Efekt 1

1. Badania profilometryczneProfilometr – przyrząd pomiarowy służący do pomiaru parametrów chropowatości i falistości powierzchni. W zależności od metody pomiaru rozróżniamy:- profilometry stykowe- profilometry bezstykowe optyczne: -metoda przekroju świetlnego,-pomiar zogniskowaną wiązką laserową-pomiar triangulacyjny,-pomiar interferencyjny

ProfilometriaStereopary: Dwa zdjęcia tego samego miejsca zarejestrowane przy dwóch różnych pochyleniach próbki

Metoda linii kontaminacyjnych - Węgiel zawarty m.in. w CO2 komorze preparatowej mikroskopu SEM osadza się na powierzchni badanej próbki, Efekt ten jest szczególnie silny w miejscach oddziaływania wiązki elektronów z powierzchnią próbki, Gdy wiązka ta przemieszcza się po powierzchni wzdłuż linii prostej, na obrazie mikroskopowym pojawia się ciemniejsza linia, Obrót próbki o pewien kąt sprawia, że widoczny staje się profil powierzchni

Profilometria na zgładach– przełom, niklowanie, miedziowanie, inkludowanie, ciecie, szlifowanie, polerowanie, rejestracja profilu, analiza

2. Mikroskop sił atomowych – rodzaj mikroskopu ze skanującą sondą. Umożliwia uzyskanie obrazu powierzchni ze zdolnością rozdzielczą rzędu wymiarów pojedynczego atomu dzięki wykorzystaniu sił oddziaływań międzyatomowych, na zasadzie przemiatania ostrza nad lub pod powierzchnią próbki.

- sonda zamocowana na na cienkiej dźwigience o długości rzędu 100-200 μm przemieszcza się nad powierzchnią próbki.- siły oddziaływania pomiędzy ostrzem i próbką - atomowe siły van der Waalsa, powodują wychylenie bądź skręcenie dzwigienki, których rejestracja umożliwia stworzenie obrazu topograficznego.- stosowane są dwa tryby pracy:• tryb kontaktowy. Ostrze porusza się będąc w delikatnym kontakcie z powierzchnią. Działające siły kontaktowe, powodują odkształcenie dźwigienki, proporcjonalnie do zmian topografii próbki.• tryb bezkontaktowy. Ostrze wprawiane jest w wibracje o częstości bliskiej rezonansowej i amplitudzie rzędu kilku nanometrów. Podczas ruchu ostrza ponad powierzchnią, system mierzy zmianę częstości mplitudy drgań. Częstość drgań zmienia się z gradientem sił na nią działających. Gradient natomiast, będący pochodną siły, zmienia się wraz z odległością ostrze-próbka. Odległość ta zmienia się w zakresie od kilku do kilkudziesięciu nanometrów i jest związana z oddziaływaniem przyciągającym sił van der Waalsa .

3. Mikroskopia konfokalna – odmiana mikroskopii świetlnej charakteryzująca się powiększonym  kontrastem i rozdzielczością. Używana do uzyskania wysokiej jakości obrazów oraz rekonstrukcji obrazów w trzech wymiarach.

-źródłem światła jest laser-wiązka o średnicy około 5mm przechodzi przez przesłonę-wiązka ta omiata powierzchnię próbki podobnie, jak strumień elektronów powierzchnię ekranu w telewizorze-obraz tej przesłony jest odwzorowywany na określonej płaszczyźnie zgładu-w tym samym miejscu odwzorowywana jest druga przesłona znajdująca się przed detektorem-jedynie światło odbite (lub wyemitowane) od określonej płaszczyzny trafia do detektora-sygnał wychodzący z detektora jest proporcjonalny do natężenia światła wpadającego do niego-uzyskuje się w ten sposób binarny obraz punktów leżących na danej płaszczyźnie-z obrazów tych tworzy się finalny obraz przedstawiający próbkę w przestrzeni 3D

4. Tomografia komputerowa - jest rodzajem tomografii rentgenowskiej, metodą diagnostyczną pozwalającą na uzyskanie obrazów tomograficznych (przekrojów) badanego obiektu. Wykorzystuje ona złożenie projekcji obiektu wykonanych z różnych kierunków do utworzenia obrazów przekrojowych (2D) i przestrzennych (3D). Urządzenie do TK nazywamy tomografem, a uzyskany obraz tomogramem. Tomografia komputerowa jest szeroko wykorzystywana w medycynie i technice.-Niewystarczająca zdolność rozdzielcza mikrotomografów, -Dwie metody: tomografia TEM oraz FIB-SEM. TOMOGRAFIA TEM-Idea taka sama, jak w przypadku mikrotomografii, -W tomografii elektronowej TEM niemożliwe jest rejestrowanie obrazów 2D w pełnym zakresie kątowym. TOMOGRAFIA FIB-SEM-Technika ta jest nowoczesną wersją metody zgładów równoległych opartej na koncepcji Sorby’ego, który pod koniec XIX wieku stwierdził, że dla poznania rzeczywistej struktury masywnej próbki konieczne jest wykonanie serii zgładów metalograficznych oraz zarejestrowanie ujawnionej na nich struktury .-W tomografii elektronowej FIB-SEM stosowane są mikroskopy wyposażone w system usuwający z dużą dokładnością kolejne warstwy badanej próbki za pomocą zogniskowanej wiązki jonów (zazwyczaj galu) oraz układ rejestrujący mikrostrukturę odsłoniętych powierzchni przy wykorzystaniu technik dostępnych w SEM

Efekt 2

1. Zjawisko pełzania oraz metody badania i opisu

Pełzanie jest zjawiskiem polegającym na trwałym stopniowym odkształcaniu się ciał poddanych długotrwałemu stałemu obciążeniu, w warunkach niespełnionego naprężeniowego kryterium plastyczności. Podstawowymi parametrami odpowiedzialnymi za proces pełzania są naprężenie i temperatura a ich wzrost prowadzi do intensyfikacji tego zjawiska. Ponadto jest zależne od rodzaju i stanu materiału. W temperaturze pokojowej pełzanie wykazują np. ołów, cyna i cynk.Przebieg procesu pełzania można podzielić na trzy etapy:

1. Charakteryzuje się malejąca prędkością odkształceń w czasie.2. Przebiega przy stałej prędkości odkształceń,3. Rosnąca prędkość odkształceń, aż do zniszczenia materiału.

Badanie pełzania materiałów odbywa się poprzez próbę pełzania (przeprowadzaną na specjalnej maszynie badawczej - pełzarce), polegającą na ogrzaniu próbki materiału do żądanej temperatury, obciążeniu stałą siłą, zwykle rozciągającą, oraz mierzeniu wydłużeń w czasie próby i czasu potrzebnego do zerwania próbki.

Do opisu testu pełzania służy wykres odkształcenie pełzania względem czasu, który jest rejestrowany w określonych odstępach czasu.

2. Badania zmęczeniowe, wskaźniki ilościowo opisujące to zjawisko

Badania wytrzymałości zmęczeniowej materiałów przeprowadza się na polerowanych próbkach o stałym przekroju. Wytrzymałość ta zależy w głównej mierze od trzech czynników: materiału, rodzaju obciążenia, cyklu naprężeń.Badania zmęczeniowe możemy podzielić na:

1. badania elementów konstrukcyjnych lub całej konstrukcji przeprowadzone na specjalnie zbudowanych w tym celu stanowiskach lub bezpośrednio w warunkach eksploatacyjnych,

2. badania odpowiednio przygotowanych (znormalizowanych) próbek.

Do badań zmęczeniowych próbek stosuje się maszyny o specjalnej konstrukcji zwane zmęczeniówkami. Najczęściej przeprowadza się próby na maszynach, które realizują:–osiowe ściskanie rozciąganie (tzw. pulsatory), - zginanie o cyklu symetrycznym sinusoidalnym, realizowane przez ruch obrotowy próbki, przy stałym kierunku obciążenia,–skręcanie o cyklu symetrycznym sinusoidalnym, realizowane w postaci skrętnych drgań wymuszonych.

Cechą charakterystyczną badań zmęczeniowych jest duży rozrzut otrzymywanych wyników poszczególnych prób. Dlatego też badania muszą być przeprowadzone dla serii próbek a ich wyniki opracowane metodami statystycznymi.

Wskaźniki:Wytrzymałość zmęczeniowa rzeczywistego elementu konstrukcyjnego zależy od czynników, takich jak kształt elementu, stan powierzchni, wymiary. Wpływ tych czynników ujmowany jest powszechnie w obliczeniach zmęczeniowych przez wprowadzenie następujących współczynników:

1. współczynnik kształtu k,2. współczynnik działania karbu k,3. współczynnik stanu powierzchni p,4. zmęczeniowy współczynnik spiętrzenia naprężeń,5. współczynnik wielkości przedmiotu

.

Efekt 3

2. Róża liczby przecięć

Za pomocą róży liczby przecięć można w sposób graficzny przedstawić stopień zorientowania struktury. W przypadku układu izotropowego róża liczby przecięć ma kształt koła ze środkiem w początku układu współrzędnych biegunowych

3. Systematyka przekształceń stosowanych w komputerowej analizie obrazu• przekształcenia geometryczne-Przekształcenia geometryczne mają duże znaczenie w przypadku artystycznej obróbki obrazów. W komputerowej analizie obrazu dla potrzeb materiałoznawstwa stosuje się je do wyznaczania średnic Fereta

• przekształcenia punktowe - binaryzacja(manualna i automatyczna), operacje logiczne (głównie na obrazie binarnym), działania arytmetyczne(obraz szary), przekształcenia typu LUT, przekształcenia histogramowe,

• przekształcenia histogramowe

• filtry-Obliczeń dokonuje się dla wszystkich pikseli obrazu wyjściowego. Dla całego obrazu stosuje się ten sam filtr bez względu na wartość danego piksela i konfigurację jego otoczenia FILTRY WYGŁADZAJĄCE >> Przekształcenia te są wykorzystywane do usunięcia lub zminimalizowania lokalnego szumuwy stępującego w analizowanym obrazie. • Zazwyczaj stosuje się filtry modelujące rozkład normalny – filtry Gaussa. FILTRY WYOSTRZAJĄCE(filtr nieliniowy) wyznaczenie średniej, minimalnej, oraz maksymalnej wartości w otoczeniu analizowanego piksela, gdy wartość analizowanego piksela jest mniejsza od wartości średniej –przypisana zostaje mu wartość minimalna, w przeciwnym przypadku – wartość maksymalna ,(filtry liniowe)

•przekształcenia morfologiczne: erozja, dylatacja, otwarcie, zamknięcie

4. Dylatacja, erozja, zamykanie, otwieranie, filtr medianowy – zasada działania oraz zastosowanie

DYLATACJA - Każdemu pikselowi zostaje przypisana maksymalna wartość z jego otoczenia. Konsekwencją dylatacji jest zwiększenie obiektu, zniknięcie detali i wypełnienie „dziur” w niespójnym obszarze. Często, aby uzyskać pożądany efekt stosuje się dylatacje wielokrotną.

EROZJA Każdemu pikselowi zostaje przypisana minimalna wartość z jego otoczenia. Konsekwencją erozji jest zmniejszenie obiektu, zniknięcie wąskich gałęzi i małych obiektów, likwidacja szumu, rozszerzenie się „dziur” w niespójnym obszarze - przyjmują one kształt elementu strukturalnego.

EROZJA WARUNKOWA Każdy obiekt jest reprezentowany na obrazie końcowym przynajmniej przez jeden marker

ZAMKNIĘCIE (CLOSING) jest złożeniem dylatacji i erozji z tym samym krokiem. Domknięcie usuwa z obrazu wszelkie „dziury” oraz wklęsłości mniejsze od elementu strukturalnego. Może skutkować „połączeniem się” blisko położonych detali (operacja ekstensywna).

OTWARCIE (OPENING) jest złożeniem erozji i dylatacji z tym samym krokiem. Operacja otwarcia zachowuje rozmiary obiektów obrazu przy ich jednoczesnym wygładzeniu - usunięciu wszystkich „wystających” elementów.

FILTR MEDIANOWY Odczyt wartości pikseli w otoczeniu analizowanego piksela. Uporządkowanie odczytanych wartości w ciąg rosnący. Przypisanie analizowanemu pikselowi wartości środkowego wyrazu tego ciągu. Filtr medianowy jest nieliniowym filtrem, którego działanie polega na wyborze wartości środkowej uporządkowanego rosnąco ciągu wartości jasności pikseli przetwarzanego punktu i jego otoczenia. Jest to filtr stosowany do usuwania zakłóceń z obrazu w postaci szumów. Działanie filtra jest szczególnie przydatne w przypadku zakłóceń typu "pieprz i sól". Filtr medianowy w przeciwieństwie do filtrów konwolucyjnych nie powoduje utraty informacji o krawędziach obiektów poprzez ich rozmywanie. Zaletą filtra jest to, że wszystkie wartości znacznie odbiegające od średniej są zupełnie pomijane przy wyznaczaniu nowej wartości punktu.

SZKIELETYZACJA Przekształcony obraz staje się obrazem wyjściowym dla kolejnego przekształcenia ze wzorcem obróconym o 45. Proces ten jest powtarzany do chwili, gdy kolejny otrzymany obraz jest identyczny z obrazem go poprzedzającym.