step S1, a cross-section forming step S2, an acquisition step S3, an image processing step S4, and an analysis step S5. Each step will be described in detail below.
(樹脂包埋工程S1)
まず、形状分析の対象となる粉体を準備する。粉体としては、例えば、金属粉、金属酸化物粉、複合酸化物粉がある。
(Resin embedding step S1)
First, powder to be subjected to shape analysis is prepared. Examples of powder include metal powder, metal oxide powder, and composite oxide powder.
また、粉体を包埋する樹脂としては液状または固形の樹脂を用いることができる。液状樹脂としては、熱硬化性または光硬化性の樹脂を用いることができる。熱硬化性樹脂としては、例えば常温硬化型または加熱硬化型のエポキシ樹脂を用いることができる。光硬化性樹脂としては、例えばアクリル樹脂やエポキシアクリレート樹脂などを用いることができる。固形樹脂としては、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を用いることができる。 Moreover, liquid or solid resin can be used as the resin for embedding the powder. A thermosetting or photo-setting resin can be used as the liquid resin. As the thermosetting resin, for example, a room-temperature-setting or heat-setting epoxy resin can be used. As the photocurable resin, for example, an acrylic resin, an epoxy acrylate resin, or the like can be used. A thermosetting resin such as a phenolic resin can be used as the solid resin.
樹脂包埋工程S1では、液状樹脂を用いる場合、液状樹脂に粉体を添加混合して光や熱により液状樹脂を硬化させるとよく、固形樹脂を用いる場合、固形樹脂に粉体を添加混合して熱により溶融硬化させるとよい。これにより、樹脂中に粉体が分散して埋め込まれる樹脂包埋試料を作製する。 In the resin embedding step S1, when a liquid resin is used, powder is preferably added and mixed with the liquid resin and the liquid resin is cured by light or heat. When a solid resin is used, the powder is added and mixed with the solid resin. It is preferable to melt and harden with heat. As a result, a resin-embedded sample in which the powder is dispersed and embedded in the resin is produced.
(断面形成工程S2)
続いて、樹脂包埋試料の断面出しを行う。例えばバフ研磨機を用いて樹脂包埋試料に粗研磨、中間研磨および鏡面研磨を行い、粉体が露出する平滑な断面を形成する。バフ研磨の他にクロスセクションポリッシャーや集束イオンビーム加工等のイオン研磨を行ってもよい。この断面は後述の取得工程S3にて電子線を照射して観察する観察面となる。なお、断面には電子線照射によるチャージアップを抑制するために必要に応じてカーボン等の導電性物質を蒸着させて導電膜を設けてもよい。
(Cross-section forming step S2)
Subsequently, a cross-section of the resin-embedded sample is obtained. For example, using a buffing machine, the resin-embedded sample is subjected to rough polishing, intermediate polishing and mirror polishing to form a smooth cross section exposing the powder. In addition to buffing, ion polishing such as cross-section polisher or focused ion beam processing may be performed. This cross-section becomes an observation surface that is irradiated with an electron beam and observed in an acquisition step S3, which will be described later. In addition, in order to suppress charge-up due to electron beam irradiation, a conductive film may be provided on the cross section by vapor-depositing a conductive material such as carbon, if necessary.
(反射電子像の取得工程S3)
続いて、樹脂包埋試料をMLAに導入し、MLAにて樹脂包埋試料の断面に電子線を照射することで、断面の反射電子像(以下、BSE像ともいう)を取得する。BSE像では、断面における組成分布が、複数の階調を有するグレイレベル(白黒の濃淡)で表示される。樹脂包埋試料の断面のBSE像では、例えば図2に示すように、樹脂に対応する画素はグレイレベルの階調が比較的小さな暗部(黒色)として、粉体に対応する画素はグレイレベルの階調が比較的大きな明部(白色)として、それぞれ表示される。このBSE像では、粉体を構成する複数の粒子が密集して表示され、各粒子から形状を正確に分析しにくい。
(Backscattered electron image acquisition step S3)
Subsequently, the resin-embedded sample is introduced into the MLA, and the cross section of the resin-embedded sample is irradiated with an electron beam in the MLA to acquire a backscattered electron image (hereinafter also referred to as a BSE image) of the cross section. In the BSE image, the composition distribution in the cross section is displayed with gray levels (black and white shades) having a plurality of gradations. In the BSE image of the cross section of the resin-embedded sample, for example, as shown in FIG. Each is displayed as a bright portion (white) with a relatively large gradation. In this BSE image, a plurality of particles forming the powder are displayed densely, and it is difficult to accurately analyze the shape of each particle.
グレイレベルの階調は、特に限定されないが、粉体に対応する画素(以下、粉体部分ともいう)および樹脂に対応する画素(以下、樹脂部分ともいう)をグレイレベルにより明確に区別する観点からは0~255の256階調であることが好ましい。 Although the gradation of the gray level is not particularly limited, the point of view is to clearly distinguish the pixel corresponding to the powder (hereinafter also referred to as the powder portion) and the pixel corresponding to the resin (hereinafter also referred to as the resin portion) by the gray level. is preferably 256 gradations from 0 to 255.
取得工程S3では、後述の画像処理工程S4での処理効率を高める観点からは、BSE像を取得する際、BSE像において、樹脂部分のグレイレベルの階調を0(黒)、粉体部分のグレイレベルの階調を255(白)となるように、輝度およびコントラストを調整することが好ましい。なお、階調を0とする基準は、樹脂に対応する画素のうち階調が最も小さい画素とするとよく、階調を255とする基準は、粉体に対応する画素のうち階調が最も大きい画素とするとよい。 In the acquisition step S3, from the viewpoint of improving the processing efficiency in the image processing step S4 described later, when acquiring the BSE image, the gray level gradation of the resin portion is set to 0 (black), and the powder portion is set to 0 (black). It is preferable to adjust the brightness and contrast so that the gray level gradation is 255 (white). The reference for setting the gradation to 0 is preferably the pixel with the lowest gradation among the pixels corresponding to the resin, and the reference for setting the gradation to 255 is the pixel with the highest gradation among the pixels corresponding to the powder. pixels.
また、取得工程S3において、電子線の照射条件は特に限定されないが、粉体の形状をBSE像に正確に反映させる観点からは、電子線の加速電圧を低く設定することが好ましい。具体的には、加速電圧を0.5kV以上10kV以下とすることが好ましく、3kV以上7kV以下とすることがより好ましい。 In the acquisition step S3, the electron beam irradiation conditions are not particularly limited, but from the viewpoint of accurately reflecting the shape of the powder in the BSE image, it is preferable to set the acceleration voltage of the electron beam to a low value. Specifically, the acceleration voltage is preferably 0.5 kV or more and 10 kV or less, more preferably 3 kV or more and 7 kV or less.
(反射電子像の画像処理工程S4)
続いて、得られたBSE像について、粉体に対応する画素と樹脂に対応する画素とを区別するための階調を閾値として設定し、画素毎に所定の階調を閾値として二値化する。閾値としては、粉体粒子像において粉体を単一分散して表示できるような階調を選択する。この二値化により、粉体が単一分散するとともに、粉体と粒子とが白黒で反対に表示されるモノクロ2階調の粉体粒子像を得る。例えば図2に示すBSE像を画像処理することにより、図3に示すような粉体粒子像を得ることができる。粉体粒子像によれば、粉体の形状を正確かつ鮮明に反映することができる。なお、本実施形態において、単一分散とは、粉体粒子像において各粒子を個別に判別できる程度に粒子が分散していることを示す。
(Image processing step S4 of backscattered electron image)
Subsequently, the obtained BSE image is binarized using a predetermined gradation as a threshold for each pixel by setting a gradation for distinguishing between pixels corresponding to powder and pixels corresponding to resin as a threshold. . As the threshold value, a gradation is selected so that the powder can be displayed as being monodisperse in the powder particle image. By this binarization, the powder is monodispersed, and a monochrome two-tone powder particle image is obtained in which the powder and the particles are displayed in black and white and opposite to each other. For example, by image-processing the BSE image shown in FIG. 2, a powder particle image as shown in FIG. 3 can be obtained. According to the powder particle image, the shape of the powder can be accurately and clearly reflected. In this embodiment, the term "single dispersion" means that the particles are dispersed to such an extent that each particle can be individually identified in the powder particle image.
二値化は、以下のように行うことが好ましい。BSE像の各画素について、その階調を閾値と比べて、閾値よりも小さければ、0の階調(黒色)または255の階調(白色)に変換する。具体的には、BSE像において、閾値よりも小さな階調を有する画素は、樹脂に対応するものと判断して、黒色または白色に変換する。一方、閾値以上の大きな階調を有する画素は、粉体に対応するものと判断して、樹脂部分とは反対の色に変換する。つまり、BSE像において、グレイレベルが所定の階調を満たさない部分は樹脂部分として黒色または白色に変換するのに対して、グレイレベルが所定の階調以上となる部分は粉体部分として樹脂部分とは反対の色に変換する。例えば図2から図3への二値化では、各画素について、閾値未満の階調を255(白)に変換する一方、閾値以上の階調を0(黒)に変換することで、粉体部分が黒色、樹脂部分が白色で表示される粉体粒子像を得ている。 Binarization is preferably performed as follows. For each pixel of the BSE image, the gray level is compared with a threshold value, and if it is smaller than the threshold value, it is converted to a gray level of 0 (black) or a gray level of 255 (white). Specifically, in the BSE image, pixels having a gradation smaller than the threshold value are determined to correspond to resin, and are converted to black or white. On the other hand, a pixel having a large gradation equal to or greater than the threshold value is determined to correspond to powder, and is converted to a color opposite to that of the resin portion. In other words, in the BSE image, the portion where the gray level does not satisfy the predetermined gradation is converted to black or white as a resin portion, whereas the portion where the gray level is higher than the predetermined gradation is converted to a powder portion as a resin portion. Convert to the opposite color. For example, in the binarization from FIG. 2 to FIG. 3, for each pixel, the gradation below the threshold is converted to 255 (white), while the gradation above the threshold is converted to 0 (black). A powder particle image is obtained in which the part is displayed in black and the resin part is displayed in white.
閾値は、粉体を単一分散して表示できるような階調であれば特に限定されないが、20以上250以下の範囲内で設定することが好ましく、100以上250以下の範囲内で設定することがより好ましい。 The threshold value is not particularly limited as long as it is a gradation that allows the powder to be uniformly dispersed and displayed. is more preferred.
(粉体粒子像の解析工程S5)
続いて、画像処理工程S4で得られた粉体粒子像を画像解析する。これにより粉体における粒子の大きさや形状のデータを得る。具体的には、MLAを用いて、樹脂包埋試料の断面における異なる領域について形状のデータを繰り返し取得し、複数の粒子の形状データに基づいて、粉体の平均的な形状のデータを得る。
(Powder particle image analysis step S5)
Subsequently, image analysis is performed on the powder particle image obtained in the image processing step S4. This provides data on the size and shape of particles in the powder. Specifically, using MLA, shape data is repeatedly obtained for different regions in the cross section of the resin-embedded sample, and average shape data of the powder is obtained based on the shape data of a plurality of particles.
本実施形態では、複数の粒子の形状データを取得する際、粉体粒子像において、粒子径が0.5μm以上の粒子を選択して形状を解析する。つまり、形状を正確に解析できないような微細な粒子を解析対象から除外している。これにより、粉体の形状を正確に解析するとともに、解析結果のばらつきを抑制し、粉体形状の分析精度を高く維持することができる。なお、ここでいう粒子径が0.5μm以上の粒子とは、粉体粒子像において粒子として表示されるもののうち、その大きさが0.5μm以上のものを示す。 In this embodiment, when obtaining shape data of a plurality of particles, particles having a particle diameter of 0.5 μm or more are selected in the powder particle image and the shape is analyzed. In other words, fine particles whose shape cannot be accurately analyzed are excluded from the analysis targets. As a result, the shape of the powder can be accurately analyzed, variation in analysis results can be suppressed, and the analysis accuracy of the powder shape can be maintained at a high level. The particles having a particle size of 0.5 μm or more as used herein refer to particles having a size of 0.5 μm or more among those displayed as particles in the powder particle image.
なお、解析する粒子の数は、特に限定されないが、5000個以上とするとよい。 The number of particles to be analyzed is not particularly limited, but is preferably 5000 or more.
形状としては、例えば円形度や角張度を求めるとよい。円形度および角張度は以下のように定義される。 As for the shape, for example, circularity and angularity may be obtained. Circularity and angularity are defined as follows.
粉体粒子像における粉体粒子の円形度をC、その周囲長をL、その面積をSとしたとき、円形度Cは、下記式(1)で求められる。本実施形態では、MLAにより全ての粉体粒子の円形度を総計して粒子数で除することで、粉体の平均的な球形度を算出することができる。
Assuming that the circularity of the powder particles in the powder particle image is C, the perimeter is L, and the area is S, the circularity C is obtained by the following formula (1). In this embodiment, the average sphericity of the powder can be calculated by totaling the circularities of all the powder particles by MLA and dividing by the number of particles.
粉体粒子像における粉体粒子の角張度は、図4に示すように、粉体粒子に外接する長方形に対して内接する楕円を置き、その中心から楕円までの距離(Dp)と粉体粒子の外周までの距離(De)との差について着目した値である。具体的には、角張度(Angularity)は、下記式(2)に示すように、楕円までの距離Dpと粉体粒子の外周までの距離Deとの差を二乗した値を楕円までの距離Deを二乗した値で割り、それを1°~360°まで楕円の全周にわたって求めて総和することで算出される。本実施形態では、MLAにより全ての粉体の角張度を総計して粒子数で除することで、粉体の平均的な角張度を算出することができる。
Angularity of a powder particle in a powder particle image is obtained by placing an ellipse inscribed in a rectangle circumscribing the powder particle as shown in FIG. This value focuses on the difference from the distance (D e ) to the outer periphery of the particle. Specifically, as shown in the following formula (2), the angularity is the value obtained by squaring the difference between the distance D p to the ellipse and the distance D e to the outer periphery of the powder particles. It is calculated by dividing the distance D e by the squared value, finding it over the entire circumference of the ellipse from 1° to 360°, and summing it up. In this embodiment, the average angularity of the powder can be calculated by totaling the angularities of all the powders by MLA and dividing by the number of particles.
以上により、樹脂包埋試料に含まれる粉体の形状を正確に分析することができる。 As described above, the shape of the powder contained in the resin-embedded sample can be accurately analyzed.
また、粉体の形状について得られた解析結果、例えば、粉体の円形度および角張度などに基づいて、粉体の流動性を評価することができる。更には、粉体が分散された樹脂の流動性も評価することができる。流動性は、粉体もしくは粉体が分散された樹脂に対して、単位重量もしくは単位体積当たりに加えた力に相関するものである。定性的には、粉体そのものの流動性の場合、粉体に力を与えたときに、その力に対応して粉体が流動すれば流動性が高く、反対に、加えた力の一部のみが粉体の流動に寄与するものの、残りの力は粉体の凝集に寄与するようであれば流動性が低いと評価される。また、粉体が分散された樹脂の場合、樹脂を流動させるときに要する力が小さければ流動性が高く、要する力が大きければ流動性が低いと評価される。 Further, the fluidity of the powder can be evaluated based on the analysis results obtained for the shape of the powder, such as the circularity and angularity of the powder. Furthermore, the fluidity of the resin in which the powder is dispersed can also be evaluated. The fluidity correlates with the force applied per unit weight or unit volume to the powder or the resin in which the powder is dispersed. Qualitatively, in the case of the fluidity of the powder itself, when force is applied to the powder, if the powder flows in response to the force, the fluidity is high. If only the force contributes to powder flow, but the remaining force contributes to powder cohesion, the fluidity is evaluated as low. In the case of a resin in which powder is dispersed, the fluidity is evaluated to be high if the force required for fluidizing the resin is small, and the fluidity is low if the force required for fluidization is large.
例えば、円形度および角張度により流動性を評価する場合、以下に示す式(3)に基づいて粉体の流動性または、粉体が分散された樹脂の流動性を評価する。式(3)において、係数AおよびBは、流動性を表す指標と円形度や角張度との相関から予め求めておく。流動性を表す指標は、例えば、加える力が所定の一定値の場合の単位時間単位重量当たりの粉体が移動した距離であり、粉体が分散された樹脂の場合には樹脂が移動した距離であるが、これに限定されるものではない。対象となる粉体について、円形度および角張度を算出したら、下記式(3)に基づいて、流動性を表す指標を求め、粉体の流動性、または粉体が分散された樹脂の流動性の程度を評価する。
(粉体の流動性、粉体が分散された樹脂の流動性を表す指標)=係数A×(円形度)+係数B×(角張度)・・・(3)
上記式(3)中の係数A値は、粉体の流動性に対応する場合と、粉体が分散された樹脂の流動性に対応する場合とにおいて必ずしも同じ値ではない。係数Bについても同様に、粉体の流動性に対応する場合と、粉体が分散された樹脂の流動性に対応する場合とにおいて必ずしも同じ値ではない。
なお、粉体、樹脂の流動性はこれらの製造過程における加工性にも相関するものと考えられることから、上記式(3)で求めた流動性を表す指標は、粉体もしくは粉体が分散された樹脂の製造過程における加工性を表す指標としも使用することが可能である。
For example, when the fluidity is evaluated by circularity and angularity, the fluidity of the powder or the fluidity of the resin in which the powder is dispersed is evaluated based on the following formula (3). In Equation (3), the coefficients A and B are obtained in advance from the correlation between the index representing fluidity and the degree of circularity and angularity. The index representing the fluidity is, for example, the distance that the powder moves per unit time and unit weight when the applied force is a predetermined constant value, and the distance that the resin moves in the case of a resin in which the powder is dispersed. However, it is not limited to this. After calculating the circularity and angularity of the target powder, an index representing the fluidity is obtained based on the following formula (3), and the fluidity of the powder or the fluidity of the resin in which the powder is dispersed is determined. Evaluate the degree of
(Indicator representing fluidity of powder, fluidity of resin in which powder is dispersed)=Coefficient A×(Circularity)+Coefficient B×(Angularity) (3)
The value of coefficient A in the above formula (3) is not necessarily the same value when corresponding to the fluidity of the powder and when corresponding to the fluidity of the resin in which the powder is dispersed. Similarly, the coefficient B does not always have the same value when it corresponds to the fluidity of the powder and when it corresponds to the fluidity of the resin in which the powder is dispersed.
Since the fluidity of powder and resin is considered to be related to the processability in the manufacturing process of these, the index representing the fluidity obtained by the above formula (3) is It can also be used as an indicator of workability in the manufacturing process of the resin that has been processed.
<本実施形態に係る効果>
本実施形態によれば、以下に示す1つ又は複数の効果を奏する。
<Effects of this embodiment>
According to this embodiment, one or more of the following effects can be obtained.
本実施形態では、樹脂包埋試料の断面から取得できる、複数の階調を有するグレイレベルで表示されるBSE像について、画素毎に所定の階調を閾値として二値化することで、粉体が単一分散して表示されるモノクロ2階調の粉体粒子像を得て、この粉体粒子像に表示される粉体のうち、粒子径が0.5μm以上の粒子を画像解析して、粉体形状を分析している。粉体粒子像では、粉体が分散した状態で観察され、また二値化により粉体形状が明確に反映されているため、画像解析により各粒子の形状を正確に分析することができる。しかも、形状を正確に解析できないような微細な粒子を解析対象から除外しているので、解析結果のばらつきを抑制して、粉体形状の分析精度を高く維持することができる。 In the present embodiment, a BSE image displayed in gray levels having a plurality of gradations, which can be obtained from a cross section of a resin-embedded sample, is binarized using a predetermined gradation as a threshold value for each pixel. A monochromatic two-gradation powder particle image is obtained in which is displayed as a single dispersion, and among the powder displayed in this powder particle image, particles having a particle diameter of 0.5 μm or more are subjected to image analysis. , are analyzing the powder shape. In the powder particle image, the powder is observed in a dispersed state and the shape of the powder is clearly reflected by binarization, so the shape of each particle can be accurately analyzed by image analysis. Moreover, since fine particles whose shape cannot be accurately analyzed are excluded from the analysis target, variations in analysis results can be suppressed, and high analysis accuracy of the powder shape can be maintained.
また、MLAを用いることにより、すべての粉体粒子について形状データを採取して、粉体の平均的な形状を正確に分析することができる。 Also, by using MLA, it is possible to collect shape data for all powder particles and accurately analyze the average shape of the powder.
また、反射電子像は、256階調のグレイレベルで表示され、画像処理工程S4では、反射電子像における各画素について、その階調が所定の階調よりも小さければ、黒を示す0の階調または白を示す255の階調に変換し、所定の階調以上であれば、所定の階調よりも小さい場合とは反対の色を示す階調に変換することで二値化することが好ましい。これにより、BSE像で粉体が凝集して観察されるような場合であっても、粉体粒子像において粉体を単一分散した状態で表示し、それを画像解析することにより、各粉体粒子について形状をより正確に分析することができる。 The backscattered electron image is displayed with 256 gray levels. In the image processing step S4, if the gray level of each pixel in the backscattered electron image is smaller than a predetermined gray level, the 0 level indicating black is displayed. It is possible to binarize by converting to 255 gradations that indicate grayscale or white, and if the gradation is equal to or higher than a predetermined gradation, convert it to a gradation that indicates the color opposite to when the gradation is lower than the predetermined gradation. preferable. As a result, even if the powder is aggregated and observed in the BSE image, the powder is displayed in a single dispersed state in the powder particle image, and by image analysis, each powder Shapes can be analyzed more accurately for body particles.
また、画像処理工程S4では、閾値となる所定の階調を20から250の範囲内で設定することが好ましく、100以上250以下の範囲内で設定することがより好ましい。画像処理工程S4において、閾値を過度に小さな階調に設定すると、BSE像において粉体とみなす部分が増えることで、二値化の際に粉体部分を単一分散するように抽出しにくくなる。一方、閾値を過度に大きな階調に設定すると、BSE像において樹脂とみなす部分が増えることで、二値化の際に粉体部分から抜け落ちる画素が多くなり、粉体形状の解析精度が低下しやすくなる。この点、閾値を20以上250以下の範囲内で、より好ましくは100以上250以下の範囲内で設定することにより、粉体粒子像において、粉体部分を単一分散するように抽出するとともに、粉体部分の二値化による過度な抜け落ちを抑制することができる。この結果、粉体形状の解析精度を高く維持することができる。 Further, in the image processing step S4, it is preferable to set the predetermined gradation as the threshold within the range of 20 to 250, more preferably within the range of 100 to 250. In the image processing step S4, if the threshold value is set to an excessively small gradation, the portion regarded as powder in the BSE image will increase, making it difficult to extract the powder portion so as to be monodisperse during binarization. . On the other hand, if the threshold value is set to an excessively large gradation, the part that is considered to be resin in the BSE image increases, and as a result, many pixels are missing from the powder part during binarization, resulting in a decrease in the analysis accuracy of the powder shape. easier. In this respect, by setting the threshold within the range of 20 to 250, more preferably within the range of 100 to 250, the powder portion is extracted so as to be monodisperse in the powder particle image, and Excessive omission due to binarization of the powder portion can be suppressed. As a result, the analysis accuracy of the powder shape can be maintained at a high level.
また、反射電子像を取得する際には、樹脂に対応する画素の階調が黒を示す0の階調、粉体に対応する画素の階調が白を示す255の階調となるように、輝度およびコントラストを調整することが好ましい。これにより、樹脂部分と粉体部分とのグレイレベルの階調さを明確にすることができる。この結果、BSE像において抽出したい部分と取り除きたい部分との間でコントラストをつけることで、画像処理の効率を高めることができる。 Further, when obtaining a backscattered electron image, the gradation of the pixel corresponding to the resin is 0, which indicates black, and the gradation of the pixel corresponding to the powder is 255, which indicates white. , brightness and contrast are preferably adjusted. This makes it possible to clarify the gray level gradation between the resin portion and the powder portion. As a result, it is possible to enhance the efficiency of image processing by adding contrast between the portion to be extracted and the portion to be removed in the BSE image.
また、反射電子像を取得する取得工程S3では、加速電圧を0.5kV以上10kV以下の範囲に設定することが好ましく、3kV以上7kV以下の範囲に設定ことがより好ましい。この点について、本発明者の得た知見を以下に説明する。樹脂包埋試料では、例えば、断面に露出する粒子の下側に別の粒子が位置することで、2つの粒子が深さ方向で上下に重なることがある。このような断面に電子線を高い加速電圧で照射すると、断面に露出する粒子の形状だけでなく、その下側に位置する粒子の形状まで取得することがある。これにより、得られるBSE像では、上下の粒子が重なったような状態で表示されるおそれがある。つまり、表面に露出する粒子が本来とは異なる形状で表示されるおそれがある。本実施形態では、加速電圧を好ましくは10kV以下、より好ましくは7kV以下に低く設定して電子線を照射することにより、電子線の進入を浅くして、断面の極表面に存在する粒子の形状を取得することができる。つまり、断面に露出する粒子を本来の形状に近い状態で表示することができる。一方、加速電圧を好ましくは0.5kV以上、より好ましくは3kV以上とすることにより、断面の極表面に存在する粒子の形状を好適に取得することができる。このような加速電圧に調整して取得されたBSE像によれば、粉体の形状をより正確に解析することができる。 In addition, in the acquisition step S3 for acquiring a backscattered electron image, the acceleration voltage is preferably set in the range of 0.5 kV to 10 kV, more preferably in the range of 3 kV to 7 kV. With respect to this point, knowledge obtained by the present inventors will be described below. In the resin-embedded sample, for example, another particle is positioned below the particle exposed in the cross section, so that the two particles may overlap vertically in the depth direction. When such a cross section is irradiated with an electron beam at a high acceleration voltage, not only the shape of the particles exposed on the cross section but also the shape of the particles located below it may be obtained. As a result, the obtained BSE image may be displayed in a state in which particles above and below are overlapped. In other words, the particles exposed on the surface may be displayed in a shape different from the original. In the present embodiment, the acceleration voltage is preferably set to 10 kV or less, more preferably 7 kV or less, and the electron beam is irradiated to make the penetration of the electron beam shallow, and the shape of the particles present on the extreme surface of the cross section. can be obtained. In other words, the particles exposed in the cross section can be displayed in a state close to their original shape. On the other hand, by setting the acceleration voltage to preferably 0.5 kV or higher, more preferably 3 kV or higher, the shape of the particles existing on the extreme surface of the cross section can be obtained favorably. According to the BSE image obtained by adjusting the acceleration voltage as described above, the shape of the powder can be analyzed more accurately.
また、本実施形態では、取得工程S3、画像処理工程S4および解析工程S5をMLAで行うことが好ましい。MLAによれば、取得工程S3における照射電子線の加速電圧、BSE像を取得する際の輝度やコントラスト、そして、画像処理工程S4における二値化処理の際の閾値となるグレイレベル等を予め設定することで、粉体の形状に関する各種データを自動で取得することができる。 Moreover, in this embodiment, it is preferable to perform acquisition process S3, image processing process S4, and analysis process S5 by MLA. According to the MLA, the acceleration voltage of the irradiated electron beam in the acquisition step S3, the brightness and contrast when acquiring the BSE image, and the gray level as the threshold value for the binarization processing in the image processing step S4 are set in advance. By doing so, it is possible to automatically acquire various data on the shape of the powder.
また、粉体の形状としては、粉体の円形度および角張度を算出して形状を分析することが好ましい。これまで、粉体流動性の評価では円形度が採用されるのが一般的であったが、本発明者の検討によると、同じような円形度であっても角張度の違いによって粉体流動性が大きく相違することから角張度も重要であることが見出された。ただし、角張度は粉体粒子を分散した状態で分析する必要があり、これまで精度よく分析することが困難となっていた。一方、本実施形態では、粉体部分を抽出するように画像処理して画像解析することで、粉体の円形度とともに角張度を求めて精度よく分析することができる。 As for the shape of the powder, it is preferable to analyze the shape by calculating the circularity and angularity of the powder. Until now, the evaluation of powder fluidity generally used circularity. Angularity was also found to be important because of the large differences in the properties. However, the angularity needs to be analyzed with the powder particles dispersed, and it has been difficult to analyze the angularity with high accuracy. On the other hand, in the present embodiment, by performing image processing and image analysis so as to extract the powder portion, it is possible to obtain the angularity as well as the circularity of the powder and analyze it with high accuracy.
また、本実施形態によれば、粉体について算出された円形度および角張度に基づき、粉体の流動性または、粉体が分散された樹脂の流動性を評価することができる。これにより、円形度だけでは十分に評価しきれなかった流動性を、円形度および角張度により評価することができる。 Further, according to the present embodiment, the fluidity of the powder or the fluidity of the resin in which the powder is dispersed can be evaluated based on the circularity and angularity calculated for the powder. As a result, it is possible to evaluate the fluidity, which could not be fully evaluated by circularity alone, by circularity and angularity.
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various ways without departing from the gist of the present invention.
以下、本発明をさらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。 The present invention will be described below based on more detailed examples, but the present invention is not limited to these examples.
(実施例1)
まず、流動性が異なる粉体を3種類準備した。この粉体をNo.1~No.3の粉体とする。なお、粉体に含まれる粉体粒子の粒子径はおおよそ2~3μmであった。
続いて、粉体を0.5cc、2液混合の常温硬化型のエポキシ樹脂を3cc計り取って、直径25mmの円筒状の型の中で混合し、静置して硬化させた。そして、硬化物の上におよそ7ccのエポキシ樹脂を追加して硬化させ、直径25mm、高さがおよそ15mmの円柱状の樹脂包埋試料を得た。No.1~No.3の粉体を用いてNo.1~No.3の樹脂包埋試料(以下、単に試料ともいう)をそれぞれ作製した。
(Example 1)
First, three types of powders with different fluidities were prepared. This powder is No. 1 to No. 3 powder. The particle diameter of the powder particles contained in the powder was approximately 2 to 3 μm.
Subsequently, 0.5 cc of the powder and 3 cc of a two-component room-temperature curing epoxy resin were weighed out, mixed in a cylindrical mold with a diameter of 25 mm, and allowed to stand still for curing. Approximately 7 cc of epoxy resin was added to the cured product and cured to obtain a cylindrical resin-embedded sample having a diameter of 25 mm and a height of approximately 15 mm. No. 1 to No. No. 3 powder was used. 1 to No. 3 resin-embedded samples (hereinafter simply referred to as samples) were prepared.
次に、得られた試料へ、バフ研磨機を用いて断面研磨を施し、粉体が露出する断面(研磨面)を得た。この研磨面にカーボン蒸着を施し、これをMLA内に導入した。MLAにて、まず、SEMを用いてBSE像に粉体粒子が鮮明に写し出されるように加速電圧、観察倍率と解像度を調整した。ここでは、加速電圧を5kV、観察倍率を6000倍、解像度を1000×1000とした。次に、BSE像において、粉体部分のグレイレベルが255階調、樹脂部分のグレイレベルが0階調となるように、輝度とコントラストを調整して、図2に示すようなBSE像を取得した。 Next, the obtained sample was subjected to cross-sectional polishing using a buffing machine to obtain a cross-section (polished surface) where the powder was exposed. The polished surface was subjected to carbon vapor deposition and introduced into the MLA. In the MLA, first, the acceleration voltage, observation magnification and resolution were adjusted so that the powder particles were clearly projected on the BSE image using the SEM. Here, the acceleration voltage is 5 kV, the observation magnification is 6000 times, and the resolution is 1000×1000. Next, in the BSE image, the brightness and contrast are adjusted so that the gray level of the powder portion is 255 gradations and the gray level of the resin portion is 0 gradation, and a BSE image as shown in FIG. 2 is obtained. bottom.
続いて、得られたBSE像について、MLA制御ソフトウェアのバックグラウンド除去機能を活用して、粉体が単一分散して抽出されるようにバックグラウンドとして除去されるグレイレベルの範囲を調整した。本実施例では、閾値として、粉体部分と樹脂部分とを区別するための階調を200階調に設定した。そして、BSE像の各画素について、グレイレベルが0階調以上200階調未満であれば、樹脂部分として取り除き、グレイレベルが200階調以上であれば、粉体部分として抽出するように、二値化することで、図3に示す粉体粒子像を得た。そして、粉体粒子像についてMLAの自動測定を実行し、1万個の粒子の形状データを得て、円形度と角張度を算出した。このとき、形状の解析対象を、粉体粒子像に表示される粉体のうち、粒子径が0.5μm以上の粒子とした。本実施例では、試料について異なる断面で2回の測定を行った。 Subsequently, for the obtained BSE images, the background subtraction function of the MLA control software was utilized to adjust the range of gray levels to be subtracted as background so that the powder was extracted monodisperse. In this embodiment, the threshold is set to 200 gradations for distinguishing between the powder portion and the resin portion. For each pixel of the BSE image, if the gray level is 0 or more and less than 200 gradations, it is removed as a resin portion, and if the gray level is 200 or more, it is extracted as a powder portion. A powder particle image shown in FIG. 3 was obtained by digitizing. Then, automatic MLA measurement was performed on the powder particle image, shape data of 10,000 particles was obtained, and circularity and angularity were calculated. At this time, particles having a particle diameter of 0.5 μm or more among the powder displayed in the powder particle image were subjected to shape analysis. In this example, two measurements were taken on different cross-sections of the sample.
各試料について2回の測定で求められた円形度および角張度を以下の表1に示す。これらの数値は1万個の粒子の平均値である。本実施例では、各試料について形状解析を複数回行ったところ、いずれも表1に示すような解析結果が得られ、解析結果のばらつきが少ないことが確認された。これは、粉体粒子像に表示される粉体のうち、形状を正確に解析できないような微細な粒子を解析対象から除外したためと考えられる。 Circularity and angularity determined in duplicate for each sample are shown in Table 1 below. These figures are average values of 10,000 particles. In this example, when the shape analysis was performed for each sample a plurality of times, the analysis results shown in Table 1 were obtained in each case, and it was confirmed that there was little variation in the analysis results. This is probably because, among the powder displayed in the powder particle image, fine particles whose shape cannot be accurately analyzed are excluded from the analysis target.
また、No.1~No.3の試料のそれぞれから薄片試料を作製し、透過電子顕微鏡で観察した。その結果、No.1は、No.2およびNo.3と比較して、角張の度合いが小さく、円形の度合いが大きいと判断されたが、これらの観察結果は表1の角張度及び円形度と相関していること分かった。また、No.1の試料の流動性は、No.2およびNo.3の流動性に比較し大であることが確認された。従って、流動性と角張度及び円形度が相関していることが分かった。 Also, No. 1 to No. A thin section sample was prepared from each of the 3 samples and observed with a transmission electron microscope. As a result, No. 1 is No. 2 and no. Although it was judged to be less angular and more circular than 3, these observations were found to correlate with the angularity and circularity in Table 1. Also, No. The fluidity of sample No. 1 is 2 and no. It was confirmed that the fluidity was greater than that of No. 3. Therefore, it was found that flowability correlates with angularity and circularity.
以上説明したように、樹脂包埋試料の断面の反射電子像から粉体部分を抽出して二値化することで粉体粒子像を得て、それを画像解析することにより、円形度や角張度など粉体流動性に影響を及ぼす粉体形状を正確に分析することができる。 As described above, the powder part is extracted from the backscattered electron image of the cross section of the resin-embedded sample and binarized to obtain the powder particle image. It is possible to accurately analyze the powder shape that affects the powder flowability, such as the degree of hardness.
Claims (7)
粉体を樹脂に埋め込み樹脂包埋試料を形成する樹脂包埋工程と、
前記樹脂包埋試料に対して前記粉体が露出する断面を形成する断面形成工程と、
前記断面に電子線を照射し、複数の階調を有するグレイレベルで表示される反射電子像を取得する取得工程と、
前記反射電子像について、前記粉体に対応する画素と前記樹脂に対応する画素とを区別するための所定の階調を設定し、画素毎に前記所定の階調を閾値として二値化することで、前記粉体が単一分散して表示されるモノクロ2階調の粉体粒子像を得る画像処理工程と、
前記粉体粒子像に表示される前記粉体のうち、大きさが0.5μm以上である粒子について画像解析をすることで、前記粉体の形状を解析する解析工程と、を有し、
前記粉体は、金属粉、金属酸化物粉および複合酸化物粉の少なくとも1つを含み、
前記解析工程では、前記粉体の円形度および角張度を算出して形状を解析する、
粉体形状の分析方法。 A method for analyzing the shape of powder, comprising:
A resin embedding step of embedding powder in resin to form a resin-embedded sample;
A cross-section forming step of forming a cross-section in which the powder is exposed with respect to the resin-embedded sample;
an acquiring step of irradiating the cross section with an electron beam to acquire a backscattered electron image displayed in gray levels having a plurality of gradations;
For the backscattered electron image, setting a predetermined gradation for distinguishing between pixels corresponding to the powder and pixels corresponding to the resin, and binarizing each pixel using the predetermined gradation as a threshold. an image processing step of obtaining a monochrome two-tone powder particle image in which the powder is displayed as being uniformly dispersed;
an analysis step of analyzing the shape of the powder by performing image analysis on particles having a size of 0.5 μm or more among the powder displayed in the powder particle image;
The powder includes at least one of metal powder, metal oxide powder and composite oxide powder,
In the analysis step, the shape is analyzed by calculating the circularity and angularity of the powder,
Analysis method of powder shape.
前記画像処理工程では、前記反射電子像における各画素について、その階調が前記所定の階調よりも小さければ、黒を示す0の階調または白を示す255の階調に変換し、前記所定の階調以上であれば、前記所定の階調よりも小さい場合とは反対の色を示す階調に変換することで二値化する、
請求項1に記載の粉体形状の分析方法。 The backscattered electron image is displayed with 256 gray levels,
In the image processing step, if the gradation of each pixel in the backscattered electron image is smaller than the predetermined gradation, it is converted into a gradation of 0 indicating black or a gradation of 255 indicating white. If the gradation is equal to or higher than the predetermined gradation, it is binarized by converting it to a gradation that indicates the color opposite to that when it is lower than the predetermined gradation.
The method for analyzing a powder shape according to claim 1.
請求項2に記載の粉体形状の分析方法。 In the image processing step, the predetermined gradation is set within a range of 20 to 250;
The method for analyzing a powder shape according to claim 2.
請求項1~3のいずれかに記載の粉体形状の分析方法。 In the acquisition step, in the backscattered electron image, the gradation of the pixels corresponding to the resin is 0 indicating black, and the gradation of the pixels corresponding to the powder is 255 indicating white. to adjust brightness and contrast,
The method for analyzing powder shape according to any one of claims 1 to 3.
線を照射する、
請求項1~4のいずれか1項に記載の粉体形状の分析方法。 In the acquisition step, the electron beam is irradiated with an acceleration voltage set to a range of 0.5 kV or more and 10 kV or less.
The method for analyzing powder shape according to any one of claims 1 to 4.
請求項1~5のいずれか1項に記載の粉体形状の分析方法。 In the acquisition step, the electron beam is irradiated with an acceleration voltage set to a range of 3 kV or more and 7 kV or less.
The powder shape analysis method according to any one of claims 1 to 5.
請求項1~6のいずれか1項に記載の粉体形状の分析方法。 In the analysis step, the shape is analyzed by calculating the circularity and angularity of the powder,
The powder shape analysis method according to any one of claims 1 to 6.
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