ImageJ ja metallografia juha.nykanen@tut.fi 19.2.2011 versio 1 Asentaminen Ohjelman voi ladata vapaasti webistä (http://rsbweb.nih.gov/ij/) ja siitä on olemassa versiot eri käyttöjärjestelmille. Suurimmalle osalle käyttäjistä sopii parhaiten valmiiksi käännetty asennuspaketti http://rsbweb.nih.gov/ij/download/win32/ij144-jdk6-setup.exe Asenna myös mikroskopian lisäpala (MBF ImageJ for Microscopy Collection by Tony Collins) http://rsbweb.nih.gov/ij/plugins/mbf-collection.html Projektin sivujen kautta löytyvät myös lähdekoodit ja versiot muille käyttöjärjestelmille. Osa tämän ohjeen tekemisessä käytetyistä tiedostoista löytyy osoitteesta: http://butler.cc.tut.fi/~juhan/imagej/ Mittakaavan määrittäminen Avaa kuva mittajanasta ImageJ:ssä (File > Open). Piirrä kuvaan viiva, minkä avulla määritetään tunnettu etäisyys. Suurenna tarvittaessa vuorotellen viivan molemmat päät ja aseta päät tarkasti paikalleen. Löydät viivan pituuden kohdasta Analyze > Measure. Normaalisti mikroskooppien mittajanoissa on 100 pystyviivaa yhden millimetrin matkalla eli kahden pystyviivan väli on 10 mikrometriä. Tässä esimerkissä mittajanasta on näytetty 400 mikrometrin matka. Mittakaava asetetaan kohdassa Analyze > Set Scale. Kohtaan Distance in pixels tulee automaattisesti piirtämäsi viivan pituus, kohtaan Known Distance todellinen pituus, Pixel Aspect Ration on yleensä 1 (voit tarkistaa vertailemalla eri suunnassa kuvattua mittajanaa) ja Unit of Length on todellisuuden pituuden yksikkö. ImageJ käyttää
mikrometrin tunnuksena yhdistelmää um. Tällöin mittajanassa näkyy yksikkönä m. Oheisessa kuvassa on tässä esimerkissä käytetyt arvot. Jos valitsit kohdan Global, ohjelma käyttää samaa mittakaavaa myös muissa kuvissa. Sulje mittajanan kuva ja avaa se uudestaan. Jos avatussa kuvassa on eri mittajana, ohjelma antaa varoituksen. Poista valinta kohdasta Disable Global Calibration. Lisää kuvaan suurennoksen osoittava mittajana kohdasta Analyze > Tools > Scale Bar. Tarkista että mittajanan pituus vastaa kuvan viivoja. On hyvän tieteellisen tavan vastaista esittää kuvia ilman mittajanaa. Joskus mittajana saattaa hankaloittaa kuvan analysointia. Tällöin kuvasta tallennetaan kaksi versiota. Toinen ilman janaa ja toinen janan kanssa.
Pallografiitin koko ja muoto Avaa pallografiittivaluraudasta otettu kuva ja määritä sille mittakaava samalla objektiivilla otetusta mittajanan kuvasta. Mittajanan voi lisä vasta lopuksi, sillä se häiritsee analyysiä. Kynnystä kuva Image > Adjust > Threshold. Tavoitteena on että vain grafiittipallot on korostettu punaisella värillä. Jos tämä ei ole mahdollista, ota uusi kuva. Tässä esimerkissä on keskellä pienimäärä muitakin faaseja kuin pallografiittia. Tästä aiheutuu virhettä lopullisessa analyysissä. Kuvasta mitataan jokaisen kynnystetyn partikkelin ala (Area) ja kehä (Perimeter). Tarvittavat suureet valitaan kohdasta Analyze > Set Measurements.
Analysoi kuvan objektit Analyze > Analyze Particles. Käytä ensimmäisellä kerralla seuraavia arvoja Tarkista ettei analyysissä on ylimääräisiä alueita kuten oheisen kuvan partikkelit 58, 59 ja 64. Ylimääräisistä partikkeleista pääsee eroon muuttamalla kentän Size ( m^2) arvoja. Varmista kuitenkin että et poista grafiittipalloja.
Etsi kaikkien aukeavien ikkunoiden seasta Results ikkuna. Toista mittaus uudelle kuvalle kunnes Results ikkunassa on vähintään 500 tulosta. Tallenna tulokset tiedostoon kohdasta File > Save As. Avaa tiedosto taulukkolaskenta ohjelmaan. Laske jokaiselle partikkelille tunnusluvuksi sen ympyrän halkaisija jolla on sama pinta-ala kuin partikkelille. Kirjoita F2 soluun yhtälö =SQRT(4*B2/PI()) ja paina rivinvaihtoa. Tee hiiren vasemmalla painikkeella kaksoispainallus F2 solun oikean alakulman päällä. Excel kopioi kaavan taulukon alareunaan asti.
Kirjoita G2 soluun luku 1 ja G3 soluun yhtälö =G2+1. Kopioi kaava taulukon loppuun. Etsi sarakkeen F maksimi lukuarvo ja poista sitä isommat luvut sarakkeesta G. Tee halkaisijoista histogrammi kohdasta Tools > Data Analysis > Histogram. Kohtaan Input Range valitaan sarakkeen F kaikki luvut. Kohtaan Bin Range sarakkeen G kaikki luvut. Valitse myös kohta Chart Output Tee sarakkeeseen C histogrammin vaaka-akselille luokkien ylä- ja alarajat. Automaattisen muotoilun saa pois syöttämällä tiedon muodossa 5-10. Laske sarakkeeseen D kunkin luokan osuudet ja piirrä kuvaaja kohdasta Insert > Chart > Column. Muokkaa kuva järkevän näköiseksi. Lisää taulukkolaskenta tiedostoon yksi kynnystetty mikroskooppi kuva. Älä unohda mittajanaa.
Kovuusmittaus Avaa kovuusmittauksesta otettu kuva ja määritä sille mittakaava. Suurenna mittausjälki mahdollisimman suureksi ja piirrä siihen kaksi janaa kulmasta kulmaan. Janojen pituudet löytyvät kohdasta Analyze > Measure. Huomaa, että tiedot eivät päivity avoinna olevaan Results ikkunaan. Kopio tulokset taulukkolaskentaohjelmaan (Results ikkuna > Edit > Copy) ja laske kovuus yhtälöllä HV = 1,854*m/(d1/2000+d2/2000)^2, missä m massa, d1 ensimmäisen halkaisija pituus ja d2 toisen halkaisijan pituus. Tässä esimerkissä on mitattu alumiinin 7075 T6 kovuus 3 kg painolla ja saatu tulokseksi 182 HV3.