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JP6838511B2 - Analysis method for polycrystalline materials - Google Patents
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Description

本発明は、多結晶材料の電子顕微鏡像から粒界相組織を解析する技術に関する。 The present invention relates to a technique for analyzing a grain boundary phase structure from an electron microscope image of a polycrystalline material.

多結晶構造を有する機能性材料では、主相(相比率が最も高い相のことをいい、多くの場合当該材料の特性に最も大きな影響を与える相)だけでなく主相粒子間に存在する粒界相が特性に影響する場合が多い。特性改善指針の導出には粒界相組織の数値化が重要である。従来、電子顕微鏡で多結晶構造を撮影し、視野内の多数の粒界相の特徴を数値化することができる解析方法として以下の文献がある。 In a functional material having a polycrystalline structure, not only the main phase (the phase having the highest phase ratio, which often has the greatest influence on the characteristics of the material) but also the grains existing between the main phase particles. The boundary phase often affects the characteristics. It is important to quantify the grain boundary phase structure in order to derive the characteristic improvement guideline. Conventionally, there are the following documents as an analysis method capable of quantifying the characteristics of a large number of grain boundary phases in a field of view by photographing a polycrystalline structure with an electron microscope.

特許文献1には、試料各点のスペクトル情報を有する分析データを得る分析手段、試料各点の形態観察データを得る形態観察手段、形態観察データに対する閾値を設定する閾値設定手段、設定した閾値と形態観察データの値とを比較して2値化を行う2値化手段、該2値化手段によって得られた2値化データと分析データとの論理演算処理により試料の領域を選択して分析データを抽出する領域抽出手段、及び抽出した分析データを分析処理するデータ分析処理手段を備えたことを特徴とする試料分析装置が記載されている。 Patent Document 1 describes an analytical means for obtaining analytical data having spectral information of each sample point, a morphological observation means for obtaining morphological observation data for each sample point, a threshold setting means for setting a threshold value for the morphological observation data, and a set threshold value. A binarizing means that compares the values of the morphological observation data and performs binarization, and a sample region is selected and analyzed by logical calculation processing of the binarizing data obtained by the binarizing means and the analysis data. A sample analyzer is described that includes a region extraction means for extracting data and a data analysis processing means for analyzing and processing the extracted analysis data.

特許文献2には、R14B主相結晶粒子と、隣接する二つのR14B主相結晶粒子間の二粒子粒界相とを含み、該二粒子粒界相の厚みは5nm以上500nm以下であり、かつ強磁性体とは異なる磁性を有する相からなることを特徴とする希土類磁石が記載されている。また、任意の断面において、二粒子粒界相の厚みを測定したときに、全測定点に対して、二粒子粒界相の厚みが5nm以上でかつ強磁性体とは異なる磁性を有する相からなる測定点の占める割合が20%以上である希土類磁石についても記載している。特許文献2における二粒子粒界相幅(粒界相厚み)とは、測定値60点の平均値であると記載されている。 Patent Document 2 includes a two-particle grain boundary phase between two R 2 T 14 B main phase crystal particles and two adjacent R 2 T 14 B main phase crystal particles, and the thickness of the two-particle grain boundary phase is A rare earth magnet having a phase of 5 nm or more and 500 nm or less and having a magnetic phase different from that of a ferromagnet is described. Further, when the thickness of the two-grain boundary phase is measured in an arbitrary cross section, the thickness of the two-particle boundary phase is 5 nm or more and has a magnetism different from that of the ferromagnet with respect to all the measurement points. Rare earth magnets in which the ratio of the measurement points is 20% or more are also described. It is described that the two-particle grain boundary phase width (grain boundary phase thickness) in Patent Document 2 is an average value of 60 measured values.

粒界相には、隣接する二つの主相結晶粒子間に形成される、いわゆる二粒子粒界相と、三個以上の主相結晶粒子に囲まれた、いわゆる粒界三重点とがある。特許文献2の図2は二粒子粒界相幅を測定する方法を具体的に示す模式図である。この図では隣接するR14B主相結晶粒子の間には、二粒子粒界相および粒界三重点が形成されている。測定対象となる二粒子粒界相に着目し、該二粒子粒界相とこれに繋がる粒界三重点との境界を決める。境界を決定したら、この間を4等分し、三つの等分線を引く。この三つの等分線の位置を二粒子粒界相幅の測定点とし、測定値3点を得る。この測定を、任意に選んだ20箇所の着目する二粒子粒界相について行い、合計60の測定点の測定値の平均を二粒子粒界相の厚み(幅)としている。 The grain boundary phase includes a so-called two-particle grain boundary phase formed between two adjacent main phase crystal particles and a so-called grain boundary triple point surrounded by three or more main phase crystal particles. FIG. 2 of Patent Document 2 is a schematic diagram specifically showing a method for measuring the two-particle boundary phase width. In this figure, two grain boundary phases and grain boundary triple points are formed between adjacent R 2 T 14 B main phase crystal grains. Focusing on the two-particle boundary phase to be measured, the boundary between the two-particle boundary phase and the triple point of the grain boundary connected to the two-particle boundary phase is determined. After determining the boundary, divide this into four equal parts and draw three bisectors. The positions of these three equal division lines are set as the measurement points of the two-particle boundary phase width, and three measurement values are obtained. This measurement is performed on 20 arbitrarily selected two-particle boundary phases of interest, and the average of the measured values at a total of 60 measurement points is taken as the thickness (width) of the two-particle boundary phase.

特許文献3には、六方晶のM型マグネトプランバイト構造を有するフェライトからなる主相と、二つの主相の間に存在する第一の粒界相と、三つ以上の主相の間に存在する第二の粒界相とを有したフェライト焼結磁石の任意の断面において、前記第二の粒界相が散在しており、前記第二の粒界相の平均面積が0.2μm未満であることを特徴とするフェライト焼結磁石は、高いBと高いH/HcJを維持したままHcJを向上させることができると記載されている。第二の粒界相の平均面積は、FE−SEM(電界放射型走査電子顕微鏡)によるフェライト焼結磁石断面の反射電子像(BSE像)の画像を2値化処理し、第二の粒界相の面積と個数を求め、その合計面積を個数で除した値であるとしている。 Patent Document 3 describes between a main phase composed of a ferrite having a hexagonal M-type magnetoplumbite structure, a first grain boundary phase existing between two main phases, and three or more main phases. In any cross section of the ferrite sintered magnet having the existing second grain boundary phase, the second grain boundary phase is scattered, and the average area of the second grain boundary phase is 0.2 μm 2. ferrite sintered magnet and less than is described and it is possible to improve the H cJ while maintaining high B r and a high H k / H cJ. The average area of the second grain boundary phase is obtained by binarizing the reflected electron image (BSE image) of the cross section of the ferrite sintered magnet by FE-SEM (field emission scanning electron microscope). The area and number of phases are obtained, and the total area is divided by the number.

特許文献4には、金属元素として、Ba、Ti、希土類元素、MgおよびMnを含有するペロブスカイト型複合酸化物からなる主結晶粒子と、該主結晶粒子により形成される二面間粒界相および三重点粒界相と、を具備してなる誘電体磁器であって、前記三重点粒界相に少なくともMO(SiO)6型結晶相(Mはアルカリ土類元素から選ばれる少なくとも1種、Rは希土類元素から選ばれる少なくとも1種)が析出してなることを特徴とする誘電体磁器が記載されている。そして二面間粒界相の幅daが0.4nm以下であることを特徴とすることが記載されている。二面間粒界相の幅は、透過電子顕微鏡観察と微小領域電子線回折法により評価したと記載されている。 Patent Document 4 describes a main crystal grain composed of a perovskite-type composite oxide containing Ba, Ti, a rare earth element, Mg and Mn as a metal element, and a two-sided grain boundary phase formed by the main crystal grain. A dielectric porcelain comprising a three-priority grain boundary phase, wherein the triple-point grain boundary phase is at least M 4 R 6 O (SiO 4 ) type 6 crystal phase (M is selected from alkaline earth elements). A dielectric porcelain is described in which at least one kind, R is at least one kind selected from rare earth elements) is precipitated. It is described that the width da of the two-sided grain boundary phase is 0.4 nm or less. It is stated that the width of the two-sided grain boundary phase was evaluated by transmission electron microscopy and micro-region electron diffraction.

特開平5−325862号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-325862 特開2014−209546号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2014-209546 WO2014/021149A1WO2014 / 021149A1 特開2004−107200号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-107200

多結晶構造を有する機能性材料の粒界相には(1)幅や組成、(2)角度(主相粒子のどの結晶面に接するか)、(3)二粒子粒界相か三重点粒界相か、などの特徴がある。粒界相組織の数値化では、多数の粒界相において上記特徴を測定し、統計解析をする必要がある。しかし二粒子粒界相は三重点粒界相を中継して互いに接続しており、しかも二粒子粒界相から三重点粒界相への変化は連続的である。両者を分類する指針は示されておらず、操作者が適時分類していた。 The grain boundary phases of functional materials having a polycrystalline structure include (1) width and composition, (2) angle (which crystal plane of the main phase particles is in contact with), and (3) two-grain boundary phase or triple point grains. There are characteristics such as the boundary. In quantifying the grain boundary phase structure, it is necessary to measure the above characteristics in a large number of grain boundary phases and perform statistical analysis. However, the two-particle boundary phase relays the triple-point grain boundary phase and connects to each other, and the change from the two-particle grain boundary phase to the triple-point grain boundary phase is continuous. No guideline was given to classify the two, and the operator classified them in a timely manner.

また、粒界相は必ずしも直線ではなく、幅や組成も一定であるとは限らない。粒界相の幅や組成、角度を計測する際、操作者が選んだ測定点の結果で粒界相組織の特徴を数値化できている保証は無い。また、操作者が測定点を選択したり分類したりする方法では測定点数の増加が困難であるなどの問題点もあり、多結晶材料の特性改善指針の導出に使用できる統計情報を容易に得ることは困難であった。 Moreover, the grain boundary phase is not always a straight line, and the width and composition are not always constant. When measuring the width, composition, and angle of the grain boundary phase, there is no guarantee that the characteristics of the grain boundary phase structure can be quantified based on the results of the measurement points selected by the operator. In addition, there is a problem that it is difficult to increase the number of measurement points by the method in which the operator selects or classifies the measurement points, and statistical information that can be used for deriving the guideline for improving the characteristics of the polycrystalline material can be easily obtained. It was difficult.

本発明の一側面は、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用いる方法である。この方法は、粒界相を含む多結晶試料の画像を入力装置から入力する画像入力工程、画像を二値画像に変換し、二値画像を細線からなる細線画像に変換する画像変換工程、細線の各点で指定される粒界相を解析する解析工程、細線の各点で指定される粒界相の解析結果を、各点と対応付けた第1の形式でデータ化する第1のデータ生成工程、を含む多結晶材料の解析方法である。 One aspect of the present invention is a method of using an information processing device including a processing device, a storage device, an input device, and an output device. This method is an image input step of inputting an image of a polycrystalline sample containing a grain boundary phase from an input device, an image conversion step of converting an image into a binary image and converting a binary image into a thin line image consisting of thin lines, and a thin line. The analysis process for analyzing the grain boundary phase specified at each point of the above, and the first data for converting the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the thin line into data in the first format associated with each point. It is an analysis method of a polycrystalline material including a production step.

本発明の他の一側面は、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用いる方法である。この方法は、粒界相を含む多結晶試料の画像を二値化した二値画像をさらに細線からなる細線画像とし、細線の各点で指定される粒界相の解析結果を、各点と対応付けた第1の形式のデータを入力する入力工程、第1の形式のデータを分類条件で分類し、分類毎に統計解析を実施する統計解析工程、統計解析工程で得られた結果を、各分類条件と照合できる第2の形式でデータ化する第2のデータ生成工程、第2の形式のデータを出力する出力工程、を含む多結晶材料の解析方法である。 Another aspect of the present invention is a method using an information processing device including a processing device, a storage device, an input device, and an output device. In this method, the binary image obtained by binarizing the image of the polycrystal sample including the grain boundary phase is further converted into a fine line image consisting of fine lines, and the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the fine line is obtained with each point. The input process for inputting the associated first format data, the statistical analysis process for classifying the data in the first format according to the classification conditions and performing statistical analysis for each classification, and the results obtained in the statistical analysis process. This is an analysis method for a polycrystalline material including a second data generation step of converting data into data in a second format that can be collated with each classification condition, and an output step of outputting data in the second format.

本発明のさらに他の一側面は、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用いる方法である。この方法は、粒界相を含む多結晶試料の画像を入力装置から入力する画像入力工程、画像を粒界相の部分とそれ以外の部分に弁別する二値画像に変換し、二値画像の粒界相の部分を細線に変換して細線画像を生成する画像変換工程、細線の分岐点を抽出し、分岐点との位置関係に基づいて二値画像の粒界相の部分から三重点粒界相を抽出する分類工程、分類工程の結果を、粒界相の座標と照合できる第3の形式でデータ化する第3のデータ生成工程、を含む多結晶材料の解析方法である。 Yet another aspect of the present invention is a method of using an information processing device including a processing device, a storage device, an input device, and an output device. This method is an image input step in which an image of a polycrystalline sample containing a grain boundary phase is input from an input device, and the image is converted into a binary image that discriminates between the grain boundary phase part and the other parts, and the binary image is converted into a binary image. An image conversion process that converts the grain boundary phase part into fine lines to generate a fine line image, extracts the branch points of the fine lines, and triple-point grains from the grain boundary phase part of the binary image based on the positional relationship with the branch points. It is an analysis method of a polycrystalline material including a classification step of extracting a boundary phase and a third data generation step of converting the result of the classification step into data in a third format that can be collated with the coordinates of the grain boundary phase.

多結晶材料の特性改善指針の導出に使用できる統計情報を、容易に得ることができる。 Statistical information that can be used to derive guidelines for improving the properties of polycrystalline materials can be easily obtained.

多結晶材料の粒界相を解析する工程全体を示すフローチャート。The flowchart which shows the whole process which analyzes the grain boundary phase of a polycrystalline material. 試料形状と結晶面の関係を示す説明図。Explanatory drawing which shows the relationship between a sample shape and a crystal plane. 粒界相解析方法の説明図。Explanatory drawing of grain boundary phase analysis method. 電子顕微鏡像、二値画像、細線画像から細線の各点で指定される粒界相の角度、を幅、強度を解析する工程を示すフローチャート。A flowchart showing a process of analyzing the width and intensity of the angle of the grain boundary phase specified at each point of the thin line from the electron microscope image, the binary image, and the thin line image. 二値画像、細線画像から粒界相を三重点粒界相と二粒子粒界相に分類する工程を示すフローチャート。A flowchart showing a process of classifying a grain boundary phase into a triple point grain boundary phase and a two-particle grain boundary phase from a binary image and a fine line image. 二値画像、細線画像から粒界相を三重点粒界相と二粒子粒界相に分類する方法の説明図。Explanatory drawing of a method of classifying a grain boundary phase into a triple point grain boundary phase and a two-particle grain boundary phase from a binary image and a thin line image. 三重点粒界相と二粒子粒界相とに分離した結果の出力例の説明図。Explanatory drawing of an output example of the result of separating into a triple-point grain boundary phase and a two-particle grain boundary phase. 第1の形式の出力結果の一例を示す表図。The figure which shows an example of the output result of the 1st format. 分類条件毎の統計解析結果の出力例であり、分類条件を角度範囲、統計解析結果を平均粒界幅とした時の出力例説明図。It is an output example of the statistical analysis result for each classification condition, and is the output example explanatory diagram when the classification condition is an angle range and the statistical analysis result is an average grain boundary width. 分類条件毎の統計解析結果の出力例であり、分類条件を相の粒類と平均像強度範囲、統計解析結果を長さ比率とした時の出力例説明図。It is an output example of the statistical analysis result for each classification condition, and is an explanatory diagram of the output example when the classification condition is a phase grain and the average image intensity range, and the statistical analysis result is a length ratio. 分類条件毎の統計解析結果の出力例であり、分類条件を相の種類と像強度範囲、統計解析結果を面積比率とした時の出力例説明図。It is an output example of the statistical analysis result for each classification condition, and is the output example explanatory diagram when the classification condition is a phase type and an image intensity range, and the statistical analysis result is an area ratio.

以下実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下に示す実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。本発明の思想ないし趣旨から逸脱しない範囲で、その具体的構成を変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not construed as being limited to the description of the embodiments shown below. It is easily understood by those skilled in the art that a specific configuration thereof can be changed without departing from the idea or gist of the present invention.

以下に説明する発明の構成において、同一部分又は同様な機能を有する部分には同一の符号を異なる図面間で共通して用い、重複する説明は省略することがある。 In the configuration of the invention described below, the same reference numerals may be used in common among different drawings for the same parts or parts having similar functions, and duplicate description may be omitted.

本明細書等における「第1」、「第2」、「第3」などの表記は、構成要素を識別するために付するものであり、必ずしも、数、順序、もしくはその内容を限定するものではない。また、構成要素の識別のための番号は文脈毎に用いられ、一つの文脈で用いた番号が、他の文脈で必ずしも同一の構成を示すとは限らない。また、ある番号で識別された構成要素が、他の番号で識別された構成要素の機能を兼ねることを妨げるものではない。 The notations such as "first", "second", and "third" in the present specification and the like are attached to identify the constituent elements, and do not necessarily limit the number, order, or contents thereof. is not it. In addition, numbers for identifying components are used for each context, and numbers used in one context do not always indicate the same composition in other contexts. Further, it does not prevent the component identified by a certain number from having the function of the component identified by another number.

図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲などに限定されない。 The position, size, shape, range, etc. of each configuration shown in the drawings and the like may not represent the actual position, size, shape, range, etc. in order to facilitate understanding of the invention. Therefore, the present invention is not necessarily limited to the position, size, shape, range, etc. disclosed in the drawings and the like.

本実施例の一例では、多結晶材料の電子顕微鏡像を用い、粒界相の特徴を数値化し、統計情報を得る解析方法を提供する。本解析方法は、粒界相を含む多結晶試料の電子顕微鏡像を撮影する撮影工程、電子顕微鏡像を粒界相の二値画像に変換し、二値画像を細線化して粒界相の細線画像を得る画像処理工程、細線の各点で指定される粒界相を解析する解析工程、細線の各点で指定される粒界相の解析結果を各点の座標と照合できる第1の形式で出力する第1の出力工程、粒界相の分類条件と統計解析項目を入力する入力工程、第1の出力形式で出力された解析結果を分類条件で分類し、分類毎に統計解析項目を実施する統計解析工程、統計解析工程で得られた結果を各分類条件と照合できる第2の形式で出力する第2の出力工程を含む。 In one example of this embodiment, an analysis method for obtaining statistical information by quantifying the characteristics of the grain boundary phase using an electron microscope image of a polycrystalline material is provided. This analysis method is an imaging process in which an electron microscope image of a multi-crystal sample containing a grain boundary phase is taken. The electron microscope image is converted into a binary image of the grain boundary phase, and the binary image is thinned to be a fine line of the grain boundary phase. An image processing step for obtaining an image, an analysis step for analyzing the grain boundary phase specified at each point of the thin line, and a first format capable of collating the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the thin line with the coordinates of each point. The first output process to be output in, the input process to input the classification conditions and statistical analysis items of the grain boundary phase, and the analysis results output in the first output format are classified by the classification conditions, and the statistical analysis items are classified for each classification. The statistical analysis step to be carried out and the second output step of outputting the results obtained in the statistical analysis step in a second format capable of collating with each classification condition are included.

また、他の例では、多結晶材料の電子顕微鏡像と、同じ視野の分析画像を用い、粒界相の特徴を数値化し、統計情報を得る解析方法を提供する。本解析方法は、粒界相を含む多結晶試料の電子顕微鏡像を入力する画像入力工程、電子顕微鏡像を粒界相の二値画像に変換し、二値画像を細線画像に変換する画像変換工程、細線画像から細線の分岐点を抽出し、粒界相の二値画像上で分岐点を中心とした円を描き、円周上の粒界相の比率が指定範囲内になる半径を求め、円の内側にある粒界相は三重点粒界相に分類する分類工程、分類結果を粒界相の座標と照合できる形式で出力する第3の出力工程、電子顕微鏡で撮影した視野の分析画像を入力する分析画像入力工程、分析画像から三重点粒界相と二粒子粒界相とを抽出し、各々の統計解析結果を出力する統計解析工程、統計解析工程で得られた結果を各分類結果と照合できる第2の形式で出力する第2の出力工程を含む。 Further, in another example, an analysis method is provided in which the characteristics of the grain boundary phase are quantified and statistical information is obtained by using an electron microscope image of a polycrystalline material and an analysis image having the same field of view. This analysis method is an image input step of inputting an electron microscope image of a multi-crystal sample containing a grain boundary phase, an image conversion that converts an electron microscope image into a binary image of a grain boundary phase and converts a binary image into a fine line image. Extract the branch point of the thin line from the process and the thin line image, draw a circle around the branch point on the binary image of the grain boundary phase, and find the radius at which the ratio of the grain boundary phase on the circumference is within the specified range. , The grain boundary phase inside the circle is classified as a triple point grain boundary phase, the third output step that outputs the classification result in a format that can be compared with the coordinates of the grain boundary phase, and the analysis of the visual field taken by the electron microscope. Analytical image input process for inputting images, statistical analysis process for extracting triple point grain boundary phase and double grain boundary phase from analytical images and outputting each statistical analysis result, and results obtained in each statistical analysis process It includes a second output step of outputting in a second format that can be collated with the classification result.

実施例1では、多結晶材料の電子顕微鏡像を用い、粒界相の特徴を数値化し、統計情報を得る解析方法を説明する。多結晶材料の例としては、例えば磁性材料、誘電体材料、あるいは鉄骨等の構造材料がある。 In Example 1, an analysis method for quantifying the characteristics of the grain boundary phase and obtaining statistical information will be described using an electron microscope image of a polycrystalline material. Examples of polycrystalline materials include, for example, magnetic materials, dielectric materials, and structural materials such as steel frames.

図1に多結晶材料の電子顕微鏡像を撮影し、粒界相の特徴を数値化し、統計情報を得る工程全体のフローチャートを示す。 FIG. 1 shows a flowchart of the entire process of taking an electron microscope image of a polycrystalline material, quantifying the characteristics of the grain boundary phase, and obtaining statistical information.

まず試料を作成して挿入し、電子顕微鏡像が得られる位置に試料を移動させる(S101)。次に必要な像コントラストと空間分解能が得られるように、検出器のアンプと電子光学系の軸ずれ、非点、焦点を調整する(S102)。自動撮影の場合は試料ステージのアライメントを実施する(S103)。 First, a sample is prepared and inserted, and the sample is moved to a position where an electron microscope image can be obtained (S101). Next, the misalignment, nonpoint, and focus of the detector amplifier and the electron optics system are adjusted so that the required image contrast and spatial resolution can be obtained (S102). In the case of automatic imaging, the sample stage is aligned (S103).

以上の調整をした後、撮影レシピを入力し(S104)、入力されたレシピで電子顕微鏡像を撮影する(S105)。撮影した粒界相を含む多結晶試料の画像は、情報処理装置の入力装置から画像入力される。情報処理装置では、撮影された電子顕微鏡像を粒界相の二値画像に変換し(S106)、二値画像を細線化して粒界相の細線画像を得る(S107〜S109)画像変換の処理を行う。ここで、細線の線幅は1ピクセルとし、その結果、細線は連続する点で定義することができる。細線は粒界相の中心線と看做すことができるので、限定された点(例えば座標)により粒界相を表現することが可能となる。 After making the above adjustments, a shooting recipe is input (S104), and an electron microscope image is taken with the input recipe (S105). The image of the polycrystalline sample including the grain boundary phase taken is input from the input device of the information processing device. In the information processing apparatus, the captured electron microscope image is converted into a binary image of the grain boundary phase (S106), and the binary image is thinned to obtain a fine line image of the grain boundary phase (S107 to S109). I do. Here, the line width of the thin line is 1 pixel, and as a result, the thin line can be defined by continuous points. Since the thin line can be regarded as the center line of the grain boundary phase, it is possible to express the grain boundary phase by a limited point (for example, coordinates).

細線の各点で指定される粒界相の特徴、すなわち角度、幅、平均像強度、種類(三重点粒界相/二粒子粒界相)などを電子顕微鏡像及び二値画像を用いて解析する(S110〜S112)。ここで、三重点粒界相は3つ以上の主相結晶粒に取り囲まれた領域であり、二粒子粒界相は2つの主相結晶粒間の領域である。 Analyzing the characteristics of the grain boundary phase specified at each point of the thin line, that is, the angle, width, average image intensity, type (triple point grain boundary phase / binary grain boundary phase), etc. using an electron microscope image and a binary image. (S110 to S112). Here, the triple point grain boundary phase is a region surrounded by three or more main phase crystal grains, and the two-particle grain boundary phase is a region between two main phase crystal grains.

細線の各点で指定される粒界相の解析結果を各点の座標と照合できる第1の形式で出力する第1のデータ生成を行う(S113)。次に粒界相の分類条件と統計解析項目を入力し(S114)、分類条件毎に統計解析を実施する(S115)。分類条件としては粒界相の角度範囲、幅範囲、平均像強度範囲、種類など、統計解析項目としては積算値、平均値、分散、比率などを指定する。統計解析結果は各分類条件と照合できる第2の形式で出力する第2のデータ生成によって、第2の数値表に出力される(S116)。以下、各工程の詳細を説明する。 First data generation is performed, in which the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is output in the first format that can be collated with the coordinates of each point (S113). Next, the classification conditions and statistical analysis items of the grain boundary phase are input (S114), and statistical analysis is performed for each classification condition (S115). As the classification conditions, the angle range, width range, average image intensity range, type, etc. of the grain boundary phase are specified, and as the statistical analysis items, the integrated value, average value, variance, ratio, etc. are specified. The statistical analysis result is output to the second numerical table by the second data generation that is output in the second format that can be collated with each classification condition (S116). The details of each step will be described below.

<1.準備工程>
準備工程では解析に用いる試料の準備から開始する(S101)。機能性材料では試料構造が異方性を持つものが多いので、異方性の向きが確認できるように試料を加工した方が良い。例えば一般的な異方性焼結磁石では磁化容易軸(磁化容易方向)をc軸と呼び、磁化容易方向と垂直な面をc面、磁化容易方向と平行な面をab面とそれぞれ呼ぶことがある。解析目的に応じて、任意にc面及び/又はab面から加工して試料を準備すればよい。今回の解析ではc面が側面に、ab面が上面になる直方体に試料を切断する。
<1. Preparation process>
The preparation step starts with the preparation of the sample used for the analysis (S101). Since many functional materials have anisotropy in the sample structure, it is better to process the sample so that the direction of the anisotropy can be confirmed. For example, in a general anisotropic sintered magnet, the easy magnetization axis (easy magnetization direction) is called the c-axis, the plane perpendicular to the easy magnetization direction is called the c-plane, and the plane parallel to the easy-magnetization direction is called the ab plane. There is. Depending on the purpose of analysis, a sample may be prepared by arbitrarily processing from the c-plane and / or the ab-plane. In this analysis, the sample is cut into a rectangular parallelepiped with the c-plane on the side and the ab-plane on the top.

図2に、試料形状と結晶面の関係を示す。なお、複数の試料を効率的に解析するために、試料をサイズを揃えた小片に加工し、導電性接着剤や導電性テープなどで張り合わせて一つにまとめることで、試料交換の時間を削減することができる。サイズを揃えることが困難な場合、樹脂埋めなどで複数の試料を一つのピースにまとめることも可能である。なお、解析面に凹凸があると電子顕微鏡像に凹凸に依存した像強度分布が観察されるので、研磨によって解析面を平坦に加工してから撮影を開始した方が良い。 FIG. 2 shows the relationship between the sample shape and the crystal plane. In order to efficiently analyze multiple samples, the time required for sample replacement can be reduced by processing the samples into small pieces of the same size and pasting them together with a conductive adhesive or conductive tape. can do. If it is difficult to make the sizes uniform, it is possible to combine multiple samples into one piece by filling with resin. If the analysis surface has irregularities, an image intensity distribution depending on the irregularities is observed in the electron microscope image. Therefore, it is better to process the analysis surface flat by polishing before starting imaging.

加工した試料を電子顕微鏡に挿入し、加速電圧やレンズモードを設定し、装置の調整手順マニュアルに従って検出器のアンプ、電子光学系の軸ずれ、非点、焦点を調整する(S102)。電子顕微鏡に検出器や電子光学系の自動調整機能が付加されていればその自動調整機能を利用しても良い。複数の視野を自動撮影する場合は試料ステージをアライメントした方が良い(S103)。鏡体に固定された座標系をXYZとし、電子線入射方向をZ軸とし、例えばc面がY軸と、ab面がZ軸と垂直になる様に調整する。 The processed sample is inserted into an electron microscope, the acceleration voltage and lens mode are set, and the detector amplifier, electro-optical system misalignment, non-point, and focus are adjusted according to the adjustment procedure manual of the apparatus (S102). If the electron microscope has an automatic adjustment function for a detector or an electron optical system, the automatic adjustment function may be used. When automatically photographing a plurality of fields of view, it is better to align the sample stage (S103). The coordinate system fixed to the mirror body is XYZ, the electron beam incident direction is the Z axis, and for example, the c-plane is adjusted to be perpendicular to the Y-axis and the ab-plane is adjusted to be perpendicular to the Z-axis.

<2.撮影工程>
撮影工程では、撮影レシピを入力し(S104)、入力されたレシピで電子顕微鏡像を撮影する(S105)。撮影レシピでは、各視野の位置、視野径(倍率)、検出信号、電子線走査モード、画素数、撮影時間を入力する。また必要に応じて撮影前に自動焦点補正機能や視野の合否判定機能、撮影中のドリフト補正機能を動作させることもできる。
<2. Shooting process>
In the photographing step, a photographing recipe is input (S104), and an electron microscope image is photographed with the input recipe (S105). In the shooting recipe, the position of each field of view, the field of view diameter (magnification), the detection signal, the electron beam scanning mode, the number of pixels, and the shooting time are input. Further, if necessary, the automatic focus correction function, the pass / fail judgment function of the field of view, and the drift correction function during shooting can be operated before shooting.

視野の合否判定機能とは、初めに入力した位置にボイドや異物、研磨傷があるために解析に不向きな視野であるか否かを判定する機能である。電子顕微鏡では検出する電子線のエネルギーや出射角度を選択することで、試料の凹凸を強調した画像である2次電子像や試料の元素種を強調した画像である反射電子像を得ることが出来る。ボイドや異物、研磨傷があると解析視野に凹凸ができるため、その領域の2次電子像強度が増加する。そこで解析用の反射電子像を撮影する前に2次電子像を撮影し、2次電子像強度が閾値以上になる領域を解析不適領域として抽出し、解析不適領域の割合が閾値以上に達した視野を解析不適視野と判定し、近傍の視野で再撮影を実施する。 The pass / fail judgment function of the visual field is a function of determining whether or not the visual field is unsuitable for analysis because there are voids, foreign substances, or polishing scratches at the position initially input. By selecting the energy and emission angle of the electron beam to be detected with an electron microscope, it is possible to obtain a secondary electron image that emphasizes the unevenness of the sample and a backscattered electron image that emphasizes the element species of the sample. .. If there are voids, foreign matter, or polishing scratches, the analysis field of view becomes uneven, and the secondary electron image intensity in that region increases. Therefore, before taking the backscattered electron image for analysis, the secondary electron image was taken, and the region where the secondary electron image intensity was equal to or higher than the threshold was extracted as the unsuitable region for analysis, and the ratio of the unsuitable region for analysis reached the threshold or higher. The field of view is determined to be unsuitable for analysis, and re-imaging is performed in a nearby field of view.

撮影された電子顕微鏡像は、撮影レシピや補正情報と共に画像データとして記録する。これらの情報は電子顕微鏡画像データベースとして記憶装置に格納し、次の画像処理工程や解析工程、統計解析工程で得られた結果の解釈に利用することができる。 The captured electron microscope image is recorded as image data together with the shooting recipe and correction information. This information is stored in the storage device as an electron microscope image database, and can be used for interpreting the results obtained in the next image processing step, analysis step, and statistical analysis step.

<3.画像処理工程>
画像処理工程以降は、情報処理装置によって実行するものとする。情報処理装置としては、処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える例えばサーバを用いる。処理装置は例えば中央処理装置(プロセッサ)であり、これは通常制御装置と演算装置を含む。記憶装置としては磁気ディスク装置や半導体記憶装置がある。入力装置としては、キーボードやマウス、あるいは、ネットワーク等外部からのデータを入力するインターフェースがある。出力装置としては、画像を表示するディスプレイ、プリンター、あるいは、ネットワーク等外部へデータを出力するインターフェースがある。
<3. Image processing process>
After the image processing step, it shall be executed by the information processing device. As the information processing device, for example, a server including a processing device, a storage device, an input device, and an output device is used. The processing unit is, for example, a central processing unit (processor), which usually includes a control unit and an arithmetic unit. Storage devices include magnetic disk devices and semiconductor storage devices. As an input device, there is an interface for inputting data from the outside such as a keyboard, a mouse, or a network. The output device includes a display that displays an image, a printer, or an interface that outputs data to the outside such as a network.

本実施例では計算や制御等の機能は、記憶装置に格納されたプログラムがプロセッサによって実行されることで、定められた処理を他のハードウェアと協働して実現される。計算機などが実行するプログラム、その機能、あるいはその機能を実現する手段を、「機能」、「手段」、「部」、「ユニット」、「モジュール」等と呼ぶ場合がある。以上の構成は、単体のコンピュータで構成してもよいし、あるいは、入力装置、出力装置、処理装置、記憶装置の任意の部分が、ネットワークで接続された他のコンピュータで構成されてもよい。 In this embodiment, functions such as calculation and control are realized in cooperation with other hardware by executing a program stored in the storage device by a processor. A program executed by a computer or the like, its function, or a means for realizing the function may be referred to as a "function", a "means", a "part", a "unit", a "module", or the like. The above configuration may be configured by a single computer, or any part of the input device, output device, processing device, and storage device may be configured by another computer connected by a network.

以降の処理は、撮影工程で取得した電子顕微鏡画像データベースを入力装置から入力し、あるいは記録装置に格納して、これを利用して実行されるものとする。 Subsequent processing shall be executed by inputting the electron microscope image database acquired in the photographing process from the input device or storing it in the recording device and using the electron microscope image database.

図3に、画像処理工程における各画像の模式図を示す。図3(A)はグレースケールの電子顕微鏡像。図3(B)は電子顕微鏡像を二値化した二値画像。図3(C)は二値画像を細線化した細線画像である。図3(D)は細線のある点で指定される粒界相の幅の解析例を示す。 FIG. 3 shows a schematic diagram of each image in the image processing step. FIG. 3A is a grayscale electron microscope image. FIG. 3B is a binary image obtained by binarizing an electron microscope image. FIG. 3C is a thin line image obtained by thinning a binary image. FIG. 3D shows an analysis example of the width of the grain boundary phase specified by a point with a thin line.

画像処理工程では、まず、グレースケール画像である電子顕微鏡像(図3(A))を像強度から主相10と粒界相20に二値化し、粒界相20の領域を抽出した二値画像(図3(B))にする(S106)。さらに二値画像を1ピクセルの線幅1に細線化して細線画像(図3(C))に変換する(S109)。 In the image processing step, first, the electron microscope image (FIG. 3 (A)), which is a grayscale image, is binarized from the image intensity into the main phase 10 and the grain boundary phase 20, and the region of the grain boundary phase 20 is extracted. Make an image (FIG. 3 (B)) (S106). Further, the binary image is thinned to a line width of 1 pixel and converted into a thin line image (FIG. 3 (C)) (S109).

このとき細線を粒界相20の中心とみなす。「中心」の意味については後に図6で補足説明する。なお、幅の狭い粒界相や主相との像強度差の少ない粒界相もあるため、単純な二値化では抽出できない粒界相も存在する。この場合、画像処理による補正や手動による補正が必要になる(S107〜S108)。電子顕微鏡像に適用される画像処理としては、ノイズ低減フィルタの適用、鏡体起因のシェーディング除去などがあげられる。また、二値画像に適用される画像処理としては、二値画像を領域分割し、各領域の面積を計算し、面積が閾値以下の領域を除去するという方法がある。また各領域を膨張・収縮処理をすることで、領域内の小さな穴を除去する方法もある。上記の処理を実施しても抽出できなかった粒界相は、二値画像の像強度を手動で補正することで抽出する。 At this time, the thin line is regarded as the center of the grain boundary phase 20. The meaning of "center" will be supplementarily explained later with reference to FIG. Since there are grain boundary phases having a narrow width and grain boundary phases having a small difference in image intensity from the main phase, there are also grain boundary phases that cannot be extracted by simple binarization. In this case, correction by image processing or manual correction is required (S107 to S108). Image processing applied to an electron microscope image includes application of a noise reduction filter, shading removal caused by a mirror body, and the like. Further, as an image processing applied to a binary image, there is a method of dividing the binary image into regions, calculating the area of each region, and removing the region whose area is equal to or less than the threshold value. There is also a method of removing small holes in the region by expanding / contracting each region. The grain boundary phase that could not be extracted even after performing the above processing is extracted by manually correcting the image intensity of the binary image.

なお、二値画像の段階で全ての粒界相を抽出できなくても、細線画像の段階で抽出することも可能である。細線画像に適用される画像処理としては、線分と線分の間を補完する曲線補完処理があげられる。曲線補完処理を適用しても抽出できなかった粒界相は、細線画像の像強度を手動で補正することで抽出する(S110〜S111)。 Even if it is not possible to extract all the grain boundary phases at the stage of the binary image, it is possible to extract at the stage of the thin line image. As an image process applied to a thin line image, there is a curve complement process that complements between line segments. The grain boundary phase that could not be extracted even by applying the curve complement processing is extracted by manually correcting the image intensity of the thin line image (S110 to S111).

以上の画像処理工程で得られた二値画像、細線画像は、撮影工程で得られた電子顕微鏡像データベースと関連付けて、画像データベースとして記憶保存しておく。 The binary image and the thin line image obtained in the above image processing step are stored and stored as an image database in association with the electron microscope image database obtained in the photographing step.

<4.解析工程>
解析工程では、電子顕微鏡像、二値画像、細線画像から細線の各点で指定される粒界相の角度、幅、平均像強度を解析する。解析工程は画像処理工程を行った情報処理装置で実行してもよいし、別の情報処理装置で実行してもよい。
<4. Analysis process>
In the analysis step, the angle, width, and average image intensity of the grain boundary phase specified at each point of the fine line are analyzed from the electron microscope image, the binary image, and the fine line image. The analysis step may be executed by the information processing apparatus that has performed the image processing step, or may be executed by another information processing apparatus.

図4に処理S112の一部の解析フローを示す。情報処理装置に電子顕微鏡像、二値画像、細線画像を入力し(S401)、細線画像の細線の各点が指定する粒界相を順次解析していく(S402)。ある点について、点の前後数画素、例えば前後5画素を直線近似し、細線がx軸となす角度を求め、これを粒界相の角度と定義する(S403)。本発明では画像のx軸を試料のc軸と平行にして設定しておけば、粒界相がc軸となす角度を測定していることとする。直線近似した線分と直交し、点を通過するラインプロフィルを電子顕微鏡像及び二値化画像から抽出する(S404)。例えば図3(C)で線分ABが直線近似した線分である場合、図3(A)及び図3(B)に示した位置31のラインプロファイルが抽出される。 FIG. 4 shows a partial analysis flow of the process S112. An electron microscope image, a binary image, and a thin line image are input to the information processing apparatus (S401), and the grain boundary phase designated by each point of the thin line in the thin line image is sequentially analyzed (S402). For a certain point, several pixels before and after the point, for example, 5 pixels before and after the point are linearly approximated, the angle formed by the thin line with the x-axis is obtained, and this is defined as the angle of the grain boundary phase (S403). In the present invention, if the x-axis of the image is set parallel to the c-axis of the sample, the angle formed by the grain boundary phase with the c-axis is measured. A line profile that is orthogonal to the linearly approximated line segment and passes through the point is extracted from the electron microscope image and the binarized image (S404). For example, when the line segment AB is a line segment that is linearly approximated in FIG. 3C, the line profile at the position 31 shown in FIGS. 3A and 3B is extracted.

図3(D)に示すように、電子顕微鏡像(図3(A))の位置31から抽出したラインプロファイル300を関数フィッティングし(S405)、関数の半値幅を粒界相の幅と定義する(S406)。フィッティング関数として、幅の狭い粒界相にはガウス関数が、幅の狭い粒界相には誤差関数が適している。今回は上記2つの関数でフィッティングする。二値画像(図3(B))の位置31のラインプロファイルから求めた粒界幅をフィッティングの初期値とし、初期値に近い結果を採用する判断基準を用いた。粒界相の強度は電子顕微鏡像の、半値幅内の画素の平均像強度で定義した(S407)。 As shown in FIG. 3 (D), the line profile 300 extracted from the position 31 of the electron microscope image (FIG. 3 (A)) is function-fitted (S405), and the half width of the function is defined as the width of the grain boundary phase. (S406). As the fitting function, the Gaussian function is suitable for the narrow grain boundary phase, and the error function is suitable for the narrow grain boundary phase. This time, we will fit with the above two functions. The grain boundary width obtained from the line profile at position 31 of the binary image (FIG. 3B) was used as the initial value of fitting, and a criterion for adopting a result close to the initial value was used. The intensity of the grain boundary phase was defined by the average image intensity of pixels within the half width of the electron microscope image (S407).

以上の処理の結果として、細線画像の各点についての結果が第1の形式の解析結果として記憶され、出力される(S408)。 As a result of the above processing, the result for each point of the thin line image is stored and output as the analysis result of the first format (S408).

なお、電子顕微鏡像のS/Nが低い場合、幅の狭い粒界相や主相との像強度差の少ない粒界相ではフィッティングエラーが発生することがある。エラーの発生頻度が高い場合、近傍の点から抽出されたラインプロファイルを加算平均することでラインプロファイルのS/Nを増加させるという対策がある。また解析時間短縮のために、細線を数画素ごと区切って解析してもよい。例えば細線を5画素ごとに区切り、区切られた区間の各点から抽出されたラインプロファイルを加算平均したラインプロファイルで粒界相を解析し、解析結果をその区間の各点の解析結果と定義する。また、曲線補完や細線画像の手動補正で追加された粒界相では、二値化画像から求めた粒界相の幅がゼロになる。この場合、ラインプロファイルの関数フィッティングで使用する初期値は適当な値、例えば5画素程度に設定し、フィッティングによって中心位置が大きく変位した場合や、幅広に計算された場合はフィッティングエラーと判断するフローを設けた。 When the S / N of the electron microscope image is low, a fitting error may occur in a narrow grain boundary phase or a grain boundary phase having a small difference in image intensity from the main phase. When the frequency of errors is high, there is a measure to increase the S / N of the line profile by adding and averaging the line profiles extracted from nearby points. Further, in order to shorten the analysis time, the thin line may be divided into several pixels for analysis. For example, a thin line is divided every 5 pixels, the grain boundary phase is analyzed with a line profile obtained by adding and averaging the line profiles extracted from each point in the divided section, and the analysis result is defined as the analysis result of each point in the section. .. Further, in the grain boundary phase added by curve complementation or manual correction of the thin line image, the width of the grain boundary phase obtained from the binarized image becomes zero. In this case, the initial value used in the function fitting of the line profile is set to an appropriate value, for example, about 5 pixels, and if the center position is greatly displaced by the fitting or if it is calculated widely, it is judged as a fitting error. Was provided.

解析工程には粒界相を三重点粒界相と二粒子粒界相に分離する工程も含まれる。 The analysis step also includes a step of separating the grain boundary phase into a triple point grain boundary phase and a two-particle grain boundary phase.

図5に分離工程のフローを示す。まず二値画像と細線画像を入力する(S501)。細線画像の各点を以下の3種類、すなわち隣接する8個の画素に細線が1つ存在する端点、2つ存在する通過点、3つ以上存在する分岐点に分類する。その中から分岐点を抽出し(S502)、各分岐点について解析を行う。 FIG. 5 shows the flow of the separation process. First, a binary image and a thin line image are input (S501). Each point of the thin line image is classified into the following three types, that is, an end point in which one thin line exists in eight adjacent pixels, a passing point in which two exist, and a branch point in which three or more exist. A branch point is extracted from the branch points (S502), and each branch point is analyzed.

分岐点解析では、二値画像上で分岐点を中心にした半径R=1画素の円を描く(S504)。初め、円周上の画素は全て粒界相になる。半径Rを増加させていき(S507)、円周上の粒界相(すなわち分岐点と同じ値を持つ点)の比率が閾値、例えば90%以下になった時点で半径Rの増加を停止する(S505〜S506)。あるいは、円内の粒界相の比率が閾値、例えば90%以下になった時点で半径Rの増加を停止してもよい。 In the branch point analysis, a circle with a radius R = 1 pixel centered on the branch point is drawn on the binary image (S504). Initially, all pixels on the circumference are in grain boundary phase. The radius R is increased (S507), and the increase of the radius R is stopped when the ratio of the grain boundary phase on the circumference (that is, the point having the same value as the branch point) becomes a threshold value, for example, 90% or less. (S505 to S506). Alternatively, the increase in radius R may be stopped when the ratio of grain boundary phases in the circle becomes a threshold value, for example, 90% or less.

図6に分類結果の一例を示す。説明のために主相10を黒く、粒界相20を白く表示し、粒界相の中心23を表示している。中心23としては、例えば主相10と粒界相20の境界の、対向する最も近い2点から等しい距離にある点の集合からなる線(いわゆる等距離中間線)を用いることができる。結果として、分岐点を中心にして粒界相が広がる範囲が推定される。円の内部にある粒界相は三重点粒界相22に分類する(S508)。全ての分岐点での分類が完了した後(S503)、三重点粒界相に分類されなかった粒界相を二粒子粒界相21に分類する(S509)。上記実施例では、真円を用いて処理を行ったが、楕円あるいは多角形を用いても類似の効果がある。 FIG. 6 shows an example of the classification result. For the sake of explanation, the main phase 10 is displayed in black, the grain boundary phase 20 is displayed in white, and the center 23 of the grain boundary phase is displayed. As the center 23, for example, a line (so-called equidistant intermediate line) consisting of a set of points at the same distance from the two closest opposing points at the boundary between the main phase 10 and the grain boundary phase 20 can be used. As a result, the range in which the grain boundary phase spreads around the branch point is estimated. The grain boundary phase inside the circle is classified into the triple point grain boundary phase 22 (S508). After the classification at all the bifurcation points is completed (S503), the grain boundary phase not classified as the triple point grain boundary phase is classified into the two-particle grain boundary phase 21 (S509). In the above embodiment, the treatment is performed using a perfect circle, but a similar effect can be obtained by using an ellipse or a polygon.

図7は三重点粒界相と二粒子粒界相とに分離した結果の出力例である。図7(A)は粒界相の二値画像、図7(B)は粒界相の細線像、図7(C)は三重点粒界相の二値画像、図7(D)は二粒子粒界相の二値画像である。図7の例では、二値画像上で、上記の分岐点を中心とした円を描き、円の内側の粒界相は三重点粒界相、外側にある粒界相を二粒子粒界相に区分している。また、細線画像上でその円を描き、円の内側にある点で指定される粒界相(細線)は三重点粒界相、外側にある粒界相(細線)を二粒子粒界相に区分してもよい。なお、図7(A)は図3(B)と、図7(B)は図3(C)と同一画像である。 FIG. 7 is an output example of the result of separation into the triple point grain boundary phase and the double grain boundary phase. 7 (A) is a binary image of the grain boundary phase, FIG. 7 (B) is a fine line image of the grain boundary phase, FIG. 7 (C) is a binary image of the triple point grain boundary phase, and FIG. 7 (D) is a binary image. It is a binary image of the grain boundary phase. In the example of FIG. 7, a circle centered on the above branch point is drawn on the binary image, the grain boundary phase inside the circle is the triple point grain boundary phase, and the grain boundary phase outside is the two grain boundary phase. It is divided into. Also, draw the circle on the thin line image, and the grain boundary phase (thin line) specified by the point inside the circle is the triple point grain boundary phase, and the grain boundary phase (thin line) on the outside is the two grain boundary phase. It may be divided. 7 (A) is the same image as FIG. 3 (B), and FIG. 7 (B) is the same image as FIG. 3 (C).

図7の例では粒界相の種類は、まずは粒界相の座標と照合できる第3の形式で出力する。粒界相の二値画像(図7(A))と細線画像(図7(B))から三重点粒界相の二値画像(図7(C))と二粒子粒界相の二値画像(図7(D))を得ることができる。 In the example of FIG. 7, the type of the grain boundary phase is first output in a third format that can be collated with the coordinates of the grain boundary phase. From the binary image of the grain boundary phase (FIG. 7 (A)) and the thin line image (FIG. 7 (B)), the binary image of the triple point grain boundary phase (FIG. 7 (C)) and the binary value of the binary grain boundary phase An image (FIG. 7 (D)) can be obtained.

また、一つの画像で主相と分類された画素の値を0、三重点粒界相と分類された画素の値を1、二粒子粒界相と分類された画素の値を2とする三値画像として出力しても良い。細線の各点で指定される粒界相が三重点粒界相であるか二粒子粒界相であるかは、各点の座標における三重点粒界相の二値画像もしくは二粒子粒界相の二値画像の値を参照して分類する。 Further, the value of the pixel classified as the main phase in one image is 0, the value of the pixel classified as the triple point grain boundary phase is 1, and the value of the pixel classified as the double grain boundary phase is 2. It may be output as a value image. Whether the grain boundary phase specified at each point of the thin line is the triple point grain boundary phase or the two-particle grain boundary phase is a binary image of the triple-point grain boundary phase or the two-particle grain boundary phase at the coordinates of each point. Classify by referring to the value of the binary image of.

細線の各点で指定される粒界相の解析結果は各点の座標と照合できる第1の形式で出力する(S510)。 The analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is output in the first format that can be collated with the coordinates of each point (S510).

図8に第1の形式の出力結果の一例を示す。細線の点で指定される粒界相の解析結果は一行にまとめられており、各列には、分岐点と分岐点で区切られる細線であるラインの識別番号801、細線の各点の識別番号であるポイント番号802、そのx座標803、y座標804、点で指定される粒界相の種類805、角度806、幅807、強度の平均808、強度の分散809を記録する。解析結果以外にも関数フィッティングの初期値や残差810を記録しておくことで、判断基準の修正・追加が容易に行える。また、各細線に番号を付けておくと、解析結果の表示や統計解析画像の解釈に便利である。そこで何番のラインに属し、端から何番目の点であるかを示すライン番号801とポイント番号802を記入する列も設けた。なお、ライン番号やポイント番号などは別データとして保存し、点の座標で照合しても良い。粒界相の種類は例えば、二粒子粒界相は「2」三重点粒界相は「3」のように示す。 FIG. 8 shows an example of the output result of the first format. The analysis results of the grain boundary phase specified by the points of the thin line are summarized in one row, and in each column, the identification number 801 of the line which is the thin line separated by the branch point and the identification number of each point of the thin line. The point number 802, the x-coordinate 803, the y-coordinate 804, the type 805 of the grain boundary phase specified by the point, the angle 806, the width 807, the average intensity 808, and the intensity dispersion 809 are recorded. By recording the initial value of the function fitting and the residual 810 in addition to the analysis result, the judgment criteria can be easily modified or added. In addition, it is convenient to number each thin line to display the analysis result and interpret the statistical analysis image. Therefore, a column for entering the line number 801 and the point number 802 indicating the number of the line belonging to the line and the number of the point from the end is also provided. Note that the line number, point number, and the like may be saved as separate data and collated with the coordinates of the points. The type of grain boundary phase is, for example, indicated as "2" for a two-particle grain boundary phase and "3" for a triple-point grain boundary phase.

以上のように、本実施例では電子顕微鏡画像を情報処理装置で処理することにより、細線(多結晶構造の粒界相の中心を示す)の各点に対応した、各種の分析結果を得ることができる。このような解析結果をデータベース化しておき、以降の統計解析処理等に利用することにより、多結晶構造の多面的な解析が可能となる。 As described above, in this embodiment, by processing the electron microscope image with the information processing apparatus, various analysis results corresponding to each point of the fine line (indicating the center of the grain boundary phase of the polycrystalline structure) can be obtained. Can be done. By creating a database of such analysis results and using it for subsequent statistical analysis processing and the like, it is possible to perform multifaceted analysis of the polycrystalline structure.

<5.統計解析工程>
統計解析工程では第1の形式の出力結果を用い、分類条件と統計解析項目を入力し(S114)、分類条件毎に統計解析項目を実施する(S115)。統計解析工程は解析工程を行った情報処理装置で実行してもよいし、別の情報処理装置で実行してもよい。統計解析項目としては積算値、平均値、分散、比率など、一般に統計処理に使用される各種項目を選択してよい。
<5. Statistical analysis process>
In the statistical analysis step, using the output result of the first format, the classification condition and the statistical analysis item are input (S114), and the statistical analysis item is executed for each classification condition (S115). The statistical analysis step may be executed by the information processing device that performed the analysis step, or may be executed by another information processing device. As the statistical analysis items, various items generally used for statistical processing such as integrated value, mean value, variance, and ratio may be selected.

図9Aに、分析条件を角度範囲とし、統計解析条件を平均粒界幅にした場合の出力結果を示す。第1の形式の出力結果から各々の角度範囲を満たす点を抽出し、抽出された点における幅の平均値を計算する。得られた統計解析結果は各分類条件と照合できる第2の形式で出力される。図9A(b)のように出力結果をグラフで表示する機能を設けておくと、結果の解釈が容易になる。 FIG. 9A shows the output results when the analysis conditions are set to the angle range and the statistical analysis conditions are set to the average grain boundary width. Points that satisfy each angle range are extracted from the output result of the first format, and the average value of the widths at the extracted points is calculated. The obtained statistical analysis result is output in a second format that can be collated with each classification condition. If a function for displaying the output result as a graph is provided as shown in FIG. 9A (b), the result can be easily interpreted.

図9Bに、分類条件を粒界相の種類と平均像強度範囲とし、統計解析項目を長さ比率とした場合の出力結果を示す。像の強度範囲によって分類可能な3つの相が含まれていることを想定しており、相1の像強度範囲、相2の像強度範囲、相3の像強度範囲を指定する。長さ比率は、当該資料において各相の長さが占める比率を示す。長さは細線を構成する画素数でよいが、分類条件により抽出された第1の形式のデータ(図8)のデータ数と等価である。図9B(a)の第2の形式の出力データには複数資料のうちの一つの結果しか示していないが、図9B(b)のように複数の試料の解析結果を統合して1つのグラフで示す機能を設けておくと、結果の解釈が容易になる。 FIG. 9B shows the output results when the classification conditions are the type of grain boundary phase and the average image intensity range, and the statistical analysis item is the length ratio. It is assumed that three phases that can be classified according to the image intensity range are included, and the image intensity range of phase 1, the image intensity range of phase 2, and the image intensity range of phase 3 are specified. The length ratio indicates the ratio occupied by the length of each phase in the material. The length may be the number of pixels constituting the thin line, but is equivalent to the number of data in the first format data (FIG. 8) extracted according to the classification conditions. Although the output data in the second format of FIG. 9B (a) shows only the result of one of the plurality of materials, as shown in FIG. 9B (b), the analysis results of a plurality of samples are integrated into one graph. If the function shown by is provided, the result can be easily interpreted.

図9Cに、分類条件に粒界相の種類と像強度範囲を、統計解析項目には面積比率を入力した場合の出力結果を示す。統計解析工程では第3の形式の出力結果を用いた解析を実施しても良い。第1の出力形式では細線の各点で指定される粒界相の解析結果を各点の座標と照合できる第1の形式で出力しているが、第3の出力形式では分類結果は粒界相の座標と照合できる形式で出力する。図7(C)や図7(D)に示す二値画像として出力しても良いし、xy座標と分類結果が記載された数値表で出力しても良い。 FIG. 9C shows the output results when the type and image intensity range of the grain boundary phase are input as the classification conditions and the area ratio is input as the statistical analysis item. In the statistical analysis step, analysis using the output result of the third format may be performed. In the first output format, the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is output in the first format that can be collated with the coordinates of each point, but in the third output format, the classification result is the grain boundary. Output in a format that can be collated with the coordinates of the phase. It may be output as a binary image shown in FIGS. 7 (C) and 7 (D), or may be output as a numerical table in which xy coordinates and classification results are described.

二値画像で出力される場合、三重点粒界相の二値画像を電子顕微鏡像に乗じて三重点粒界相を抽出した電子顕微鏡像を作成し、作成された画像の像強度を分類条件の像強度範囲で分類し、相1、相2、相3の面積を計算し、面積比率を出力する。二粒子粒界相も同様の手順で統計解析する。 When outputting as a binary image, the binary image of the triple point grain boundary phase is multiplied by the electron microscope image to create an electron microscope image from which the triple point grain boundary phase is extracted, and the image intensity of the created image is classified as a classification condition. Classify according to the image intensity range of, calculate the areas of phase 1, phase 2, and phase 3, and output the area ratio. The two-particle boundary phase is also statistically analyzed by the same procedure.

また分類条件として、二粒子粒界相の幅が5nm以上500nm以下で、像強度範囲が強磁性体とは異なる磁性を有する相の像強度範囲であると入力し、統計解析項目として長さ比率を入力することができる。特許文献2では60点程度の粒界相しか解析できていないが、本法では視野全体の粒界相について解析したうえでの比率情報を得ることができる。 As a classification condition, it is input that the width of the two-grain boundary phase is 5 nm or more and 500 nm or less, and the image intensity range is the image intensity range of the phase having magnetism different from that of the ferromagnet, and the length ratio is used as a statistical analysis item. Can be entered. In Patent Document 2, only about 60 grain boundary phases can be analyzed, but in this method, ratio information can be obtained after analyzing the grain boundary phases of the entire visual field.

また分類条件として、分類条件を三重点粒界相であることとし、統計解析項目を粒界相の粒径とすることができる。この場合、三重点粒界相の二値画像を領域分割し、各領域の面積を計算することで、全ての三重点粒界相の面積を自動で計算できる。従来の、三重点粒界相と二粒子粒界相が分離されてない二値画像では面積の自動計算はできない。また、操作者が三重点粒界相と二値画像とを適時分類するため分類結果が操作者に依存する。 Further, as the classification condition, the classification condition can be set to the triple point grain boundary phase, and the statistical analysis item can be set to the grain size of the grain boundary phase. In this case, the area of all triple point grain boundaries can be automatically calculated by dividing the binary image of the triple point grain boundary phase into regions and calculating the area of each region. The area cannot be calculated automatically in the conventional binary image in which the triple point grain boundary phase and the double grain boundary phase are not separated. Further, since the operator classifies the triple point grain boundary phase and the binary image in a timely manner, the classification result depends on the operator.

特許文献4には二粒子粒界相の幅が0.4nm以下であることを特徴とする誘電体磁器であるのと記載がある。しかし、二粒子粒界相の幅測定方法の記載がないため、二粒子粒界相の幅の解釈によって様々な結果が出力されてしまう。例えば、分類条件を粒界相が二粒子粒界相であること、統計解析項目を平均粒界幅として統計解析した結果であり、平均粒界幅が0.4nm以下であると解釈することもできる。分類条件を粒界相が二粒子粒界相であり、粒界相の幅が0.4nm以下であるとし、統計解析項目を粒界相の長さ比率として統計解析した結果であり、長さ比率が100%であると解釈することもできる。多結晶試料における粒界相組織の解析において、分類条件と統計解析項目を指定することが必須である。また分類条件で粒界相を分類するには、細線の各点で指定される粒界相の特徴を各点の情報として出力することが必須である。また、各点の情報を各点の座標と共に出力することで、他の解析方法や分析方法の結果と組み合わせた解析ができるようになる。 Patent Document 4 describes that the dielectric porcelain is characterized in that the width of the two-particle boundary phase is 0.4 nm or less. However, since there is no description of a method for measuring the width of the two-particle boundary phase, various results are output depending on the interpretation of the width of the two-particle boundary phase. For example, the classification condition is that the grain boundary phase is a two-grain boundary phase, and the statistical analysis item is the result of statistical analysis with the average grain boundary width, and it can be interpreted that the average grain boundary width is 0.4 nm or less. it can. The classification condition is that the grain boundary phase is a two-grain grain boundary phase and the width of the grain boundary phase is 0.4 nm or less, and the statistical analysis item is the result of statistical analysis using the length ratio of the grain boundary phase as the length. It can also be interpreted that the ratio is 100%. In the analysis of grain boundary phase structure in polycrystalline samples, it is essential to specify classification conditions and statistical analysis items. Further, in order to classify the grain boundary phase according to the classification conditions, it is essential to output the characteristics of the grain boundary phase specified at each point of the thin line as information of each point. In addition, by outputting the information of each point together with the coordinates of each point, it becomes possible to perform analysis in combination with the results of other analysis methods and analysis methods.

実施例1で電子顕微鏡像を用いた解析方法について説明したが、実施例2では電子顕微鏡から得られた解析結果や統計解析結果を用い、電子顕微鏡像で撮影した視野と同じ視野の分析画像を解析する方法を説明する。実施例1で示した方法で、電子顕微鏡で撮影した視野を主相、三重点粒界相、二粒子粒界相に分離し、分離結果を第三の形式で出力する。 The analysis method using the electron microscope image was described in Example 1, but in Example 2, the analysis result and the statistical analysis result obtained from the electron microscope are used to obtain an analysis image of the same field as the field image taken by the electron microscope image. The method of analysis will be described. By the method shown in Example 1, the field of view taken with an electron microscope is separated into a main phase, a triple point grain boundary phase, and a two-particle grain boundary phase, and the separation result is output in the third format.

図7(A)の白い領域が主相、図7(C)の黒い領域が三重点粒界相、図7(D)の黒い領域が二粒子粒界相である。この視野と同じ視野の分析画像を得る。分析画像としては、電子線の入射によって放出される各種信号から得られる画像、例えばEDX(Energy Dispersive X−ray Spectroscopy)画像、オージェ電子画像、EBSD(Electron Back Scatter Diffraction Patterns)像、スピンSEM像などがあげられる。電子顕微鏡以外の光学顕微鏡、プローブ顕微鏡で得られた画像を用いても良い。 The white region of FIG. 7 (A) is the main phase, the black region of FIG. 7 (C) is the triple point grain boundary phase, and the black region of FIG. 7 (D) is the two-particle grain boundary phase. An analytical image of the same field of view as this field of view is obtained. As the analysis image, an image obtained from various signals emitted by the incident of an electron beam, for example, an EDX (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) image, an Auger electron image, an EBSD (Electron Backscatter Diffraction Patterns) image, a spin SEM Can be given. Images obtained with an optical microscope or probe microscope other than an electron microscope may be used.

三重点粒界相の統計解析情報を得るには、図7(C)の黒い領域を1、白い領域を0とした二値画像を作成し、分析画像に乗ずることで三重点粒界相の分析値を抽出し、分析値の平均値やある範囲の値の面積比率を得ることができる。二粒子粒界相については図7(D)に示す黒い領域を1、白い領域を0とした二値画像を、主相については図7Aに示す白い領域を1、黒い領域を0とした二値画像を作成し、各々の領域を抽出して統計解析処理をする。 To obtain statistical analysis information of the triple-point grain boundary phase, create a binary image with the black area as 1 and the white area as 0 in FIG. 7 (C), and multiply the analysis image to obtain the triple-point grain boundary phase. It is possible to extract the analytical values and obtain the average value of the analytical values and the area ratio of the values in a certain range. For the two-particle boundary phase, a binary image with the black region shown in FIG. 7 (D) set to 1 and the white region set to 0, and for the main phase, the white region shown in FIG. 7A set to 1 and the black region set to 0. A value image is created, each region is extracted, and statistical analysis processing is performed.

以上の実施例により、多結晶材料における粒界相の特徴を指定した分類条件で統計解析できるようになる。本解析法は自動化可能であり、大量のデータを統計解析できるようになる。特性改善指針の導出に使用できる統計情報を得ることができるようになり、粒界相制御による特性改善の研究、開発が加速される。また粒界相起因の製品不良原因対策にも貢献する。 According to the above examples, statistical analysis can be performed under the specified classification conditions for the characteristics of the grain boundary phase in the polycrystalline material. This analysis method can be automated, and a large amount of data can be statistically analyzed. It will be possible to obtain statistical information that can be used to derive characteristics improvement guidelines, and research and development of characteristic improvement by grain boundary phase control will be accelerated. It also contributes to countermeasures against product defects caused by grain boundary phases.

10…主相、20…粒界相、21…二粒子粒界相、22…三重点粒界相、23…粒界相の中心、300…ラインプロファイル 10 ... Main phase, 20 ... Grain boundary phase, 21 ... Two-particle grain boundary phase, 22 ... Triple point grain boundary phase, 23 ... Center of grain boundary phase, 300 ... Line profile

Claims (15)

処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用い、
粒界相を含む多結晶試料の画像を前記入力装置から入力する画像入力工程、
前記画像を二値画像に変換し、前記二値画像を細線からなる細線画像に変換する画像変換工程、
前記細線の各点で指定される前記粒界相を解析する解析工程、
前記細線の各点で指定される前記粒界相の解析結果を、前記各点と対応付けた第1の形式でデータ化する第1のデータ生成工程、
を含む多結晶材料の解析方法。
Using an information processing device equipped with a processing device, a storage device, an input device, and an output device,
An image input step of inputting an image of a polycrystalline sample containing a grain boundary phase from the input device.
An image conversion step of converting the image into a binary image and converting the binary image into a thin line image composed of thin lines.
An analysis step for analyzing the grain boundary phase specified at each point of the thin line,
A first data generation step of converting the analysis result of the grain boundary phase designated at each point of the thin line into data in a first format associated with each point.
Method for analyzing polycrystalline materials including.
前記画像変換工程では、
グレースケール画像である前記画像を、像強度を用いて前記粒界相に対応する部分を抽出した二値画像に変換し、前記粒界相に対応する部分を所定の線幅に細線化して細線画像に変換する、
請求項1記載の多結晶材料の解析方法。
In the image conversion step,
The image, which is a grayscale image, is converted into a binary image in which a portion corresponding to the grain boundary phase is extracted using image intensity, and the portion corresponding to the grain boundary phase is thinned to a predetermined line width to form a thin line. Convert to image,
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 1.
前記所定の線幅は1ピクセルの線幅であり、前記細線は連続する点で定義される、
請求項2記載の多結晶材料の解析方法。
The predetermined line width is a line width of 1 pixel, and the thin line is defined by continuous points.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 2.
前記解析工程では、
前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、指定された方向となす角度を計算し、その点で指定される粒界相の角度として出力し、
前記第1のデータ生成工程では、
前記細線の各点で指定される前記粒界相の角度を、前記各点と対応付けた第1の形式でデータ化する、
請求項1記載の多結晶材料の解析方法。
In the analysis step,
The direction of the thin line is obtained by linearly approximating the thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the thin line, the angle formed with the specified direction is calculated, and the angle of the grain boundary phase specified at that point. Output as
In the first data generation step,
The angle of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is converted into data in a first format associated with each point.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 1.
前記解析工程では、
前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、求めた方向と直交するラインプロファイルを前記画像から抽出し、前記粒界相の幅を解析し、その点で指定される粒界相の幅として出力し、
前記第1のデータ生成工程では、
前記細線の各点で指定される前記粒界相の幅を、前記各点と対応付けた第1の形式でデータ化する、
請求項1記載の多結晶材料の解析方法。
In the analysis step,
The direction of the thin line is obtained by linearly approximating the thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the fine line, a line profile orthogonal to the obtained direction is extracted from the image, and the width of the grain boundary phase is determined. Analyze and output as the width of the grain boundary phase specified at that point,
In the first data generation step,
The width of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is converted into data in a first format associated with each point.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 1.
前記解析工程では、
前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、求めた方向と直交するラインプロファイルを前記画像から抽出し、粒界相の幅を解析し、幅の内部の像強度の平均値を計算し、その点で指定される粒界相の平均像強度として出力し、
前記第1のデータ生成工程では、
前記細線の各点で指定される前記粒界相の平均像強度を、前記各点と対応付けた第1の形式でデータ化する、
請求項1記載の多結晶材料の解析方法。
In the analysis step,
The direction of the thin line is obtained by linearly approximating the thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the fine line, the line profile orthogonal to the obtained direction is extracted from the image, and the width of the grain boundary phase is analyzed. Then, the average value of the image intensity inside the width is calculated, and it is output as the average image intensity of the grain boundary phase specified at that point.
In the first data generation step,
The average image intensity of the grain boundary phase specified at each point of the thin line is converted into data in a first format associated with each point.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 1.
前記解析工程は、
前記細線の分岐点を抽出する分岐点抽出工程と、
前記二値画像上で前記分岐点を中心とした円を仮定したとき、円周上の点の前記分岐点と同じ値の点の比率が指定範囲内になる半径を求める半径決定工程と、
前記二値画像あるいは前記細線画像上で、前記半径の円の内側にある点で指定される粒界相を三重点粒界相に分類する三重点粒界相分類工程と、
を含む請求項1記載の多結晶材料の解析方法。
The analysis step is
A branch point extraction step for extracting the branch point of the thin line, and
Assuming a circle centered on the branch point on the binary image, a radius determination step for obtaining a radius in which the ratio of points having the same value as the branch point on the circumference is within a specified range.
A triple point grain boundary phase classification step of classifying a grain boundary phase designated by a point inside the circle of radius on the binary image or the thin line image into a triple point grain boundary phase.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 1.
処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用い、
粒界相を含む多結晶試料の画像を二値化した二値画像をさらに細線からなる細線画像とし、前記細線の各点で指定される粒界相の解析結果を、前記各点と対応付けた第1の形式のデータを入力する入力工程、
前記第1の形式のデータを分類条件で分類し、分類毎に統計解析を実施する統計解析工程、
前記統計解析工程で得られた結果を、各分類条件と照合できる第2の形式でデータ化する第2のデータ生成工程、
前記第2の形式のデータを出力する出力工程、
を含む多結晶材料の解析方法。
Using an information processing device equipped with a processing device, a storage device, an input device, and an output device,
The binary image obtained by binarizing the image of the polycrystalline sample including the grain boundary phase is further converted into a thin line image consisting of fine lines, and the analysis result of the grain boundary phase specified at each point of the fine line is associated with each of the points. Input process for inputting data in the first format,
A statistical analysis step in which data in the first format is classified according to classification conditions and statistical analysis is performed for each classification.
A second data generation step of converting the results obtained in the statistical analysis step into data in a second format that can be collated with each classification condition.
An output process that outputs data in the second format,
Method for analyzing polycrystalline materials including.
前記解析結果は、前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、指定された方向となす角度を計算することにより得られる、その点で指定される粒界相の角度であり、
前記第1の形式のデータは、前記細線の各点で指定される前記粒界相の角度を、前記各点と対応付けており、
前記分類条件は、前記角度の範囲である、
請求項8記載の多結晶材料の解析方法。
The analysis result is obtained by linearly approximating a thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the thin line to obtain the direction of the thin line and calculating the angle formed with the specified direction. The angle of the grain boundary phase specified by
The data of the first format associates the angle of the grain boundary phase specified at each point of the thin line with each point.
The classification condition is a range of the angles.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 8.
前記解析結果は、前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、求めた方向と直交するラインプロファイルを前記画像から抽出し、前記粒界相の幅を解析することにより得られる、その点で指定される粒界相の幅であり、
前記第1の形式のデータは、前記細線の各点で指定される前記粒界相の幅を、前記各点と対応付けており、
前記分類条件は、前記幅の範囲である、
請求項8記載の多結晶材料の解析方法。
In the analysis result, a thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the thin line is linearly approximated to obtain the direction of the thin line, and a line profile orthogonal to the obtained direction is extracted from the image, and the grain is obtained. It is the width of the grain boundary phase specified at that point, which is obtained by analyzing the width of the boundary phase.
The data of the first format associates the width of the grain boundary phase specified at each point of the thin line with each point.
The classification condition is in the range of the width.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 8.
前記解析結果は、前記細線から抽出された点の前後の所定個数の画素からなる細線を線形近似して細線の方向を求め、求めた方向と直交するラインプロファイルを前記画像から抽出し、粒界相の幅を解析し、幅の内部の像強度の平均値を計算することにより得られる、その点で指定される粒界相の平均像強度であり、
前記第1の形式のデータは、前記細線の各点で指定される前記粒界相の平均像強度を、前記各点と対応付けたものであり、
前記分類条件は、前記平均像強度の範囲である、
請求項8記載の多結晶材料の解析方法。
In the analysis result, a thin line consisting of a predetermined number of pixels before and after the point extracted from the thin line is linearly approximated to obtain the direction of the thin line, and a line profile orthogonal to the obtained direction is extracted from the image to obtain a grain boundary. It is the average image intensity of the grain boundary phase specified at that point, which is obtained by analyzing the width of the phase and calculating the average value of the image intensity inside the width.
The data of the first format corresponds to the average image intensity of the grain boundary phase specified at each point of the thin line with each point.
The classification condition is in the range of the average image intensity.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 8.
前記解析結果は、その点で指定される粒界相の種類であり、
前記第1の形式のデータは、前記細線の各点で指定される前記粒界相の種類を、前記各点と対応付けたものであり、
前記分類条件は、前記粒界相の種類である、
請求項8記載の多結晶材料の解析方法。
The analysis result is the type of grain boundary phase specified at that point.
The data of the first format corresponds to the type of the grain boundary phase specified at each point of the thin line with each point.
The classification condition is the type of the grain boundary phase.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 8.
前記統計解析の項目は、積算値、平均値、分散、比率の少なくとも一つである、
請求項8記載の多結晶材料の解析方法。
The item of the statistical analysis is at least one of the integrated value, the average value, the variance, and the ratio.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 8.
処理装置、記憶装置、入力装置、および出力装置を備える情報処理装置を用い、
粒界相を含む多結晶試料の画像を前記入力装置から入力する画像入力工程、
前記画像を前記粒界相の部分とそれ以外の部分に弁別する二値画像に変換し、前記二値画像の前記粒界相の部分を細線に変換して細線画像を生成する画像変換工程、
前記細線の分岐点を抽出し、前記分岐点との位置関係に基づいて前記二値画像の前記粒界相の部分から三重点粒界相を抽出する分類工程、
前記分類工程の結果を、前記粒界相の座標と照合できる第3の形式でデータ化する第3のデータ生成工程、
を含む多結晶材料の解析方法。
Using an information processing device equipped with a processing device, a storage device, an input device, and an output device,
An image input step of inputting an image of a polycrystalline sample containing a grain boundary phase from the input device.
An image conversion step of converting the image into a binary image that discriminates between the grain boundary phase portion and the other portion, and converting the grain boundary phase portion of the binary image into fine lines to generate a fine line image.
A classification step of extracting a branch point of the fine line and extracting a triple point grain boundary phase from a portion of the grain boundary phase of the binary image based on the positional relationship with the branch point.
A third data generation step of converting the result of the classification step into data in a third format that can be collated with the coordinates of the grain boundary phase.
Method for analyzing polycrystalline materials including.
前記分類工程は、
前記二値画像上で前記分岐点を中心とした円を仮定したとき、円周上の点の前記分岐点と同じ値の点の比率が指定範囲内になる半径を求める半径決定工程と、
前記二値画像上で、前記半径の円の内側にある点で指定される粒界相を三重点粒界相に分類する三重点粒界相分類工程を含む、
請求項14記載の多結晶材料の解析方法。
The classification step is
Assuming a circle centered on the branch point on the binary image, a radius determination step for obtaining a radius in which the ratio of points having the same value as the branch point on the circumference is within a specified range.
A triple point grain boundary phase classification step of classifying a grain boundary phase designated by a point inside the circle of radius on the binary image into a triple point grain boundary phase is included.
The method for analyzing a polycrystalline material according to claim 14.
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