干货 | SEM二维相面积和尺寸分析教程

介绍：

Image J 图像分析软件是美国国家心理健康研究所(National Institute of Mental Health)开发的免费科学图像分析工具，之前被广泛应用于生物学研究领域，从未被应用于材料相面积分析。

笔者在实际操作中发现，这款软件可以轻松处理SEM图像，从而得到二维相面积大小，不同相的实际尺度，相数量等等。但是由于软件限制，目前本款软件最适用于两相结构。

通过操作 Image J 软件，我们可计算选定区域内分析对象，进而得到一系列几何数据。这些几何分析数据包括：长度、角度、周长、面积、长轴、短轴、圆度、最佳椭圆拟合、最小外接矩形拟合以及质心坐标等【1-3】。

问题1：图一中可见明显两相结构-Bright phase and Dark phase,如何得到两相的比例？

相信很多童鞋看到了问题一就会愣住，因为bright phase和dark phase分布的区域非常多，而且相互交叉，印象中好像没有哪款软件可以直接快捷的得到两相的面积比，会PS的同学可以使用魔棒工作，一点点抠图，模糊的估算一下大致的比例，但是相信工作量会异常的大。

当遇到这种情况时候我们的image J软件就有用武之地了。

问题2：求图二中白色相的实际面积以及最长距离。

这个问题其实不难解决，图中已经有了实际的比例尺，求白色相的最长距离，最笨的方法可以用尺子量，就能得出来。但是如何求得实际面积？因为白色相的形状非常不规律，常规方法根本无法计算。

这时候，不要着急，我们可以用image J 软件。

首先我们需要安装image J软件，由于这是一款免费的软件大家可以直接从官方网站下载：https://imagej.nih.gov/ij/，具体的安装流程非常简单，跟着软件安装提示，一步一步的操作即可。

不过当大家发表论文的时候千万记得引用相关文献哦，毕竟免费的软件需要我们大家的支持和鼓励。下面我们直接言归正传的开始解决我们的两个问题。

问题1解决步骤：

（1）首先我们要将SEM图片的白边和上下面的文字全部删掉，这里我们可以用到很多中软件，可以用PS，可以用系统自带的作图工具，甚至可以用美图秀秀。

（2）将裁剪后的图片载入image J 软件。点击open选项，进而载入图片。

（3）这时候我们会看到如下图的显示，最上面的长条叫做TOP BAR，也就是工具栏，工具栏里面有各种画图形，画直线的工具；最下面的图片显示区域，显示了图片的大小。

（4）这时候我们选择image选项-type-8bit或者16bit。这样我们就能得到灰度图片，意味着图片将会以黑白两色显示，这样会便于我们快速分析两相。

（5）这时候我们选择image选项-adjust-threshold选项，设置阈值，我们能发现图中的所有白色相全部变成了红色。

（6）这时候我们发现了白色相已经全部被标记成了红色。

（7）这时候我们选择analyze-analyzeparticles 选项。

（8）我们将看到如下图的操作窗口，由于我们只需要得到两相的比例，所里我们不需要真实的尺寸，我们只需要如下图勾选选项。

（9）点击OK后我们会得到Summary结果框，从框中我们很容易就防线白色相的二维尺度的相面积为27.028%，那我们就能推断出黑色相的二维尺度的面积为100-27.028%=72.972%。

（10）假如你想知道每一块相的面积大小，你可以在第8步时候同时勾选ADD to Manager选项。

（11）这时候我们就能从ROI表中找到每一个编号的相面积大小以及比例。但是如果有很多相并且十分具体，统计上会存在一点误差，并且是软件自行查找。

看到了问题一的解决过程，大家知道了问题二该如何解决吗？实际上我们可以用相同的思路来解决问题二，那么我就将问题二作为一个作业留给大家，也可点击下方二维码进入我们的工程专业群进行讨论，好多志同道合的小伙伴在等着你。

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不要错过

下期我会继续分享问题二的解决思路，欢迎大家继续关注。

参考文献：

1.毕利东，张斌，潘继花．运用Image J软件分析土壤结构特征：土壤，2009：4 l(4)：654-58

2. T. Collins, ImageJ for Microscopy. BioTechniques, 43,S25-S30. http://dx. doi. org/10.2144/000112517, (2007).

3. M.D. Abràmoff, P.J. Magalhães, S.J. Ram, Image processing with ImageJ,Biophotonics international, 11 (2004) 36-42.

• 雨中专栏

作者简介：雨中，加国工科博士男，才高德好素养佳。偶尔做点小实验，思想敏锐人人夸。踏实奋进写论文，至今已得十多篇。交友广泛爱分享，微信日日朋友圈。

目前主要从事固态储氢合金，复杂氢化物储氢材料的制备以及储氢性能改良。在国内外期刊发表SCI论文8篇，授权发明专利2项，实用新型专利1项。

来源 | 雨中 特约投稿发布

供稿 | 学术咖材料学版

编辑 | 小咖咖