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粒径统计之从电镜图到数据图——简单而实用的小软件ImageJ(一)

2016-07-13 ZSH 研之成理

前言:

有很多朋友在后台留言,希望我们能够分享下粒径统计的基本操作。在这里,我们跟大家推荐一款简单而实用的小软件——ImageJ. 咱们从TEM图开始,以粒径统计分布图结束,跟大家分享下粒径统计的整个流程,希望对大家有所帮助。此外,如果大家有什么特别想要我们进行分享的内容,也可以通过留言的方式告诉我们,我们会根据需要增加一些分享内容。


友情提示: 大家直接在百度中搜索ImageJ就可以找到这块软件,软件本身也不大,下起来很方便,祝大家使用愉快!




ImageJ的功能很多(这是为什么我们选取ImageJ来分享的一个原因),统计粒径的方式也有多种,今天跟大家分享一种最常规的方式——手动统计粒径。后续我们会对其他的方式也进行一些基本的介绍,敬请期待。


第一步:利用ImageJ打开图片文件。

ImageJ是一个基于java的公共的图像处理软件,它能够处理TIFF, PNG, GIF, JPEG, BMP, DICOM, FITS等多种格式的图片(只要将SEM,TEM图片变成这些格式就可以用ImageJ进行处理了)。


操作:点击ImageJ菜单栏中File--Open,找到想要打开的TIF或者JPG文件,将其打开,得到下图右所示界面。


备注:TEM图片有的时候是DM3的格式,需要先通过Gatan DigitalMicrograph(有机会后面也会跟大家进行分享)将其转变为TIF或者JPG格式。


第二步:设置标尺。

标尺对于一个图片的重要性用不着我废话,这里,我只讲操作。


a. 在工具栏中找到画线工具,然后采用它画一条直线,与标尺长度重合;

(备注:如果标尺太小,可以通过缩放工具将图片放大之后,再用画线工具画直线)



b. 在ImageJ的菜单栏中找到Analyze-->Set scale,在弹出来的窗口中,Known Distance一栏中填入标尺的已知长度,Unit of Length中更改标尺的单位。然后,点击OK完成标尺的设置。


设置标尺实际上就是要得到像素长度和已知标尺长度的比例尺,这样画一条线就可以通过这个比例直接得到这条线的真实长度。


第三步:量取粒径。

设置好标尺以后,就可以通过划线来方便地量取纳米颗粒的粒径尺寸了。


a. 采用画线工具,划出某一颗粒的直径(如果颗粒太小,可以采用缩放工具进行缩放),然后点击菜单中Analyze-->measure,在弹出的result窗口中,length即为测得的纳米颗粒粒径数据。



b. 标记好已经统计过的颗粒。

一般而言,粒径统计应该统计最少100个纳米颗粒,为了保证统计的准确性,不要重复统计。ImageJ中有一个标记工具,可以让大家很方便地知道哪个颗粒已经统计过了。


操作:点击Analyze-->Label即可,每量取一个纳米颗粒之后,Label一下,可以避免重复统计。


第四步:统计结果导出。

待100颗纳米颗粒全部统计完毕之后,点击result窗口,在菜单中选取save as进行保存,会得到一个XLS文件。



第五步:统计结果分析。

统计结果的分析我们还是采用origin来进行。

具体操作步骤如下:

a. 打开xls文件,将length这一列数据拷贝到origin中。


b. 选中该列,然后点击Origin菜单栏中Statistic-->Descriptive Statistic-->Frequency count;



c. 在弹出的窗口中可以选择统计的参数,包括最小值(minimum),最大值(maximum),增量(Incremen)等。


d. 设置好之后点击OK,可以得到下图所示的表格。


e. 选中其中的count一栏,然后做column图,并对坐标轴进行美化,得到上图所示的粒径分布图。


f. origin中如何求取平均值和标准差?

以粒径统计为例,在b步骤中选取该列后点击Origin菜单栏中Statistic-->Descriptive Statistic-->Statistics on column,在弹出的窗口中,可以看到平均值和标准差。


一般,粒径分布图中, 人们会把平均值和标准差列在分布图上,如下图所示。



至此,粒径统计的整个过程就结束了。有疑问?试一试吧,有什么不懂的可以留言讨论!


声明:这里分享的粒径统计方法并不是唯一的,也可能不是最优的,只是提供一种可行的方式,后期我们还会推出其他简洁的方式,敬请期待!




研之成理征稿要求:

 经多位朋友的热心提醒,我们对研之成理征稿进行详细说明,欢迎大家踊跃投稿!


主要内容包括:

1. 对某一篇或者几篇文献的解读,主要突出自己的理解,可以参考简单背后的不简单——浅谈郑南峰老师等人的Science, 一篇关于纳米晶生长的力作;

2. 对某位大牛课题组的研究内容进行分类整理总结,可以参考催化大师-K. P. de jong;

3. 对某个研究领域进行评述,或者对该领域内有哪些著名课题组进行总结整理,可以参考“以一当十”之神奇的单原子催化, 群雄逐鹿之电催化析氧(一)

4. 对某个仪器表征手段进行分享总结,突出自己对于该仪器的理解,从原理到应用跟大家分享整个表征手段,让大家真正了解这个表征手段,可以参考XRD系列和TEM系列:XRD从原始数据到图,TEM中如何正确制样和选择载网等

5. 对某类基础知识进行分享,比如多相催化的基本过程,要结合实际科研突出自身理解;

6. 针对某款软件进行系统分享,从入门到精通,紧密结合科研实际需求,可以参考Origin系列: 作图技巧无限,数据分析有道——数据拟合等;

7. 分享自己的科研心得,可以参考:我所理解的实验室生存法则;

8. 分享论文写作等相关方面的内容,可以参考:题好一半文——Science, Nature的论文标题是什么样子的?

9. 在公众号里面宣传课题组的研究工作,让更多的人能够了解课题组的发展情况,可以参考南京理工大学曾海波老师课题组:当量子点显示与照明遇上钙钛矿。

10. 其他科研相关的原创内容


体裁:word或者PPT都可以!


投稿请联系邹同学(QQ:337472528)或者陈同学QQ:708274),谢谢!我们也会帮助大家进行修改,和大家一起讨论怎样编排才是更好的方式,这也是一种学习成长的过程,不是么?


最后,真诚地希望大家能够在这个平台上展示自己,将自己的思想传递给更多的人。


注:研之成理是个纯公益平台,没有办法给到大家稿费,抱歉!如果真的有一天研之成理走上了商业化道路,那么所有的稿费我们也都会给大家补上。真诚真心,“研之成理”对人和对科研都是如此!




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