图像分析用于粒子大小和形状的量化,包括粒子方向的重要性

图像分析作为粒度和形状信息的量化的技术已经存在了许多年。到的数字图像分析简单的措施,如费雷特和Martin的卡钳直径出现以前被用于分类粒径,以及这些措施简单比率可以用来描述颗粒形状。

卡尺测量问题

然而,从图1中可以看出,这些简单的卡尺测量显示了在二维视场中粒子方向的变化。

例子的方差可能与简单的卡尺测量,如Feret

图1所示。方差可能用简单的卡钳的措施,如费雷特水平(FH)和费雷特垂直(FV)的直径的示例。

数字图像分析

With the advent of digital image analysis these calliper measures have increased in robustness as principal axis transformation has allowed the maximum and minimum Feret’s diameters to be easily found, and shape descriptors based on a central moment have been developed, so removing the 2- dimensional orientation dependence.

这导致了这样一种情况,即我们现在有一套健壮的2维颗粒形状和大小因子可用来帮助我们分配颗粒系统的形态描述。

动态图像分析

近年来,计算机处理能力的提高导致了静态和动态图像分析仪器的出现,这些仪器能够快速地对成千上万个粒子中的10或100进行分类。欧洲杯猜球平台这使得用于确定粒子形态的图像分析,从可能只分析100个粒子的定性技术,转变为产生统计有效数据的定量技术。欧洲杯猜球平台

这两种仪器的例子是Malvern Panalytical公司的PharmaVision 830(静态)和Sysmex公司的FPIA-2100(动态)。

粒子取向

图2说明了落在表面的粒子将采用其最稳定的机械状态的原理。欧洲杯猜球平台这意味着他们将向观察者展示他们最大的区域,因此他们的最长和第二最长维度(当将结果与其他技术进行比较时很有用,比如筛选第二最长维度是否适用)。

粒欧洲杯猜球平台子将采用它们在机械上最稳定的状态。

图2。粒欧洲杯猜球平台子将采用它们在机械上最稳定的状态。

简化形状评估

这是有利的,因为它极大地简化了的形状的评估和广大形状目前通常使用的因素已经通过评估颗粒开发作为在这种条件下给出的二维投影。欧洲杯猜球平台

用动态图像分析仪的出现颗粒可能不得不采用在3维任何取向的能力。欧洲杯猜球平台

杆状的粒子欧洲杯猜球平台

杆状的粒子。

图3。杆状的粒子。

如果我们考虑在图3中这种类型的颗粒具有2种相似的尺寸(宽度和厚度)和一个不同的尺寸(长度)所示的棒状粒子。

因此,可以存在许多2维的形状和尺寸到检测器依赖于粒子是如何在三维空间定向的;一些可能性示于图4中。

在三维空间中以不同方向显示的棒状粒子。

图4。在三维空间中以不同方向显示的棒状粒子。

棒状颗粒定向控制的重要性欧洲杯猜球平台

在图像分析软件中,这一粒子不受方向控制,其大小和形状分布如图5所示。

如可以从在粒子取向引线在图5中所示的分布,方差被视为一个复杂的形状,并且为这个最简单的粒子系统的粒度分布,组成,因为它是纯粹的单分散分布的。这种情况甚至会为这种粒子的多分散分布更加复杂。欧洲杯猜球平台

不同取向的棒状颗粒的圆度(上)和直径(等效圆形面积)分布图如图4所示。欧洲杯猜球平台实际的分布应该是一个单峰-在这些分布的最大尺寸和最低圆形。

图5。不同取向的棒状颗粒的圆度(上)和直径(等效圆形面积)分布图如图4所示。欧洲杯猜球平台实际的分布应该是一个单峰-在这些分布的最大尺寸和最低圆形。

粒子能够根欧洲杯猜球平台据粒子的方向产生无限数量的大小和形状值。如果系统采用再循环或不能确保所有颗粒都集中在焦点上,则这种影响将会加剧。欧洲杯猜球平台

控制方向

因此,很明显,要为不对称粒子生成有效的、有意义的数据,定向需要严格控制。欧洲杯猜球平台

PharmaVision 830

PharmaVision 830控制颗粒方向,因为粉末要么分散在玻璃载玻片上干燥,要么分散在玻璃载玻片上的油中;无论哪种方式,粒子的方向都是确定的,因为粒子将采用它们最稳定的机械方向。欧洲杯猜球平台这也有额外的好处,确保粒子保持在一个相对恒定的焦点平面,消除了对失焦抑制算法的需要。欧洲杯猜球平台

Sysmex fpia - 2100

希森美康FPIA-2100是一个动态的图像分析系统,该系统还确保颗粒被良好地取向,并保持聚焦的窄平面内。欧洲杯猜球平台该FPIA-2100通过采用专利的流体动力学聚焦系统实现这一点;这在图6中示出。

通过FPIA-2100所用的流体动力学聚焦系统的图示。

图6。通过FPIA-2100所用的流体动力学聚焦系统的图示。

水动力聚焦

在流体动力聚焦中,样品流被注入两个鞘流之间;这导致样品流变窄并变得平面。因此,样品流被保留在仪器的焦点平面上,而流动中的粒子将自然地与它们朝向检测器的最大区域对齐,从而确保粒子方向一致。欧洲杯猜球平台

测量过程中的粒子取向

在FPIA- 2100的测欧洲杯猜球平台量过程中捕获的粒子的例子,图7,充分说明了在测量过程中发生的粒子方向。

在FPIA- 2100上测量的玻璃棒粒子的例欧洲杯猜球平台子。注意,即使是最小的和最低的长宽比的粒子,排列也是一致的。欧洲杯猜球平台

图7。在FPIA- 2100上测量的玻璃棒粒子的例欧洲杯猜球平台子。注意,即使是最小的和最低的长宽比的粒子,排列也是一致的。欧洲杯猜球平台

这种向检测器呈现一致粒子方向的能力极大地简化了图像分析,并允许粒子形状和大小的趋势易于识别,并在相关样品之间进行比较。

为了说明这一事实,图8显示了pharavision 830上棒状颗粒的分析结果。欧洲杯猜球平台增大粒径和减小圆度之间的趋势是明显和明确的。

棒状材料的颗粒直径与圆度的三维图。趋势表明,随着直径的增大,圆度相应减小,说明颗粒宽度固定,颗粒长度增大。

图8。棒状材料的颗粒直径与圆度的三维图。趋势表明,随着直径的增大,圆度相应减小,说明颗粒宽度固定,颗粒长度增大。

如果没有一致的粒子方向,图8中观察到的趋势即使没有完全消失在统计噪声中,也不会那么明显。

结论

当今分析人员可用的大多数形状描述符都是从机械稳定方向下的三维颗粒/特征的二维研究发展而来的。欧洲杯猜球平台

粒子方向的差异将导致数据质量和再现性的降低。图像分析技术相对于传统的集成表征技术的主要优势是对形状和尺寸特征差异的敏感性。为了防止统计噪声降低这种灵敏度,需要某种粒子方向一致的方法。

这些信息已经从Malvern Panalytical提供的材料中获得,审查和改编。欧洲杯足球竞彩

有关此来源的更多信息,请访问马尔弗恩帕尼特

引用

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    莫尔文Panalytical。(2019年09月03日)。图像分析的定量颗粒大小和形状,包括重要性粒子取向的。AZoM。从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=2841检索2021 6月22日。

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    莫尔文Panalytical。“用于粒子尺寸和形状量化的图像分析,包括粒子方向的重要性”。AZoM.6月22日2021年

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    莫尔文Panalytical。“用于粒子尺寸和形状量化的图像分析,包括粒子方向的重要性”。AZoM。//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=2841。(2021年6月22日生效)。

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    莫尔文Panalytical》2019。图像分析用于粒子大小和形状的量化,包括粒子方向的重要性.AZoM, viewed June 22 2021, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=2841。

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