图像分析仪在粉体颗粒测试上的应用

　　1 引 言

　　近年来,粉煤灰、钢渣、煤矸石的堆积已造成严重的环境问题,把它们作为矿物外加剂加入混凝土中既保护环境又可以降低混凝土成本。颗粒的形貌诸如大小、形状、粗糙度等是描述矿物外加剂的关键性质。颗粒的形貌特性会对流动度,强度等水泥基材料的宏观性能产生影响。因此,研究颗粒特性及改善测试方法很重要。但是传统方法,如筛分析法、显微镜法、光散射法、电传感法、气体吸附法和激光粒度法等等,费时费力,　　在数据的采集和处理上存在困难, 受人为因素影响较大,只能得到关于颗粒群某一方面的信息,而且大多数只能间接地得到颗粒群的特征数据,其理论依据又各不相同,各种方法得到的结果存在较大的差别。我们急需一种有效的仪器测试颗粒群性质来指导在混凝土中应用。

　　本文介绍了一个能够有效测量不同颗粒形貌特征的仪器,即图像分析仪。图像分析仪借助计算机,能够同时测量颗粒群的多种形貌信息,解决了测量上的主观性,耗费人力,耗时等问题。在多种数字图像技术辅助下,改进颗粒分割和颗粒测量的方法[1,2],用于分割颗粒并处理每个颗粒的数据以更好的描述颗粒形貌,为混凝土矿物外加剂的有效利用提供了一种快速准确的测试方法。本文以粉煤灰为例,介绍如何用图像分析仪测试粉体的颗粒群形貌特征。

　　2 图像分析仪简介

　　本文使用的图像分析仪是Leica Cambridge公司生产的Quantimet 600。它由一个分辨率为512*512象素的CCD(charge-coupled device)显微镜，一个带有3个A/D 转换器的帧接收器，一个带光源的摄像台，一台计算机及一些用于图像分析的软件组成。我们在光学显微镜下看到的是光学图像,而在图像分析仪屏幕上看到的是电子图像,因此在显微图像分析中,整个系统最重要最关键的工作就是要保证得到的电子图像能最精确地反映出光学图像,这个过程由摄像机(图像扫描器)、显像管和图像处理机(计算机)来完成。图像在电视屏幕上是由许多像素(pixel)构成的,单位面积屏幕上像素愈多则图像愈清晰,即分辨率愈高。当图像显示时,每个像素含有两方面的信息,即此像素的灰度及其在标本中的位置,两种信息决定了图像的形状和颜色深浅。

　　3 图像分析仪试验方法探索

　　3.1 样品制备

　　3.1.1 试样的提取

　　图像分析仪对粉体颗粒进行分析时,要求图像具有很好的衬度和颗粒的分散性,而且被研究的试样应该非常少。因此,颗粒试样应该具有充分的代表性和分散度。取样是获得准确测量结果很重要的一步，试样必须具有准确的统计规律，为此采用四分法提取试样，即从粉体的不同部位均匀称取 0.5g 左右试样，用四分法将其均匀地分到只剩余约 5mg 时为止，即可作为颗粒分析的试样。试样不能过多，否则不易分散而在载玻片上两个或几个颗粒相接，影响结果;太少则需要观察的视域太多。