一种核孔膜孔径自动化测量方法技术

本发明专利技术公开了一种核孔膜孔径自动化测量方法，通过对样品表面镀导电薄膜，对镀膜后的样品进行电镜扫描，对扫描图像依次做USM锐化处理、腐蚀膨胀处理、霍夫圆检测处理，得到核孔膜孔内外径及其统计分布；本发明专利技术的方法可检测到所有的核孔膜的孔，通过霍夫圆梯度检测算法和同心圆处理算法检测到同心圆、交叉圆，准确度高，与人工统计误差在5％之内；使用算法自动进行运算，检测时间短，不需要人工操作，极大的提高了检测准确度；且架构简单，可移植运行，提高应用范围。高应用范围。高应用范围。

【技术实现步骤摘要】
一种核孔膜孔径自动化测量方法


[0001]本专利技术属于核装置
，具体涉及一种核孔膜孔径自动化测量方法。

技术介绍

[0002]核孔膜又名核径迹
‑
蚀刻膜，利用重离子穿透有机高分子塑料薄膜，在重离子经过的路径上留下一条狭窄的辐照损伤通道。这条通道经敏化后，用适当的化学试剂蚀刻，即可把损伤通道变成规则的圆柱或圆锥状微孔。通过控制裂变的辐照条件和蚀刻条件，就可以得到不同孔密度和孔径的核孔膜。实现精确控制圆孔孔径，进行核孔膜检测是保证核孔膜质量的关键环节。核孔孔径从零点几微米到十几微米，常规光学显微测量方法不能准确快速地测量其孔径。
[0003]目前对于核孔膜的孔径测量都采用传统的数字图像处理。一种基于超分辨复原图像和圆孔边缘判据的核孔膜自动检测方法，利用超分辨复原图像复原理论对扫描电镜得到的孔膜图像做了进一步清晰化处理，但对于圆孔边缘的交叉孔无法实现准确判断，且在图像采集过程中采用二值化的方法，无法保证对于图像细节的全部采集。
[0004]另一种基于数学形态学的核孔膜显微图像检测方法。构造了基于灰度数学形态学的二值化方法，提出了基于二值数学形态学的分层提取方法，统计总孔数和孔半径。但是二值化的处理方法在有效的保留孔膜图像的同时，丢失了很多原始灰度图像中的细节，导致孔径检测的准确度和信息广度无法达到相应的标准，需要一定程度的人工介入。

技术实现思路

[0005]针对现有技术所存在的上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种保证交叉和重叠孔能被准确检测，且准确度高的核孔膜自动检测方法。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种核孔膜孔径自动化测量方法，包括以下步骤：
[0007](1)在样品表面喷镀导电金属薄膜；
[0008](2)对镀膜之后的样品进行电镜扫描，得到原始图片；
[0009](3)对上述原始图片依次进行USM锐化处理、腐蚀膨胀处理、霍夫圆检测处理得到样品孔数量和半径分布；
[0010](4)将得到的上述样品孔数量和半径分布做统计分析得到准确的核孔膜孔径值。
[0011]进一步地，所述步骤(1)中，在放大倍数30K以下，对样品表面进行溅射镀法镀膜；膜层厚度与溅射系数、溅射电流、溅射时间成正比。
[0012]进一步地，所述步骤(3)中，所述USM锐化处理包括对所述原始图片进行高斯模糊，然后用原始图像减去一个系数乘以高斯模糊之后的图像，得到USM锐化处理图像。
[0013]进一步地，所述步骤(3)中，腐蚀膨胀处理采用闭运算对USM锐化处理图像处理。
[0014]进一步地，所述步骤(3)中，霍夫圆检测采用梯度Hough算法检测同心圆，对腐蚀膨胀处理后的图片用梯度Hough算法进行第一次圆检测，检测到一个圆后，记录圆心(x1,y1)和
半径r1；对此圆进行破坏，分割出孔的外径，再次使用梯度Hough变换算法进行第二次梯度Hough变换算法，再次记录圆心(x2,y2)和半径r2，依次检测出所有的圆及其半径。
[0015]采用本专利技术的技术方案带来的有益效果是，本专利技术提供了一种核孔膜孔径自动化测量方法，通过对样品表面镀导电薄膜，对镀膜后的样品进行电镜扫描，对扫描图像依次做USM锐化处理、腐蚀膨胀处理、霍夫圆检测处理，得到核孔膜孔内外径；本专利技术的方法可检测到所有的核孔膜的孔，包括同心圆、具有交叉的圆，检测时间短，效率高，使用算法自动进行运算，不需要人工操作，极大的提高了检测准确度；且架构简单，可移植运行，提高应用范围。
附图说明
[0016]图1是本专利技术实施例的核孔膜孔径自动化测量方法示意图；
[0017]图2是本专利技术实施例的方法检测的核孔膜孔内径统计分布图；
[0018]图3是本专利技术实施例的方法检测的核孔膜孔外径统计分布图；
[0019]图4是本专利技术实施例的方法检测的核孔膜孔真实内外直径分布示意图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术进行详细的描述。
[0021]参照附图1，本专利技术实施例提供了一种核孔膜孔径自动化测量方法，包括以下步骤：
[0022](1)在样品表面喷镀导电金属薄膜；核孔膜作为非金属样品在接受电子束辐照的时候，多余的电子不存在导电路径会导致电荷不断积累，发生荷电现象影响入射电子的运动轨迹，导致图像出现黑白色条纹或者畸变及不规则运动等；在样品表面喷镀一层导电金属薄膜，不仅可以增加样品的导电性，减少荷电现象，而且喷镀的导电薄膜可以起到保护样品的作用，减少样品的辐射损伤，同时提高二次电子像衬度；
[0023](2)对镀膜之后的样品进行电镜扫描，得到原始图片；
[0024](3)对上述原始图片依次进行USM锐化处理、腐蚀膨胀处理、霍夫圆检测处理得到样品孔数量和半径分布；
[0025](4)将得到的上述样品孔数量和半径分布做统计分析得到准确的核孔膜孔径值。
[0026]优选地，所述步骤(1)中，在放大倍数30K以下，对样品表面进行溅射镀法镀膜；膜层厚度与溅射系数、溅射电流、溅射时间成正比。过厚的导电薄膜会影响扫描电镜下的成像，过薄则会导致薄膜无法起到导电导热保护作用。每次镀膜开始前先以较小电流结合较少的溅射时间来确定较薄的镀膜厚度，然后以较大电流结合较长的溅射时间来确定较厚的镀膜厚度，同时观察扫描电镜下的成像效果，根据成像效果动态调整镀膜溅射时间或者溅射电流。
[0027]优选地，所述步骤(1)中，在放大倍数30K以下，对样品表面进行溅射镀法镀Au膜；空气溅射系数为0.07，氩气溅射系数为0.17。膜层均匀无明显特征。
[0028]优选地，所述步骤(3)中，将原始图像转化为灰度图像；然后进行USM锐化，创建二位高斯低通滤波器，通过调整模糊半径和sigma滤波参数，获取高斯模糊图像，引入0到1的数值权重，由原始图像和高斯滤波后的图像相减，得到处理后的边缘图像。
[0029]所述USM锐化处理包括非锐化掩膜生成和生成锐化图像；所述非锐化掩膜通过公式(1)生成，
[0030][0031]其中，I(m,n)表示原始图片图，H是一个高通滤波器，表示卷积运算；
[0032]为了降低在锐化过程中产生的噪声，在掩膜产生的过程中使用高斯低通滤波器来替代高通滤波器，因此，非锐化掩膜生成采用公式(2)表示；
[0033][0034]其中，G
σ
表示标准差为σ的高斯低通滤波器。
[0035]所述生成锐化图像通过公式(3)得到，
[0036]I
sp
(m,n)＝I(m,n)+λM
G
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0037]其中λ表示锐化强度，它控制锐化过程中过冲伪影的大小；根据公式(2)、(3)得到USM锐化图像，采用公式(4)表示：
[0038][0039]其中，I
sp
(m,n)表示USM锐化处理后的边缘图像。
[0040]优选地，所述步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种核孔膜孔径自动化测量方法，其特征是，包括以下步骤：(1)在样品表面喷镀导电金属薄膜；(2)对镀膜之后的样品进行电镜扫描，得到原始图片；(3)对上述原始图片依次进行USM锐化处理、腐蚀膨胀处理、霍夫圆检测处理得到样品孔数量和半径分布；(4)将得到的上述样品孔数量和半径分布做统计分析得到准确的核孔膜孔径值。2.根据权利要求1所述的一种核孔膜孔径自动化测量方法，其特征是，所述步骤(1)中，对样品表面进行溅射镀法镀膜；膜层厚度与溅射系数、溅射电流、溅射时间成正比。3.根据权利要求1或2所述的一种核孔膜孔径自动化测量方法，其特征是，所述步骤(1)中，在放大倍数30K以下，对样品表面进行溅射镀法镀Au膜；空气溅射系数为0.07，氩气溅射系数为0.17。4.根据权利要求1所述的一种核孔膜孔径自动化测量方法，其特征是，所述步骤(3)中，所述USM锐化处理包括对所述原始图片进行高斯模糊，然后用原始图像减去一个系数乘以高斯模糊之后的图像，得到USM锐化处理图片。5.根据权利要求1所述的一种核孔膜孔径自动化测量方法，其特征是，所述步骤(3)中，将原始图像转化为灰度图像；然后进行USM锐化，创建二位高斯低通滤波器，通过调整模糊半径和sigma滤波参数，获取...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁大庆，马海亮，范平，吴振东，焦学胜，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：