显微组织数字显微摄影的操作及应用

显微组织数字显微摄影的操作及应用------大纲、实验指导书大纲实验学时：4实验类型：综合实验所属实验课程：光学分析实验教学模块实验指导书名称：《材料光学技术实验》实验指导书相关理论课程名称：材料科学与工程学导论、材料科学基础、物理化学撰稿人：****日期：2011-8-1一、目的与任务初步了解金相显微镜配置的数码照相机以及基本的照相操作，基本的数码图像的处理方式，孔径光栏、视场光栏在摄影中的作用；熟悉本院实验室的显微镜本体、数码照相机的基本配置，理解显微分析与显微摄影之间的关系。利用图像分析软件（比如，PHOTOSHOP）制作图像标尺。对于宏观观察、摄影也要有一个基本的认识。二、内容、要求与安排方式1、实验内容与要求了解什么是显微摄影。经过显微分析后，为了将典型组织保留下来供研究或保存用，可以采用显微摄影的方式，将经过显微放大的组织拍摄下来，称为显微摄影。首先，通过前期的实验，准备好本次实验需要的样品，存在问题的需要从新准备。学习照相的基本操作，尤其是聚焦的技巧；一幅清晰、色彩还原较好的图像的调整方式；图片记录格式的确定；数字图像标尺的概念（与放大倍数对应，作为重点说明：显微组织的比例尺）以及正确美观的叠放。了解一张好的金相照片的特点：我们使用显微镜主要是利用光学成像原理获得显微组织图像，然后对图像进行定性、定量分析，所以成像质量的高低是关键指标。清晰的图像在金相学领域我们称之为锐利的图像，而获得锐利的图像必须满足高反差、高亮度、色还原好和高分辨率这四个基本条件。碳钢、铝合金以及纯铜样品最起码各一张；在时间、条件允许的情况下，张数不限。也可以在课后的其他时间补照，或者拍摄感兴趣的其他部分。对于照片与组织分析的关系，希望了解清楚，照片只是分析结果的证据，而不是分析的对象。因为照片的物理尺度过于局部，难以充分表达清楚整体的概念、宏观的组织分布规律。一定注意顺序的先后和作用。对于现在数字图像的基本概念，硬件的基本配置，需要课下搜集资料、总结。如何实现显微镜本体、数码照相机、图像打印输出之间的协调，是可以提高性思考的问题。还可以涉及金属材料需要的基本分辨能力的数码相机的条件。2、实验安排方式固定实验开设的具体时间。可以同时安排一组实验，每组15人左右。图片上的标尺可以课后同学自己制作、叠放完成（实验室提供不同物镜的特定像素分辨条件下的测微标尺图像）。三、场地与设备⒈实验地点：材料学院中心实验室金相样品制备实验室，材料楼441，64m2；显微金相分析系统实验室，材料楼424，25m2；金相观察实验室，材料楼421，70m2。⒉所用设备：我们以320万像素DP12数码相机+OLYMPUS-CK40M型金相显微镜、DP12数码相机+OLYMPUS-SZ61TR体视显微镜，以及OLYMPUS-PMG3型金相显微镜+120万像素PixeraProfessional数码相机等组合为图像采集设备。⒊消耗性器材：水砂纸、抛光绒布、吸水纸、抛光膏、显微镜灯泡。四、考核与成绩评定1、考核的内容根据实验目的、实验内容进行相应的技术考核；完成实验报告。2、成绩评定的方法根据同学实验技术掌握的程度进行10分制的评判，作为最终平台课程总成绩的一部分。（一般：5~6分；较好：7~8；出色：9~10分）五、实验大纲说明同学在进行显微组织照相的过程中，应当更多地将注意力放在相关的技术知识的理解上，不要局限在金属显微组织摄影技术的狭小范围。六、参考资料[1]郑清平，张亦农，康学军等．几款显微专用数码相机性能的比较分析[J]．中国体视学与图像分析，2004，9（1）：55-60．[2]孙建森，周利军，糜建红等．显微摄影的几点体会[J]．第三军医大学学报，2003，25（4）：364-365．[3]杨天祝，李学平，马常升．常用显微摄影技术的简要体会[J]．河北医科大学学报，1999，20（3）：191-192．[4]吴波，周晓军．关于医学杂志中显微照片放大倍数标注的调查及建议[J]．中华病理学杂志，2002，31（3）：287-288．[5]李伟．显微摄影中的几个要点[J]．信息记录材料，2006，7（2）：59-61．[6]李宁．显微摄影技术中常见问题与纠正方法[J]．中国医学教育技术，2000，14（3）：175-176．[7]赵尔增．显微摄影技术与质量控制[J]．人民军医，2005，48（8）：476-477．[8]严勇，赵前程，李跃伟．数码显微摄影及其在实验教学中的应用[J]．信阳农业高等专科学校学报，2004，14（1）：85-86．实验指导书经过前面的三轮钢、铝合金、纯铜样品的制备、组织显示，以及显微镜的基本操作技术的掌握，本轮大家可以进行显微组织的观察、分析，之后进行显微组织的摄影记录。样品是同学自己制备、显示的，应当很熟悉。根据样品显微组织粗、细程度的差异，可以在多种物镜的可选条件下，根据同学自己样品的具体情况，以及自己感兴趣的位置，选择不同的最终放大倍数采集图像。教师会演示一遍基本的操作形式，数字照相技术，非常的简单。同学们可以根据演示了解基本参数的设置，清楚设备的特点、缺陷。显微组织的记录过程中，确认照片的放大倍数，或者叠放标尺是至关重要的步骤。根据教师的演示，依据教师提供的测微标尺图像，同学自己制作相应的标尺。制作的过程中，需要注意照片像素的选择、物镜的选择。美观，也是必要的考虑。数字相机，一般可以采集黑白、彩色图像。对于金属组织，在没有特别需要时，灰度图像就可以满足分析证据的需要。图片格式，JPEG一般也可以满足需要。数字照片的存储、命名是一个需要留意的小细节。实际上，更为重要的一点是，没有前面样品制备、组织显示的努力，即使数码相机使用的再纯熟，也不可能获得满意的显微组织照片。同时，对于显微组织没有基础理论的指导，应当关注什么地方、特点，也不会清楚。因此，要树立正确的显微摄影的观念。宏观形象的存留，可以有多种选择：135相机（民用数码相机）、手机、体视显微镜+数码相机、平板扫描仪。分析一下，同学们在数码相机摄影以及之前进行的手工绘图记录形式的差异；如果告诉大家，在今后的显微组织观察教学环节中，图像的记录都是采用手工绘图，这是如何考虑的？毕业设计的时候会使用到摄影。也请思考一下，数码时代的科研道德问题。作为同学们学习、工作的回忆，考虑非常优秀的前五名同学的样品，可以使用激光扫描共聚焦显微镜采集图像，留作纪念。参考资料：[1]郭海霞．一种拍摄金相低倍照片的方法[J]．理化检验-物理分册，2007，43（5）：266-267．[2]范运谋，李克天，章敏等．平板扫描仪获取信息的凸轮加工方法[J]．机床与液压，2005，33（11）：45-46．[3]编辑部．扫描仪的“特异”功能[J]．计算机与网络，2002，28（4）：23-23．[4]杨春，朱衍勇，钟振前等．用扫描仪采集低倍照片新方法的探索和分析[J]．物理测试，2009，27（6）：41-43．[5]宗斌，魏建忠、王国红．数字金相照片的标注[J]．实验科学与技术，2007，5（1）：59-61．[6]无锡机床厂．钢的低倍组织检验与宏观缺陷的识别[J]．***，***，**（**）：73-99．