土的SEM下的孔隙率如何计算

代价太高，需要3D技术，也就是层层计算。 土壤的某一个截面的孔隙率是非常好计算的，但体积分数就很难，只能切片，照相，然后3D拟合，最后计算出精确地孔隙率。

如果对于微观结构不必要了解，用其他方法更简单使用。

方法/步骤

双机打开Image -Pro Plus软件，一般选择complete即可

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打开软件后会跳出一个不相关的界面直接退出即可

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接着点击file按钮打开你的照片

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打开照片后可能发现照片有点小，这时候转动滚轮后，再点击放大按钮即可放大。

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在调整到适度大小之后，点击Measure按钮下的count/Size

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点击Select ranges按钮后，出现如图所示小钢笔按钮，点击小钢笔按钮，在你的1图片中单击空隙位置。若孔隙过大或过小可以调整钢笔的大小，将3x3改成1x1或者5x5.选取好如图所示。

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如需要黑白图，可点击夏凡凡new mask即可保存，如图所示。

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回到count界面。点击measure下拉栏中第一项Select measurements。选择Per area按钮即为所选区域比上全部区域数值。

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回到count界面点击count按钮即开始计算。

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最后点击view按钮下的statistics按钮，及跳出所有计算数据，红圈区域即为计算的孔隙率。

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以医用钛合金棒(Ti-6A1-4V)为基材,采用精密机床于Ti-6A1-4V合金棒两侧分别开出呈180°对称的纵行凹槽(深：1.5mm,宽：2.5mmm),砂纸逐级打磨去掉机械加工所不可避免的表面氧化层,超声清洗后烘干备用。在钛合金棒的纵形凹槽内预敷混合粉末涂层,混合粉末以平均粒径80nm的纳米级钽金属粉末为主,其中混入质量分数0.02%的TiH12粉末以增加孔隙率。利用先进的激光快速成型技术,在氩气保护下于钛合金棒两侧的对称凹槽中熔覆纳米级钽金属粉末梯度涂层。熔覆完成后超声清洗并吹干。采用PHILIPS公司的x pertpro型X射线衍射仪(实验条件为：Cu-Ka-入辐射,入=1.5406nm,管电压40kV,管电流150mA,扫描速度8°/min)对纳米钽涂层及纳米Ta-Ti合金化层进行成分分析。由广东省有色金属研究院测试中心提供显微维氏硬度计来测量Ti合金基体、纳米Ti-Ta合金化层和凹槽内纳米Ta涂层的显微硬度。配备X射线能谱仪(INCA ENERGY350)和电子背散射衍射仪(INCA Synergy EBSD)的扫描电镜由广东省有色金属研究院测试中心提供,用以观察纳米Ta涂层表面及Ti-Ta合金化层的表面形貌并分析涂层及合金化层的成分,工作电压为20kV,扫描前用碳吸收表面电子,尽可能减少样品表面电子对观察结果的影响。通过Image J图像分析软件计算求得纳米钽涂层的孔隙率,其分析过程主要包括图像导入、图像预处理以消除干扰和减噪、设定灰度、图像二值化、数据处理和测定结果等步骤,以孔隙占据整个涂层面积的比例反映涂层的孔隙率。将Ta-Ti合金棒以普通线性切割机分成规格为15.0mm×5.0mm的小型试件,以凹槽内没有通过激光熔覆获得纳米Ta的Ti合金试件为II组,熔覆有纳米Ta涂层的Ti合金试件为I组,砂纸逐级打磨去掉表面氧化层,超声清洗后烘干。应用线性精密切割机(广东省华南理工大学材料平台提供)将其切割为规格为2.0mm×5.0mm的圆片型试件以备试验(两组皆n=6)。将两组试件与MC3T3-E1细胞(小鼠前体成骨细胞)于24孔板中共同培养,加设孔内只有细胞培养液的为空白对照组(无试件)。扫描电镜(SEM)下观察1h和3h后试件表面细胞的粘附状态及数目,CCK-8试剂盒检测1d、3d、7d时MC3T3-E1细胞的增殖能力,将接种细胞的两种试件放于诱导培养基中,诱导培养7d、14d、21d后通过检测碱性磷酸酶(ALP)的活性来分析细胞向成骨细胞的分化情况。用SPSS20.0软件进行两样本t检验,检验标准为α=0.05。 结果：扫描电镜下涂层表面呈粗糙多孔状,这种结构为组织液在涂层表面存留和细胞粘附生长提供了有利条件。涂层表面有明显的高温熔融烧结痕迹,孔隙为按照预设的纳米Ta金属粉末空间排列进行激光熔覆所形成的,混合在纳米Ta金属粉末中的TiH2在熔覆过程中分解成H2逸出亦增加了孔隙率。孔隙直径在100-200um之间。整个截面分为基体、合金化层及Ta金属层三个层次,合金化层厚度约为300um,在组织结构上分为熔化区、结合区、热影响区。能谱仪分析结果与XRD物相分析结果相吻合,纳米Ta层主要成分是Ta,纳米Ta-Ti合金化层主要成分则为生物金属Ta和医用钛合金Ti-6A1-4V两者的结合,基体则主要为Ti合金(Ti-6A1-4V).由于涂层中不同部位成分、温度及冷却速度不同使初生相呈树枝状、块状、花瓣状及颗粒状等多种形态,实现了涂层与基体良好的冶金结合。扫描电镜下观察到纳米Ta涂层MC3T3-E1细胞是以大小不一的多个突触样结构粘附于试件表面,而Ti合金试件表面黏附细胞则呈球形接种1h后,在未激光熔覆的钛合金试件和纳米钽柱嵌入式钛合金试件上所黏附的细胞数相近3h后在纳米钽柱嵌入式钛合金试件上的细胞数显著增加。MC3T3-E1细胞数量在所有试件上都随时间而有所增长。培养后1d,两组试件相较于空白对照组无明显差异。细胞在培养3d后呈快速增殖状态,两组细胞相较于对照组开始有统计学差异(P<0.05),但Ⅰ组与Ⅱ组相比差异不明显。7d后细胞增殖趋于平缓,新型纳米钽-钛合金试件对细胞增殖的促进作用明显优于纯钛合金试件组(P<0.05)。ALP检测结果显示,7d时虽然Ⅰ组较Ⅱ组ALP活性有所提高,但并无统计学差异(P>0.05)14d和21d后,Ⅱ组ALP活性明显高于Ⅰ组(P<0.05)。 结论：采用激光熔覆技术成功地实现了生物金属钽和医用钛合金的冶金结合,并使其拥有良好的表面结构和性能。纳米钽柱嵌入式钛合金比单纯医用钛合金对MC3T3-E1对小鼠胚胎前体成骨细胞的黏附、增殖、分化有更为显著的促进作用,表明与单纯医用钛合金相比,纳米钽柱嵌入式钛合金有更好的生物相容性。为进一步研究纳米钽柱嵌入式钛合金的界面骨整合性能提供了良好的

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