[发明专利]一种利用同步辐射原位成像图像灰度值判断二元合金中金属元素浓度的方法

说明书

本发明利用同步辐射成像图像的灰度值来判断二元合金中金属的质量分数，主要步骤是首先对二元合金扩散层进行透射成像处理，并转换成灰度值；然后去除合金进行透射成像处理，并转换成灰度值，消除空散的影响；用扫描电镜对扩散层进行元素分析；建立拟合方程；用拟合方程判断扩散层各点的浓度。该方法能够实现通过观察合金成像图像中灰度值，来即时判断其中金属的浓度。

技术领域

本发明涉及图像处理领域，特别适合于在同步辐射高能X射线成像过程中，对金属凝固过程中的成分变化进行标定。

背景技术

与传统X射线成像相比，同步辐射高能X射线成像有着强穿透性、无损、动态可视化等优势。自1999年Mathiesen等人首次采用高能X射线原位成像技术成功实现二元金属合金晶体生长的二维实时观察之后，该技术在金属凝固领域得到了极大的关注。目前，该技术在金属凝固行为与物理场调控、材料内部微观组织结构、金属细微损伤等领域运用广泛。根据报道，同步辐射成像技术能够对合金凝固过程中微观组织变化进行实时成像，其成像结果可为合金凝固过程微观行为及内在机制的研究提供直观的实验数据。然而，目前的成像技术并不能观测到凝固过程中合金浓度分布的变化过程。

发明内容

本发明提出一种利用同步辐射原位成像图像灰度值判断二元合金中金属元素浓度的方法，能够通过观察二元合金成像图像中灰度值，实现金属元素的浓度实时观测。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种利用CCD图像灰度值判断合金中金属浓度的方法，该方法按照以下步骤实施：

步骤一、制备一个二元合金同步辐射原位成像样品，并内嵌两个不同纯合金元素结构；

步骤二、采用同步辐射原位成像技术对复合样品的进行观测，得到扩散层灰度图像；

步骤三、将扩散层灰度图像用mathlab软件转换为灰度值表格，各像素灰度为G⁰_i，j，i=1，2……m，j=1，2……n；

步骤四、将样品中去除，采用同步辐射原位成像技术，得到空散时的灰度图像；

步骤五、将步骤四灰度图像用matlab软件转换为灰度值表格，各像素灰度为G’_i，j，i=1，2……m，j=1，2……n；

步骤六、对二元合金采取扫描电镜元素分析处理，纵向取点，取点间距与灰度图像像素点间间距相近；

步骤七、在灰度值图像中选取与扫描电镜纵向取点位置相同处读取灰度值，并用G=G⁰-G’ 消除空散的影响，将G与取点参数进行一一对应；

步骤八、进行拟合处理得到灰度值与二元合金中某种金属元素质量分数的对应关系；

步骤九、利用嵌入的两个纯合金元素，对拟合方程进行较准。如偏差大于1%，重复上述过程进一步拟合逼近；

步骤十、利用拟合方程得到灰度图像任意一点的金属质量分数。优选的，所述步骤七中拟合得到的公式的格式为：

其中，x是金属质量分数，y是消除空散影响后的灰度值。

本发明的有益效果是：对动态凝固过程进行同步透射影像数据处理，即时利用得到图像的灰度值来判断合金中金属质量分数。

附图说明

图1是本发明的流程图。

图2是本发明的实施例示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步说明，

如图1所示，本发明提供一种利用图像灰度值判断二元合金金属元素浓度的方法，该方法按照以下步骤实施：