一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于材料分析與測試領域的一項實驗新技術，特別涉及一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法。
【背景技術】
[0002]在評估腐蝕對于金屬的破壞性及估算金屬構件的使用壽命時，我們常常需要對金屬腐蝕的表面形貌進行研宄，而腐蝕坑的深度是表征材料腐蝕程度的重要參數之一，通過腐蝕坑深度的變化可以分析出試樣表面的腐蝕情況。
[0003]以往在對腐蝕坑的深度進行測量時，通常使用腐蝕坑深度測量儀的測量裝置，該儀器可以通過自帶的千分表來直接測量腐蝕坑的深度。但是該儀器在實際使用過程中存在許多問題，例如儀器測量的探頭尺寸過大、探頭材質要求過高等，這些問題造成該種深度測量儀在使用上具有一定的局限性。從材料腐蝕的角度來看，由于金屬材料的腐蝕形貌非常復雜，通常是不規則、不光滑、凹凸起伏的，用該種深度測量儀對腐蝕坑深度進行測量難度相當大；而且隨著腐蝕時間的增加和腐蝕周期的延長，腐蝕過程中會有大量的殘留腐蝕產物堵塞在孔口，這就給腐蝕坑深度的測量造成了更大的困難。
[0004]大量研宄文獻顯示，雖然人們對現有的腐蝕坑深度測量儀在多方面作了一定的改進，例如將千分表的探頭根據需要由球狀改為針狀，改善探頭的材質以提高表頭強度等，但是仍然沒有很好地解決金屬腐蝕階段尤其是發展初期出現的微小點蝕坑的深度無法精確測量等問題。
【發明內容】
[0005]由于經過三維重建后所得到的腐蝕形貌中蘊含著大量的腐蝕信息，它不但直觀記錄著腐蝕發生的區域、蝕坑的分布情況，而且還包含蝕坑形狀以及腐蝕的嚴重程度等重要腐蝕數據，所以通過對腐蝕圖像進行深入分析，可以從中得到有關腐蝕形貌的特征參數。
[0006]鑒于上述【背景技術】中存在的問題和不足，我們充分利用激光共聚焦顯微鏡的優勢，對三維重建后的腐蝕形貌信息進行深入研宄和分析，找出腐蝕坑深度的測量方法。
[0007]本發明的目的在于提供一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法，特別適合于金屬腐蝕發展初期出現的微小點蝕坑的深度測量。
[0008]本發明具體采用如下技術方案:
[0009]一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析軟件進行如下操作:
[0010](I)圖像預處理
[0011]對腐蝕坑的3D圖像作去噪和平滑處理，具體是進行如下參數設置:
[0012]Filte 設置為 Average ；Pixels 設置為 7 ?9 ;
[0013](2)精確定位分析區域
[0014]在經過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉角度方向”三個工具按鈕精確定位分析區域，并將分析區域以及腐蝕坑的兩個端點分別以測量線和標記點的形式標記出來；
[0015](3)獲取腐蝕坑的橫向剖面圖
[0016]分析區域定位完成后，將“Measure”設置為“Profile”，點擊“Topography”按鈕，得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中有兩條定位線分別對應于腐蝕坑3D圖像上的兩個標記點；
[0017](4)完成腐蝕坑的深度和寬度測量
[0018]點擊“Diagram”菜單下的“矩形區域測量”工具按鈕，在腐蝕坑的Profile圖上將鼠標從左邊定位線開始逐漸拉至右邊定位線為止，拉出的矩形測量框的上下定位線分別對應于待分析腐蝕坑的最高點和最低點，測量定位框完成以后，得到三個測量參數值，分別為A、w、h，其中A表示矩形測量框的面積，w表示腐蝕坑寬度，h值即為待測腐蝕坑的深度測量值。
[0019]至此，腐蝕坑的深度和寬度測量全部完成。
[0020]本發明具有如下優點:
[0021](I)該方法由于利用了試樣表面最原始的腐蝕信息，數據來源真實可靠，所以測定出的結果可信度較高。
[0022](2)該方法由于將宏觀上微小難辨的腐蝕形貌轉變成較為直觀形象的腐蝕坑的Profile圖(即橫向剖面圖)，所以更加完整地關注了腐蝕細節，從而大大提高了測量結果的準確性。
[0023](3)該方法有效地彌補了普通深度測量儀測量精度不高、測量范圍受限等一些不足之處，進一步拓寬了腐蝕坑的測量范圍，利用該方法不僅可以測量腐蝕坑的深度，而且還可以對其寬度進行測量。該方法特別適用于金屬腐蝕發展初期而出現的微小點蝕坑的深度測量。
[0024](4)該方法操作簡單方便，耗費時間少，實驗效率高，是試樣局部腐蝕情況評定以及抵抗局部腐蝕能力評價時重要的實驗方法之一。
【附圖說明】
[0025]圖1為實施例中預處理后的腐蝕坑3D圖像；
[0026]圖2 為實施例中 ZEISS LSM700 “Zen2010” 工具欄；
[0027]圖3為實施例中腐蝕坑的定位分析區域；
[0028]圖4為實施例中腐蝕坑的Profile圖；
[0029]圖5為實施例中腐蝕坑的分析測量用工具欄；
[0030]圖6為實施例中腐蝕坑的分析和測量結果圖。
【具體實施方式】
[0031]以下結合具體實施例對本發明涉及的一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法作進一步詳細描述。
[0032]鋼種選用A690，根據JB/T 7901-1999《金屬材料實驗室均勻腐蝕全浸試驗方法》規定做成標準掛片試樣，尺寸為50mmX 25mmX 5mm，試樣模擬海水環境進行全浸實驗，選取腐蝕周期為1.5小時的掛片為研宄對象，用蒸餾水洗凈，烘箱烘干。利用LSM700共聚焦顯微鏡對其表面腐蝕坑的深度進行分析和測量。
[0033]下面結合A690腐蝕掛片試樣運用本發明涉及的腐蝕坑深度測量的方法作進一步詳細描述。
[0034](I)圖像預處理
[0035]對已有的3D圖像作進一步的去噪和平滑處理，具體來說我們需要作以下的參數設置:
[0036]Filte 設置為 Average ；Pixels 設置為 8。
[0037]經過預處理后的3D圖像如圖1所示。
[0038](2)精確定位分析區域
[0039]利用Zen2010共聚焦分析軟件，在經過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用
[0040]“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉角度方向”三個工具按鈕(如圖2)精確定位分析區域，通過改變X、Y以及旋轉角度的數值，可以找到視場中腐蝕最為嚴重的腐蝕坑，從而既直觀又方便地實現測量線在腐蝕坑表面區域的準確定位；其中的兩個端點分別對應于測量線上穿過腐蝕坑最深處且與分析表面區域的相應交點。一般情況下，我們習慣將分析區域以及腐蝕坑的兩個端點分別以紅色測量線和紅藍色標記點的形式標記出來，如圖3所示。
[0041](3)利用軟件得到腐蝕坑的橫向剖面圖
[0042]分析區域定位完成后，將“Measure”設置為“Profile”，點擊“Topography”按鈕，即可得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中的紅色定位線(右邊黑色豎線)和藍色定位線(左邊黑色豎線)分別對應于圖3腐蝕坑3D圖像上的紅色(左側黑點)和藍色(右側黑點)標記點(如圖4所示)。
[0043](4)完成腐蝕坑的深度和寬度測量
[0044]利用Zen2010軟件，點擊“Diagram”菜單下的“矩形區域測量”工具按鈕(如圖5所示)，這時鼠標在通常情況下會轉換為矩形形狀并呈現紅色，在腐蝕坑的“Profile”圖上將鼠標從左邊藍色定位線開始逐漸拉至右邊紅色定位線為止，這里需要強調的是，拉出的矩形測量框(圖6中兩條定位線之間的黑色矩形框)的上下定位線分別應是待分析腐蝕坑的最高點和最低點。測量定位框完成以后，即能得到三個測量參數值，分別為A、w、h，其中矩形測量框的面積A為2066.78 μ m2，腐蝕坑寬度w為69.39 μ m，腐蝕坑的深度h為29.79 μ m，如圖6中局部放大圖所示。至此，腐蝕坑的深度和寬度測量全部完成。
【主權項】
1.一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法，其特征在于利用Zen2010共聚焦分析軟件進行如下操作: (1)圖像預處理 對腐蝕坑的3D圖像作去噪和平滑處理，具體是進行如下參數設置:Filte 設置為 Average ；Pixels 設置為 7 ?9 ; (2)精確定位分析區域 在經過去噪和平滑處理后的腐蝕坑3D圖像上分別利用“Measure”菜單下的“X軸方向、Y軸方向以及旋轉角度方向”三個工具按鈕精確定位分析區域，并將分析區域以及腐蝕坑的兩個端點分別以測量線和標記點的形式標記出來； (3)獲取腐蝕坑的橫向剖面圖 分析區域定位完成后，將“Measure”設置為“Profile”，點擊“Topography”按鈕，得到腐蝕坑的Profile圖，此即腐蝕坑的橫向剖面圖，圖中有兩條定位線分別對應于腐蝕坑3D圖像上的兩個標記點； (4)完成腐蝕坑的深度和寬度測量 點擊“Diagram”菜單下的“矩形區域測量”工具按鈕，在腐蝕坑的Profile圖上將鼠標從左邊定位線開始逐漸拉至右邊定位線為止，拉出的矩形測量框的上下定位線分別對應于待分析腐蝕坑的最高點和最低點，測量定位框完成以后，得到三個測量參數值，分別為A、w、h，其中A表示矩形測量框的面積，w表示腐蝕坑寬度，h值即為待測腐蝕坑的深度測量值。2.如權利要求1所述的利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法，其特征在于通過改變X、Y以及旋轉角度的數值，找到視場中腐蝕最為嚴重的腐蝕坑，實現測量線在腐蝕坑表面區域的準確定位；所述兩個端點分別對應于測量線上穿過腐蝕坑最深處且與分析表面區域的相應交點。
【專利摘要】本發明公開了一種利用共聚焦顯微鏡對腐蝕坑深度進行測定的方法，該方法充分利用了試樣表面最原始的腐蝕信息，數據來源真實可靠，所以測定出的結果可信度較高；該方法由于將宏觀上微小難辨的腐蝕形貌轉變成較為直觀形象的腐蝕坑的Profile圖，所以更加完整地關注了腐蝕細節，從而大大提高了測量結果的準確性；該方法有效地彌補了普通深度測量儀測量精度不高、測量范圍受限等一些不足之處，進一步拓寬了腐蝕坑的測量范圍，利用該方法不僅可以測量腐蝕坑的深度，而且還可以對其寬度進行測量；該方法操作簡單方便，耗費時間少，實驗效率高，是試樣局部腐蝕情況評定以及抵抗局部腐蝕能力評價時重要的實驗手段之一。
【IPC分類】G01B11/02, G01B11/22
【公開號】CN104897063
【申請號】CN201510221002
【發明人】卞欣, 范益, 楊文秀
【申請人】南京鋼鐵股份有限公司
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2015年5月4日