利用VB60设计透射电镜衍射斑点分析软件在教学中的应用

科技信息

SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2012年第35期0引言随着科学技术的发展,计算机在材料科学分析中的应用越来越广泛。VB6.0软件以其独特的优点而被广大计算机应用者所青睐[1-2]。

近年来,材料科学随着各种技术的更新而出现了高速发展的趋势,计算机在材料中的应用正是材料科学飞速发展的重要原因之一。计算机的飞速发展,计算机在数据和图像处理的应用越来越多。材料科学研究在实验中可以获得大量的实验数据,这是材料科学研究中获得的第一手、也是非常重要的原始数据。借助计算机的储存设备,可以储存大量的数据,同时又可以特别方便后续用计算机对数据进行处理和快速查找。目前,用于数据管理、分析以及绘图的软件很多,有些功能非常强大,有的虽相对简单,但专业化水平较高。材料性能与其结构有着密不可分的关系,这些结构包括一种材料的原子组成、分子结构以及在此基础上形成的凝聚态结构,这些结构中与使用的性能相关的是凝聚态结构。其研究手段之一是光学显微镜和电子显微镜技术。这些技术往往是以二维图像方式表示材料的凝聚态结构。如何从这些图像中获取有用的机构信息,如晶体结构的大小、分布、聚集方式等,并将这些信息与材料性能相联系,是研究材料中非常重要的内容,而对图像的分析离不开计算机的应用[3-6]。

随着材料科学研究的深入和发展,计算机图像分析系统逐渐成为辅助研究材料结构与性能之间定量关系的一种重要的手段。计算机图像分析系统的引入极大的提高了这类定量分析的质量[6-8]。

本文从计算机图像处理的基本原理入手,介绍如何利用本软件对电子显微镜衍射斑点图像进行分析与处理。利用计算机图形和图像分析与处理的手段,使用户在常规条件下容易实现对材料衍射斑点图像的处理和分析。通过设计的该分析软件在教学实践过程得到极大的应用,在教学过程中通过理论与实践的结合,得到良好的教学效果。

1利用衍射斑点分析物相的基本原理及方法

该软件工作运行流程图如图1所示。1.1电子衍射斑点

透射电镜的电子枪以一定的方向向样品发射电子波,当入射电子束样品内某一晶面组相遇时,如果满足布拉格条件时,则在某个方向上产生衍射束。在试样下方某一定的距离上放置一张底片,就可把入射束和衍射束同时在底片上记录下来。入射束形成的斑点称为透射斑点或中心斑点。衍射束形成的斑点称为衍射斑点。该衍射斑点即为该衍射晶面的衍射斑点。

1.2电子衍射斑点的分析方法

透射电镜的电子衍射斑点的标定方法主要有以下三类:

1.2.1已知相机常数和已知样品的晶体结构时衍射花样的标定(尝试

校核法标定各个斑点)。

图1软件工作流程图

Figure.1Working process of software

1.2.2

相机常数未知、晶体结构已知时衍射花样的标定(确定中心衍射

斑点附近各个衍射斑点到中心斑点的距离是否符合一定的整数比例)。

未知晶体结构,相机常数已知时衍射花样的标定(测定低指数斑点的R 值,根据R ,计算出各个晶面间距,查ASTM 卡片)。1.3利用衍射斑点及衍射斑点之间距离法确定晶体结构

本软件的设计思想是根据测量出靠近中心斑点的两个衍射斑点至中心斑点的距离R1、R2,且R2>R1。利用计算机计算出R2/R1值及和R1、R2之间的夹角。根据电子衍射花样标定数据表可以查出该晶体的晶体结构、面间距、晶带轴等,确定其点阵类型和物相。电子衍射花样标定数据表已经以数据库的形式储存在电脑中,只要计算出R2/R1值及和R1、R2之间的夹角,就可以利用计算机自己检索出晶体结构的相关信息。

2利用设计软件对典型衍射斑点进行分析

本文利用上述设计思想设计的软件对某钢的同一位置沿不同方向上产生的衍射花样图像进行分析,以验证利用该设计软件进行的分

利用VB6.0设计透射电镜衍射斑点

分析软件在教学中的应用

李峰刘向东赵金兰张瑞英

(内蒙古工业大学材料科学与工程学院内蒙古呼和浩特

010051)

【摘要】本文介绍了利用VB6.0软件开发对投射电镜衍射斑点进行分析与标注的软件。通过该软件,用户可以很容易对衍射斑点进行选取,对衍射斑点间的长度比及其夹角进行自动计算。该软件可自动对衍射数据库进行自动查询,并迅速对衍射斑点进行准确分析。该分析软件的开发与应用,可以为投射电镜的使用者节省大量的人力、物力和财力,尤其在教学当中的广泛应用,让学生在课堂上不但学到理论知识的同时还能进行实践训练,对该门课程的学习体会更全面、更深刻。也为用户提供方便、快捷的对衍射斑点进行分析的工具。

【关键词】VB6.0;衍射斑点;分析软件;教学实践

Application to T eaching for VB6.0S oftware D eveloping A nalyzing D iffraction S pots from TEM

LI Feng LIU Xiang-dong ZHAO Jin-lan ZHANG Rui-ying

(School of Materials Science and Engineering,Inner Mongolia University of Technology,Hohhot Inner Mongolia,010051,China )

【Abstract 】In order to analyze and label diffraction spots,the software was developed by means of https://www.360docs.net/doc/f318231771.html,ers can easily select diffraction spots via this software.The ratio of lengths between the diffraction spots and inclination angle of lines can be automatically calculated.This software can automatically inquire diffraction information from the database,accurately and rapidly analyze the diffraction spots.The exploitation of this software can save a great deal of manpower,material resources and financial,and conveniently offer a tool to analyze diffraction spots for users.Especially,the application to the teaching widely can make the students study not only theory knowledge,but also practice in the classroom at the same time to understand more comprehensive and more profound for this course.

【Key words 】VB6.0;D iffraction spots;A nalysis software;T eaching

practice

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科技信息2012年第35期

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析的正确性与实用性。

2.1确定中心衍射斑点与相邻的两个衍射斑点

在图片区域调用准备分析的衍射斑点图片,调整其大小与位置,如图2。利用软件的画圆命令在中心衍射斑点上画圆,如图3,使圆正好全部包围整个衍射斑点,那么圆心也基本在斑点的中心部位。然后执行同样的命令,再寻找距离衍射斑点中心最近的另外两个衍射斑点。如果画在衍射斑点上的圆不合适,可以利用修改命令对所画的圆进行修改。

图2调入衍射斑点图像

Figure.2D iffraction spot images opened

图3中心衍射斑点的选取

Figure.3S election of the center of diffraction spots

图4连接衍射斑点中心

Figure.4C onnecting the center of diffraction spots

图5夹角计算

Figure.5A ngle calculation

2.2确定衍射斑点之间的夹角与斑点之间的距离比值

在衍射斑点中心和相邻衍射斑点确定后,可以对衍射斑点中心和相邻两个衍射斑点中心进行连线,当所画圆确定后,圆心的位置也便会确定,因此在连接两个圆的圆心时,计算机会自动寻找圆的圆心,并自动连线。这样,圆心的距离和所画的两条支线的夹角也会由计算机自动计算,如图4、5、6。

图6斑点连线的比值

Figure.6T he ratio of lines between spots

2.3确定晶体结构

利用计算机计算出两条中心衍射斑点距离另外两个衍射斑点圆心的距离比与两条直线的夹角,对其数值在衍射花样标定数据表中进行查询,则计算机可以把符合条件的所有结果都显示出来,供查询者选择,如图7。通过利用该软件的查询可以发现,该组织可以在奥氏体的衍射花样的数据库中检索出来,所以初步确定为奥氏体组织。然后再通过上述对该组织衍射花样的标定方法,对其他几幅沿不同方向上的衍射花样图形进行重复上述标定步骤。通过该软件分析结果其结果也与上述结果相同,在此不再累述。

图7数据库查询结果

Figure.7D atabase query results

图8分析数据发送到Word文档

Figure.8A nalysis of data sent to a Word document

图9发送到Word文档中的数据

Figure.9D ata sent to a Word

document

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SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2012年第35期(上接第68页)致设备损坏、装置误动、生产线停产、整个电力系统崩溃,所以必须对变电站进行智能化电能管理改造,提高电能质量,确保装置、生产的安全稳定运行。

高压进行回路采用高端智能电能质量监控表计PMC-570A ,可以实现512点周波采样,达到255次谐波分析,实现过电压和欠电压的监测、电压波动的监测、故障事件记录、波形的瞬态捕捉。

高压进出线及母联配置PMC 系列微机保护表计。电动机回路保护采用PMC-550,可以取代常规热继电器、低电压继电器、缺相继电器;作为大电机启动控制器,可以取代常规星三角启动、降压启动、双速启动控制回路和相关设备;可以作为电动机正反转启动和运行的控制器,取代常规正反转的控制电路和分立继电器、简化电气控制回路;采用测量计量和远动控制合一的设计,取代传统的功率表、电流、电压表、智能传感器、电度表,实现控制和信息传输的数字化,并可以提供通信接口;具有监测电动机的启动电流和启动时间,累计跳合闸次数等功能。有短路、过负荷、过电流、接地、电流不平衡、低电压、缺相、工艺连锁等保护功能。

对于电能质量比较敏感的低压进线回路,采用PMC-570A ,低压进线回路采用PMC 系列监控表计。该表计有63次谐波监测、电压波动、电压上冲下陷、暂态过电压等功能,可以提高低压设备供电的可靠性、安全性。有定值越限功能,可以设置电量越限进行监视。可以通过网络进行更新、修改参数,灵活定义监测的内容、方式。定值越限可作为用户进行故障判断、启动报警、启动记录等。

电压馈线回路采用PMC 系列微机保护监控表计。具有瞬时电流速断保护、复合电压限时电流速断保护、复合电压定时限过电流保护、相电流加速保护、反时限过电流保护、过负荷保护、零序过流保护、重合闸、低周裁减、绝缘监测等功能。

主变压器采用PMC-651配电变压器保护测控装置。具有高精度的测量与计量功能、高可靠性的继电保护与自动控制功能、电流电压

谐波分析功能、完备的遥控与中央信号输出功能、大容量支持分类查询的事件记录、长时间故障录波、保护出口配置灵活,显示界面图形化和人性化、完善的自检功能。

5结束语

进行变电站智能化电能管理系统改造后,把相关的电气参数采样到监控主机上,值班电工就可以对现场运行设备实时监控,参数越限、电气设备有异常情况马上就可以进行调节,使设备恢复正常,确保设备安全、长周期稳定运行。用户可以通过电能质量监测了解自己对电网的污染是否超标,所采用的控制方法是否有效;敏感用户可以了解供电质量是否影响设备,电力部门通过监测保证供电的安全和供电质量。还可以提供详细的数据分析、客观的真实材料,大大提高了变电站的自动化水平。【参考文献】

[1]姜华,刘小起.中央电视台供电系统及EnerSys 监控系统的应用[J].自动化技术与应用,2009,12:93-95.

[2]吕金山,戴乐.EnerSys 智能化电能管理系统在软件产业基地中的实践[J].机电信息,2009,30:167-169.

作者简介:赵建伟(1969.3—),男,浙江衢州人,衢州职业技术学院,高级工程师,研究方向为电气控制、继电保护。

※基金项目:本文为衢州职业技术学院院级科研项目(项目编号QZYZ1003)研究成果。

[责任编辑:周娜]

2.4将晶体衍射斑点的分析图片与晶体结构的信息发送到Word 文档

将衍射斑点标定后的图像,要供用户进行使用。本软件可以把标定后的衍射斑点图与根据以上计算结果查询出的晶体结构相关信息一起发送到Word 文档中,如图8、9。

通过上述对某钢衍射花样的分析标定,可以较准确的分析出该组织的晶体类型以及晶带轴、面间距、晶面指数等相关参数。通过使用上述软件对已知衍射图像进行正确的分析,证明该分析软件使用方便、可靠。无论在教学还是在科研中都有极大的应用推广价值。

3教学中应用实践

在讲授《现代分析方法》中,首先对透射电镜的原理及应用对学生进行充分的讲授,让学生对该分析方法的原理进行充分的了解,在了解后通过实验要培养学生的动手能力与实践能力,因此让学生对该软件进行应用与实践分析。首先调用一张典型的透射电镜衍射斑点照片,让学生理由该软件对该典型照片进行分析,然后再由老师总结分析。在学生的学习应用的过程中,不但学生学习的课程内容得到了复习与巩固,同时,也对该分析方法与实践应用能力得到大大的提高。让学生在学与动手的同时达到了理论与实践的统一。通过该实践的锻炼,学生对该门课程有了更深入的了解、加深学生的对所学知识的印象。

4结论

利用本软件对某钢透射电镜的衍射斑点的电子图片进行衍射斑点的选取、斑点距离与其夹角的计算以及标定。分析结果表明该软件队衍射斑点的分析方法可靠、简便。在对电子衍射斑点的标定后,可以直接发送到Word 文档中供用户进行利用。可以省略掉在透射电镜衍射斑点在底片曝光后,要进行定影、显影等大量工作。可以为透射电镜使用者节省大量的人力和物力。更重要的是在教学中能够在教授理论课的同时能够让学生同时具有实践的机会,让学生能够得到理论知识的进一步的升华,达到理论与实践的结合与统一。同时也可以为对衍射斑点进行分析的使用者提供方便、快捷的工具。无论在教学中还是在科研中都有极大的利用推广价值。【参考文献】

[1]Yuxun Tan.Metal Electron Microscope Analysis[M].Beijing:Mechanical Industry Press,1994:30-40.谈育煦.金属电子显微镜分析[M].机械工业出版社,1994:30-40.[2]Guangji Bi,VB Base and Courseware[M].Beijing:Publishing House of Electronics Industry,2001:205-300.毕广吉.VB 基础与课件制作[M].电子工业出版社,2001:205-300.[3]Xinhua https://www.360docs.net/doc/f318231771.html,puter applications in materials science[M].Mechanical Industry Press,2005.徐鑫华.计算机在材料科学中的应用[M].机械工业出版社,2005.[4]Changlin Guo.The precise determination of low-angle grain of polycrystalline material lattice constant of the X-ray diffraction method [J].Journal of Inorganic Materials,1996,11(4):597-605.郭常霖.精确测定低对角晶系多晶材料点阵常数的X 射线衍射方法[J].无机材料学报,1996,11(4):597-605.[5]Hongchao Liu,Changlin Guo.X -ray diffraction spectra fitting method in inorganic materials [J].Journal of Inorganic Materials,1996,11(3):407-414.刘红超,郭常霖.X 射线多晶衍射全谱图拟合方法在无机材料中的应用[J].无机材料学报,1996,11(3):407-414.[6]Tianxiang Dong,Dang Pan.Standard material and data processing system software design and application [J].Materials Engineering.1999(1):23-25.董天

祥,潘当.标准物质数据处理系统软件的设计与应用[J].材料工程,1999(1):23-25.

[7]Jianlin Xu,Chao Chen.Metallographic pictures of the gray cast iron [J].Manufacturing Automation,2000,22(4):53-56.徐建林,陈超.灰口铸铁金相图片分析的研究[J].制造业自动化,2000,22(4):53-56.[8]Ping Wang,Xing Zhong,Yuxin Wang.Swelling characteristics by means of image processing [J].Polymer Materials Science and Engineering ,1996,12(3):1-5.王平,钟兴,王宇新,等.用图像处理方法研究凝胶溶胀特性[J].高分子材料科学与工程,1996,12(3):1-5.

作者简介:李峰(1974—),男,副教授,博士研究生,研究方向为稀土合金钢、铝合金挤压铸造、微晶玻璃。

※基金项目:本项目获得内蒙古工业大学材料物理品牌专业资助;内蒙古工业大学教学研究项目的资助(批准号200910)。

[责任编辑:曹明明]

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