扫描电镜图象的非规则维分析

　　扫描电子显微镜二次电子象具有分辨率高、景深大等优点，是三维表面形貌观察的常用模式。但二次电子象是三维图形在垂直于人射电子束平面的投影，因此用单帧图象不能反映出复杂表面的三维信息。用体视学的方法，根据一对相关二维图象中的结构参数可以定量计算出三维几何结构[1]，但对复杂的图象计算费时太多，而且存在定标上的困难。因此，对表面复杂、无规物体的三维图象的定量描述和分析是迫切需要解决的课题。

　　本文根据法国数学家B.B.Mandelbrot提出的非规则维(FractalDimension)JL何学概念[2]，研究出一种扫描电镜三维图象定量分析的新方法。其要点是将显微图象进行非规则维处理，给出非规则维均值()、FD直方图和FD值图来定量地描述三维表面形貌的起伏程度，起伏频率及其空间分布特征，从而客观地反映出材料的“形貌一一性能”间的内在关系。

　　显微图象的非规则维分析过程如图一所示。

　　我们用这种方法研究了微量Sb对镁球铁中石墨形态与性能的影响，实验结果表明。

　　1.非规则维均值与球墨表面的形貌具有良好的对应关系，可作为定量描述球墨表面平均起伏程度的参数;

　　2FD直方图可描述球墨表面各类起伏出现的频率及其统计分布，能进一步刻划和区分球墨表面的形貌特征;

　　3.FD图象反映了球墨表面的FD分布和表面起伏的空间分布状态;

　　4.值随sb加人量的增加而减小，且减小速率随Sb量增加而趋缓。

　　显微图象的非规则维分析方法适合于具有复杂外形物质表面三维形貌的定量描述与分析，具有广阔的应用前景。

　　作者：沈能方 朱耀庭 熊国庆 林汉同 张军 李炳成 朱光熹 雷一妍 丁又聪(华中理工大学)