Digital Micrograph處理和分析TEM圖像

Digital Micrograph是一款用于電鏡圖像處理和分析的軟件，下面簡稱“DM”。

? 我們在使用軟件工具時(shí)，僅學(xué)習(xí)和記憶操作一般就可以滿足需要。最好還要了解一些軟件工具的原理，有利于我們應(yīng)對特殊情況、獲得新信息和發(fā)掘小技巧等。

??DM軟件的功能多樣，但是在圖片編輯方面的功能其實(shí)是和PPT、PS重疊的，而且不如PPT和PS。所以，我們往往用DM來分析TEM圖片（如：測量晶面間距、位錯(cuò)分析等，這是其他軟件通常無法做到的），而圖片編輯和呈現(xiàn)一般可以通過PPT或PS進(jìn)行。

? 這里所說的圖片編輯功能是指添加文字、添加圖形、局部放大、美化、裁剪、組合等。

? 下面將介紹Digital Micrograph 處理和分析TEM圖像的方法，介紹過程以“計(jì)算晶面間距”為目的，但是其中的圖像處理過程可以用于位錯(cuò)分析等。

一、打開圖片

打開Digital Micrograph軟件，初始界面如圖1所示。點(diǎn)擊File-Open（圖2），選擇待分析的TEM圖片，打開該圖片。TEM圖片需要為dm3格式、tiff格式或jpg格式。最好為dm3格式，可進(jìn)行的操作更多。

界面內(nèi)的各個(gè)小窗口可以自行拖動，放置在合適位置方便查看。

二、設(shè)置標(biāo)尺

1、如果打開的是dm3格式，就不需要自己設(shè)置標(biāo)尺，軟件會自動識別dm3圖像中的標(biāo)尺。

2、如果打開的是tiff格式或jpg格式，設(shè)置標(biāo)尺的操作如下：

在工具小窗口中，點(diǎn)擊標(biāo)尺的小按鈕（虛直線）。然后，在圖像中，用鼠標(biāo)按照圖片上的標(biāo)尺畫一條直線（兩端為綠色方塊的紅色虛線）。劃線時(shí)，按住Shif鍵可以使直線水平（或豎直或呈45°）。畫好的線可以用鼠標(biāo)拖移位置方便查看，或用鼠標(biāo)點(diǎn)住任一端綠色方塊，可以對線進(jìn)行略微調(diào)整，目的是使畫的線和原標(biāo)尺線長度相等。

點(diǎn)擊Analysis-Calibrate。在彈出的小窗口中，按照圖像上的標(biāo)尺大小輸入標(biāo)尺的數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊OK。例圖中的圖片為5 nm，所以單位處選擇nm，長度處輸入5。

三、測量晶面間距

1、如果放大倍數(shù)高且晶格條紋非常清晰，可以快速測量出晶面間距。

在工具小窗口中，點(diǎn)擊圖片的小按鈕。然后，在TEM圖像中，選擇晶格條紋清晰的待測區(qū)域，用鼠標(biāo)畫出一條垂直于晶格條紋的直線。會彈出一個(gè)新的小窗口Profile。

觀察Profile窗口的峰是否清晰分明。

如果Profile窗口的峰清晰分明，用鼠標(biāo)左鍵在Profile窗口中框選多個(gè)峰。選擇的峰一般10個(gè)以上，讀取該選擇框的長度，并數(shù)一下選擇的峰的數(shù)量，用長度除以峰的數(shù)量就得到晶格條紋的晶格間距。例圖中，我們選擇了10個(gè)峰，長度為3.54 nm，則晶格間距約為0.35?nm。

如果Profile窗口的峰不夠清晰分明，可以雙擊所畫的直線，會彈出一個(gè)小窗口，將寬度Integration width設(shè)置得更大，如改為60，點(diǎn)擊OK，此時(shí)會發(fā)現(xiàn)Profile窗口的峰變得更分明。

2、如果晶格條紋并不是很清晰，上述的快速方法難以準(zhǔn)確測量出晶面間距。因此，需要進(jìn)行圖像處理。下文介紹的圖像處理不僅可以更準(zhǔn)確地測量出晶面間距，而且可以得到進(jìn)行位錯(cuò)分析等。

DM進(jìn)行圖像處理是進(jìn)行傅里葉變換和反傅里葉變換，從而得到比原圖清晰的晶格條紋。

（1）在工具小窗口中，點(diǎn)擊虛線方框的小按鈕。然后，在圖像中，選擇我們需要分析晶格條紋的區(qū)域，按住Alt鍵的同時(shí)用鼠標(biāo)畫一個(gè)正方形框（四角為綠色方塊的紅色虛線框）。

畫框時(shí)，按住Alt鍵才可以得到正方形框，否則是長方形，無法進(jìn)行FFT。畫好的正方形框可以用鼠標(biāo)拖移位置，或用鼠標(biāo)點(diǎn)住任一端綠色方塊拖移，可以對框的大小進(jìn)行調(diào)整，目的是選擇合適的區(qū)域進(jìn)行分析，選擇時(shí)一般使選擇的晶格條紋數(shù)大于10，用于后面的計(jì)算。

（2）點(diǎn)擊Process-Live-FFT，進(jìn)行傅里葉變換，得到如圖9。右圖就是就是經(jīng)過FFT處理以后得到的FFT圖像，與框選區(qū)域直接相關(guān)。此時(shí)，如果用鼠標(biāo)拖動正方形框到不同位置，可以看到右圖的FFT圖像隨框選區(qū)域變化，從而我們可以選到一個(gè)FFT圖像更清晰的位置進(jìn)行分析，提高分析的精度，也可以找到FFT圖像不一樣的地方，表明存在不同的晶格條紋。

（例圖的晶格條紋單一）

（3）在工具小窗口中，點(diǎn)擊兩個(gè)圓球的小按鈕。在FFT圖像中，會出現(xiàn)兩個(gè)白色的圓球，用鼠標(biāo)調(diào)整白色圓球的位置和大小，使FFT圖像的兩個(gè)兩點(diǎn)剛好位于兩個(gè)白色圓球中央。

（4）點(diǎn)擊Process-Apply Mask。彈出的小窗口中，輸入值原本為5，無需改變，直接點(diǎn)擊OK。會彈出一個(gè)新的窗口，里面有兩個(gè)白色的亮圓。

（5）然后，點(diǎn)擊Process-Inverse FFT，進(jìn)行傅里葉變換，得到處理后的晶格條紋。反傅里葉變換的圖片里面的晶格條紋比原圖將會更加清晰。

（6）在工具小窗口中，點(diǎn)擊圖片的小按鈕。然后，在IFF圖像中，用鼠標(biāo)畫出一條垂直于晶格條紋的直線。會彈出一個(gè)新的小窗口。

然后在窗口中框選多個(gè)峰。選擇的峰一般10個(gè)以上，讀取該選擇框的長度，并數(shù)一下選擇的峰的數(shù)量，用長度除以峰的數(shù)量就得到晶格條紋的晶格間距。例圖中，我選擇了14個(gè)峰，長度為5.102 nm，則晶格間距約為0.36 nm。