4 Работа с полученными ранее файлами
Для работы с полученными ранее данными измерений необходимо выбрать меню File Open или соответствующую иконку в панели инструментов окна программы NanoEducator.
4.1 Просмотр каталогов файлов
При просмотре дерева каталогов в правой части окна SPM File Explorer выводятся изображения рельефа для всех файлов, имеющих формат SPM (расширение *.spm), находящихся в текущем директории (Рис.4.1). При нажатии правой кнопки мыши в поле изображения файла появляется окно File Header, в нем содержатся параметры измерения, в ходе которого был получен данный файл. При нажатии клавиши клавиатуры Delete происходит удаление файла, изображение данных которого было выделено в правом поле окна SPM File Explorer.
|
|
|
Рисунок 11 – Окно просмотра каталогов файлов в формате СЗМ NanoEducator |
Для проведения анализа и обработки конкретного файла необходимо кликнуть 2 раза левой кнопкой мыши на его изображении, либо нажать клавишу ENTER.
После этого появляются окна, содержащие изображения данных, хранящихся в выбранном файле. Когда одно из окон с изображениями активно, в меню главного окна программы NanoEducator встраиваются пункты, позволяющие проводить анализ и обработку изображений данных.
4.2 Способы графического представления изображений
3D – трехмерное изображение с освещением
2D - двумерное изображение с освещением, вид сверху
3D Geo - трехмерное изображение, интенсивность цвета точек определяется их координатой по оси Z.
2D Geo – двумерное полутоновое изображение.
Цвет изображения может быть изменен выбором цвета материала в окне Option Draw из пункта меню View -> Option
Масштаб изображения может быть изменен из пункта меню View->Zoom, либо путем стандартного растяжения окна изображения.
В представлениях 1) и 3) изображение можно вращать с помощью левой кнопки мыши.
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 12 – Способы графического представления изображений в программе NanoEducator. а) 3D, б) 2D, в) 3D Geo, г) 2D Geo.
| |
4.3 Преобразование и анализ изображений
4.3.1 Функции обработки изображений
Все функции представления и обработки изображений доступны различными способами:
из пунктов главного меню окна NanoEducator,
из меню, всплывающего при нажатии правой кнопки мыши (если имеется открытое окно с изображением),
с помощью инструментальной панели Tools (Рис.4.3).
|
|
|
Рисунок 13 – Панель инструментов обработки изображений |
При работе с изображениями пользователь может оперировать следующими функциями:
Выделение фрагмента.
Для настройки курсора программы на
выделение фрагмента изображения (при
нажатой левой кнопке мыши в поле этого
изображения) необходимо выбрать пункт
Cut Fragment в меню Edit либо во всплывающем
меню, или нажать кнопку
на панели инструментов Tools. Выделение
фрагмента производится путем перемещения
курсора в поле изображения при нажатой
левой кнопке мыши. Фрагмент появляется
в отдельном окне, и к нему могут быть
применены все функции преобразования
и обработки изображений. Отмена настройки
«выделение фрагмента» производится
путем снятия флажка с пункта Cut Fragment или
отжатия кнопки
.
Построение сечения.
Для настройки курсора на построение
сечения (при нажатой левой кнопке мыши
в поле этого изображения) необходимо
выбрать пункт Cut Section в меню Edit либо во
всплывающем меню, или нажать кнопку
на
панели инструментов Tools. Построение
сечения изображения производится путём
перемещения курсора в поле изображения
при нажатой левой кнопке мыши. Сечение
отображается в отдельном окне (Рис.4.4).
Для подробного анализа сечения изображения
необходимо после его построения нажать
правую кнопку мыши в окне сечения и
выбрать в появившемся меню пункт Allow
Edit. После этого опять нажать правую
кнопку мыши и выбирать необходимые
пункты из появившегося расширенного
меню. Команда Set Cursor вызывает появление
бегущего курсора и дает возможность
ставить метки на сечении. Расстояния
dx, dy между одноименными метками выводятся
в таблице в правой части графика сечения
(Рис.4.4).
|
|
|
Рисунок 14 – Анализ сечения изображения |
Удаление постоянного
фона ( Level
Delete,
кнопка
)
Удаление перепадов
яркости (Steps
Delete,
кнопка
)
Вычитание плоскости
(Plane
Delete,
кнопка
)
Вычитание поверхности
второго порядка (Surface
delete,
кнопка
)
Изменение контраста
(Contrast,
кнопка
).
Реализованы два способа изменения контраста изображения:
Нажать кнопку
,
при этом правее панели Инструментов
появится шкала яркостей точек изображения
(Рис.4.3). Диапазон яркостей изображения
изменяется при передвижении ползунков
на шкале.Если при нажатой кнопке
Выбрать функцию выделения фрагмента
(
), то диапазон яркостей на изображении
будет изменен и равен диапазону яркостей
точек выделенного фрагмента.
Все функции применяются к последнему активному окну изображения. Результат применения функций 3-6 может быть отменен вызовом операции Undo.
Анализ изображений
|
|
|
Рисунок 15(а) – Окно анализа изображений. Выполнение анализа свойств поверхности изображения |
|
|
|
Рисунок 15 (б) – Окно анализа изображений. Выполнение анализа Фурье-спектра изображения. |
При нажатии кнопки панели инструментов Image Analysis вызывается окно анализа изображений (Рис.4.5а, 4.5б). Анализ производится для изображения, окно которого было активным перед нажатием кнопки Image Analysis. Это изображение перерисовывается в левой части окна Image Analysis, а в правой его части выводятся результаты вычислений. Панель инструментов исходного изображения расположена над ним и позволяет реализовать следующие функции:
Измерение расстояний на изображении. Эта функция выполняется с помощью левой кнопки мыши при нажатой кнопке Dist .
Измерение углов между направлениями на изображении. Эта функция выполняется с помощью левой кнопки мыши при нажатой кнопке
.
Кнопка Clear служит для очистки изображения.
В окне Image Analysis возможно также проведение следующих операций анализа изображений:
Анализ свойств поверхности изображения производится при открытой закладке Roughness в правой панели окна. При этом строится гистограмма значений элементов изображения, а также вычисляются величины средней и среднеквадратичной шероховатости поверхности (рис 4.5(а)).
Построение Фурье-спектра. При выборе закладки Fourier в правой панели окна Image Analysis выводится изображение модуля двумерного спектра пространственных частот исходного изображения (Рис.4.5(б)). Панель инструментов, расположенная над изображением Фурье-образа, позволяет проводить следующие измерения:
определение величин пространственных частот на спектре и вычисление соответствующих им периодов повторения элементов на исходном изображении (выполняется при помощи левой кнопки мыши при нажатой кнопке Freq);
определение углов между направлениями на различные частотные компоненты спектра (выполняется при помощи левой кнопки мыши при нажатой кнопке
,
расположенной над изображением
Фурье-образа).
После получения изображения нанотрубок на подложке, если необходимо, вычтите первую плоскость из полученного изображения (Plane Delete) и удалите ступени (Step Delete)
|
Полученное СЗМ изображение
|
|
Изображение |
Сделайте сечение нанотрубки в направлении перпендикулярном ее оси. Проведите анализ сечения изображения. Первоначально, измерите высоту нанотрубки d. Далее, измерьте ширину изображения нанотрубки w на ее полувысоте. По полученным данным можно вычислить радиус острия зонда R.
Представьте полученные результаты ниже.
|
|
|
сечение 1 |
|
d = w= R= |
|
|
|
сечение 2 |
|
d = w= R= |
|
Выводы: |
|
CЗМ представляют широкие возможности для анализа микро и наноструктур, |
|
Позволяют количественно выразить полученные данные. |
|
Они удобны в использовании. |
|
|