显微镜图像法
2023-04-17
一、分辨率
分辨率是描述点与点之间的距离用以辨别图像清晰度的概念。但在使用中具体含义
有些差异。
1.人眼分辨率
人眼分辨率是指眼睛视觉细胞可以分辨出的两点间的最小角距。裸眼的分辨率大约为1'（1°=60'=3600”），在近距离观察中，对应的角距大约是0.1mm。
角距与距离有关。距离越远，角距越大。虽然两星球相差十万八千里,但我们仍然难以分辨，看成是一个点。人眼分辨率还和光强、颜色、运动有关。
2.图片的分辨率
图像由点组成。这个点也叫像素——度量位图图像内数据量多少的度量单位。
图片的分辨率是指单位面积或单位长度的像素多少，常用单位是ppi（每英寸像素pixel per inch）。
像素越多，分辨率就结高。分辨率通常以像素数来计量，例如，格式为“1024×768”
即每一条水平线上包含有1024个像素点，共有768条线。
现在路档手机分辨率为480×640，即达到了307200 像素（30万像素）。iPhone4的分辨率为960×640，对于至3.5吋或（英）寸的小尺寸，以及在30cm左右的观看距离几乎达
到了视网膜分辨率的极限。
3.扫描仪的分辨率
扫描时,扫描仅把源图像分成大量网格，再在每个网格里取出一个样点来代表这一网格里所包含的内容。所以扫描仪的分辨率用dpi(dot per inch）表示，即每时多少个点。
4、打印机的分辩率
打印机分辨率又称输出分辨率,是指横向和纵向两个方向上每时最多能够打印的点
数，也用dpi表示。
打印机的分辨率越高，输出的效果就越精密。一般，彩色照片的分辨率是300x600dpi;激光打印机均在600×600dpi 以上。
5.分辨率与数据处理
分辨率不高，就会有颗粒感、粗糙感。分辨率越高，图像显示越清晰、细腻，包含的数
据越多,就需要耗用更多的计算机资源、更大的硬盘空间等。
人眼可自动对焦、曝光自动补偿、动模糊处理、夜视等；持续抓拍，拼接成全景图。每
分钟接收的数据量约为140.34GB，如果刻成蓝光光碟，需要6张。更神奇的是人脑，在
处理这些数据的同时，还包括音频、温度、气味等数据，处理速度是PB级的。
二、显微镜的发展
工欲善其事，必先利其器。科技进步总伴随着工具的完善和革新。
19 世纪30年代后期，施莱德（M.Schleide）和施曼（T.Schmann）发明了光学显微镜，
使人类“看”到了细菌、微生物和微米级的微小物体，并沿用至今。
20 世纪30年代早期，卢斯卡（E.Ruska）发明了电子显微镜，使人类能“看”到了病毒等亚微米的物体，它与光学显微镜一起成为了微电子技术的基本工具。
1981年，IBM 苏黎世研究实验室的比尼格（ Gerd K.Binnig）和罗勒尔（HeinrichRohder)发明了适用于导电样品的扫描隧道显微镜(STM)，使人类实现了观察单个原子的愿望；1985年，他们又发明了具有原子分辨率、适用于非导电样品的原子力显微镜（AFM）。
STM 与AFM一起构建了扫描探针显微镜(SPM)系列，包括极化力显微镜——原子力显微镜系列中的一种，在针尖与样品间加一偏压，可以对极化分子进行成像。
扫描探针显微镜解析度精确到纳米，也称为纳米显微镜。
SPM的发明和应用，不仅能观察一个个原子、分子，还能操纵它们，成为人们探索纳米世界咎"眼"和“手”，直接触发了纳米技术的诞生。凭借业资赫沙便格罗新尔和卢斯卡分享了1986年的诺贝尔物理学奖。
20世纪80年代末，我国自行设计的扫描隧道显微镜诞生。
三、工作原理
显微镜图像法是测量粒度最基本的方法之一。其装置由显微镜、CCD摄像头（或数码像机）、图形采集卡、计算机等部分组成。测试步骤如下：
（1）将显微镜放大后的颗粒图像通过CCD 摄像头和图形采集卡传输到计算机进行边缘识别处理。
（2）计算出每个颗粒的投影面积。
（3）根据等效投影面积原理，计算出每个颗粒的粒径。
（4）统计出所设定的粒径区间的颗粒数量，最后得到粒度分布。
四、样品制备
不同类别的显微镜，前期样品制备过程也不同。
1. 光学显微镜
在测试前首先进行稍微复杂一些的样品制备过程。
对光学显微镜而言,将极少量样品置于玻璃载片，再加可挥发的或粘滞性的分散液进
行分散。
2. 透射显微镜
对透射显微镜而言，先制做具有一定强度、光稳定性和透光性都比较好的支持膜。
（1）塑料膜：取火棉胶在酷酸內酯的溶液（1%~5%）滴到水面上，蒸干，成型。
（2）无机膜：碳膜，二氧化硅膜。可用真空蒸镀法制得。
（3）金属膜：镀膜。可用真空蒸镀法制得。
五、特点
该法具有如下特点：
（1）单颗粒测量。它是唯一可观察和测量单个颗粒的大小、形状和形貌的方法。但
是由于所测题粒个数较少,难以保证测试结果的真实性。改进措施是多点取样以及多次测量。
（2）适用范围大。光学显微镜：0.3-200m；扫描电子显微镜；最小0.01μm；透射电
子显微镜：0.001~5μm。
