Hệ thống phân loại và định danh vật liệu tự động (AMICS)

1. Một hệ thống thống nhất liên kết giữa hình ảnh (BSE, CL) và phân tích (EDS, microXRF) với điện tử tùy chỉnh để lập bản đồ khu vực lớn.

a. Có sẵn trên nhiều hệ thống SEM, từ hệ thống nhỏ gọn, hệ thống vonfram kích thước đầy đủ đến hệ thống phát xạ trường.

b. Mười chế độ đo sử dụng công nghệ thị giác máy tính và phân đoạn hình ảnh tốt nhất trong ngành.

c. Hệ thống quản lý dự án và các mẫu đo lường để thiết lập nhanh chóng.

d. Hình ảnh điều hướng toàn bộ bàn mẫu.

2. Phân loại hiệu suất cao để chuyển đổi hình ảnh thành bản đồ khoáng vật hoặc vật liệu định lượng.

a. Phân loại phổ đơn giản và mạnh mẽ với đối chiếu phổ và sơ đồ nhánh lọc/phân lớp phổ.

b. Phân loại phân cấp cho các quy trình phân loại nhiều bước.

c. Phân loại hiệu suất cao và xuất dữ liệu hàng loạt.

d. Hơn 40,000 phổ khoáng vật hoặc vật liệu trong một cơ sở dữ liệu toàn diện.

e. Nhóm lại để hiển thị thông tin quan trọng và loại bỏ các chi tiết thừa.

3. Định lượng kết quả để đưa ra quyết định tốt hơn.

a. Chuyển đổi hình ảnh thành dữ liệu với thành phần vật liệu, tính toán hàm lượng, kích thước hạt và phân bố kích thước hạt, phân bố mật độ, giải phóng khoáng vật theo diện tích hoặc bề mặt tự do, khóa khoáng, thu hồi cấp khoáng vật và hơn thế nữa.

b. Trực quan hóa và định lượng nguyên tố bằng cách cộng dồn các phổ có số đếm thấp để cải thiện tỷ lệ tín hiệu trên nhiễu, giới hạn phát hiện (LOD) và giới hạn định lượng (LOQ) tốt hơn.

c. Áp dụng định lượng không tiêu chuẩn hoặc dựa trên tiêu chuẩn cho từng loại vật liệu để định lượng khớp ma trận toàn bộ phép đo.

d. Trích xuất thông tin hạt, phân loại bằng các quy tắc và hiển thị dưới dạng thạch học hoặc loại vật liệu.

4. Báo cáo toàn diện và có thể tùy chỉnh hoàn toàn với bảng điều khiển và báo cáo tự động.

a. Tự động kết hợp các mẫu lặp và mẫu tách trong hệ thống quản lý hồ sơ.

b. Cập nhật kết quả tính toán vào tệp nhị phân di động sau mỗi lần phân loại mà không cần xuất bản hay xuất tệp.

c. Bố cục có thể tùy chỉnh để tự động cập nhật bảng điều khiển với bất kỳ biểu đồ hoặc bảng nào.

d. Tự động tạo báo cáo PDF với bố cục có thể tùy chỉnh hoàn toàn.

5. Định dạng tệp nguồn mở và bộ công cụ Python cho phát triển khoa học nâng cao. a. Tất cả các tệp nhị phân đều là nguồn mở, vì vậy người dùng giữ toàn quyền truy cập vào dữ liệu. b. Sử dụng bộ công cụ Python của chúng tôi để đưa dữ liệu vào khung dữ liệu Pandas cho bất kỳ công việc tùy chỉnh nào. c. Nguyên tắc dữ liệu F.A.I.R. với siêu dữ liệu có thể truy cập.

Nền tảng SEM AMICS là một hệ thống tích hợp, nghĩa là chúng tôi hợp tác chặt chẽ với các đội ngũ kỹ thuật tại cả Hitachi và Bruker để phát triển phần cứng độc nhất và được cấu hình đặc biệt, cũng như tối ưu hóa phần mềm AMICS cho nền tảng này. Gói phần cứng bao gồm:

• Hiển vi điện tử quét (SEM) áp suất thay đổi với buồng mẫu lớn.

• Các giá giữ mẫu độc nhất.

• Phổ kế tán sắc năng lượng (EDS).

• Bộ tạo quét chùm tia (scan generator) được cấu hình đặc biệt giúp tự động hóa chùm tia điện tử.

• Bộ xử lý tín hiệu EDS tiên tiến.

Nhiều dòng máy SEM của Hitachi High-Tech đã được tích hợp để vận hành cùng với AMICS như: FlexSEM 1000 II, SU3800, SU3900, SU5000, SU7000

Thu thập dữ liệu AMICS là một Hệ thống Thống nhất: Phần cứng được tích hợp đầy đủ bao gồm SEM, EDS, Bộ xử lý tín hiệu và Bộ tạo quét được thiết kế cho các giải pháp năng suất cao. Hệ thống có sẵn trên nhiều dòng máy từ SEM để bàn nhỏ gọn đến FE-SEM năng suất cao.

Trình thiết kế giá giữ mẫu AMICS cho phép nhập bất kỳ giá giữ mẫu SEM hiện có nào vào AMICS và người dùng có toàn quyền kiểm soát việc thiết kế giá giữ. Điều này cho phép bạn phân tích các hạng mục như lát cắt mỏng, mẫu đúc nhựa epoxy hoặc các tấm mài bóng. AMICS đi kèm với một loạt các giá giữ tiêu chuẩn có thể tương thích với hầu hết các loại giá giữ thương mại.

AMICS tự động hóa hoàn toàn quá trình thu thập dữ liệu. Công nghệ này cho phép đưa ra quyết định độc lập để tối ưu hóa việc thu thập dữ liệu dựa trên điều kiện của mẫu. AMICS tự động hóa việc di chuyển bàn mẫu và thu thập hình ảnh cho từng khung hình. Hệ thống tách nền dựa trên dải BSE, sau đó đặt các điểm phân tích EDS dựa trên công nghệ thị giác máy tính. Sau khi dữ liệu EDS được thu thập, hệ thống có thể sử dụng tính năng đối chiếu vật liệu hoặc thông tin nguyên tố để tối ưu hóa việc thu thập dữ liệu cho các pha cụ thể do người dùng xác định.

AMICS có 10 chế độ đo lập bản đồ khu vực rộng.

Phân loại

AMICS sở hữu một hệ thống phân loại toàn diện và sâu rộng, sử dụng các đặc điểm hình ảnh, đặc điểm phổ và đối sánh phổ để tạo ra các bản đồ phân loại màu giả. Bản đồ này sau đó có thể được định lượng để chuyển đổi thông tin hình ảnh thành thông tin quan trọng cho nhiệm vụ nghiên cứu. Một số tính năng quan trọng bao gồm:

• Phân loại tự động: Tự động hóa nhiệm vụ nhận dạng và phân loại khoáng vật tẻ nhạt. Thuật toán đối sánh phổ toàn diện tốt nhất của AMICS cung cấp kết quả khớp nhất với danh sách các phổ tham chiếu. Việc đối sánh có thể được tùy chỉnh thêm bằng các quy tắc phân loại phổ được thiết lập trong các bước Spectrum Tree (Phân loại phổ) và Touch-up (Chỉnh sửa).

• Phân loại Hạt: Áp dụng phân loại dựa trên quy tắc để phân loại sâu hơn các hạt và mẫu vụn. Điều này cho phép hệ thống báo cáo không chỉ về thành phần khoáng vật hoặc vật liệu, mà còn về thạch học hoặc loại vật liệu.

• Làm việc ngoại tuyến: Quy trình AMICS có thể được cài đặt trên một hệ máy tính tách biệt với kính hiển vi điện tử quét (SEM), giúp giải phóng tài nguyên và cho phép sử dụng máy tính được tối ưu hóa cho tính toán hiệu năng cao. AMICS đi kèm với một giấy phép ngoại tuyến và có thể mua thêm. Hãy liên hệ để biết mức giá ưu đãi khi trang bị cho các phòng máy tính phục vụ giảng dạy và nghiên cứu của sinh viên.

AMICS sử dụng phương pháp đối sánh phổ toàn diện tốt nhất (WSBM), trong đó mỗi mẫu chưa biết được so sánh với mọi phổ tham chiếu và một "khoảng cách phổ" sẽ được tính toán. Các phổ được coi là khớp khi khoảng cách phổ nằm dưới ngưỡng thiết lập. Đây là cách tiếp cận quen thuộc từ nhiều hệ thống khoáng vật học tự động. AMICS cải tiến phương pháp này bằng một hệ thống phân loại phân cấp độc đáo, nơi các tiêu chuẩn có thể được nhóm theo mức ưu tiên: cao, bình thường và thấp. Trong mỗi lớp, tất cả các nhóm và tất cả các phổ đều được khớp bằng WSBM. Tuy nhiên, các kết quả đã khớp ở mức ưu tiên cao hơn sẽ không bị so khớp lại bởi mức ưu tiên thấp hơn, cho phép một cách tiếp cận toàn diện hơn.

Sau khi so khớp, các bước phân loại bằng cây phổ hoặc các bước chỉnh sửa có thể được sử dụng để phân loại sâu hơn và chia nhỏ các danh mục. Điều này tạo ra một quy trình phân loại toàn diện có khả năng đặc trưng hóa ngay cả các pha khó phân biệt như oxit sắt hoặc vật liệu hoạt tính điện cực dương của pin (CAM).

Cây phổ cho phép phân loại chi tiết, bao gồm cả việc sử dụng các bước so khớp trước đó làm dữ liệu đầu vào. AMICS có thể có số lượng không giới hạn các bước so khớp chuyên dụng, chẳng hạn như bước được thiết kế để xác định các khu vực có hàm lượng hữu cơ cao, được thể hiện như hình ảnh dưới đây.

Định lượng

AMICS thu thập và lưu trữ phổ EDS để cho phép định lượng đầy đủ. Người dùng có thể thiết kế và áp dụng bất kỳ phương pháp định lượng dựa trên tiêu chuẩn hoặc không dựa trên tiêu chuẩn nào trong Bruker ESPRIT bên trong AMICS, đồng thời chỉ định một phương pháp khớp nền cụ thể cho từng loại vật liệu.

Với AMICS, bạn có thể:

• Cộng dồn và định lượng một phổ tham chiếu hoặc một siêu phổ tổng hợp — bao gồm tất cả các tia X được xác định là vật liệu mục tiêu — nhằm cung cấp các giá trị thành phần nguyên tố chính xác nhất có thể.

• Xem bản đồ nguyên tố dưới dạng tổng số đếm, số đếm thuần (nguyên tố sau khi trừ nền), hoặc giá trị định lượng (Qmap).

• Xem sự phân bố nguyên tố theo từng phân đoạn, hạt hoặc mẫu vụn để quan sát các giá trị nguyên tố ở cấp độ có ảnh hưởng lớn nhất đến quy trình của bạn.

• Chỉ định một phương pháp định lượng cho từng loại vật liệu, bao gồm các phương pháp hiệu chỉnh theo tiêu chuẩn, để đạt được kết quả định lượng khớp nền chính xác nhất có thể.

• Cộng dồn và định lượng phổ từ các hạt bằng một trong bốn phương pháp do người dùng chỉ định, bao gồm khả năng loại trừ các phổ ở vùng rìa của hạt.

• Sử dụng các bộ lọc để xác định các điểm cụ thể cần định lượng hoặc xuất dữ liệu các điểm và định lượng nguyên tố chính để phân tích chuyên sâu hơn trong LA-ICPMS hoặc EPMA.

Lập báo cáo

Công cụ báo cáo mới của AMICS, AMICS Reports, cung cấp sự linh hoạt cần thiết để đáp ứng các thách thức về báo cáo hoặc bảng điều khiển cụ thể của bạn. Công cụ dữ liệu AMICS có thể đọc tệp kết quả nhị phân AMICS, tệp kết quả JSON, định dạng MDB lịch sử từ MLA, bất kỳ tệp CSV nào hoặc kết nối với các nguồn dữ liệu từ 15 loại cơ sở dữ liệu. Công cụ báo cáo bao gồm những tính năng dưới đây:

• Linh hoạt không giới hạn trong bố cục mẫu báo cáo với bảng, biểu đồ, văn bản, logo, rich text, mã vạch, mục lục và nhãn thông minh.

• Điền thông tin vào mẫu từ các thí nghiệm đơn lẻ hoặc kết hợp nhiều thí nghiệm thành một báo cáo tổng hợp.

• Tự động hóa việc tạo báo cáo trên nhiều thí nghiệm đã chọn và tự động kết hợp các phần chia.

• Xuất dữ liệu dưới dạng PDF, HTML, Microsoft XLSX, DOCX hoặc các định dạng hình ảnh.

Công cụ bảng điều khiển cho phép tạo các bảng điều khiển tùy chỉnh với bất kỳ sự kết hợp nào của bảng, biểu đồ, mặt số hoặc bản đồ với:

• Tự động kết hợp các phần chia, tiêu bản và mẫu để xem các hợp phần dựa trên phần trăm trọng lượng hoặc các mẫu lặp lại.

• Xuất các tiện ích hoặc toàn bộ bảng điều khiển dưới dạng PDF, hình ảnh hoặc Microsoft Excel.

• AMICS tự động cập nhật kết quả tính toán sau khi phân loại mà không cần xuất bản hay đẩy dữ liệu. Kết quả được hiển thị ngay lập tức trên bảng điều khiển.

Tất cả các tệp AMICS có thể được truy cập bằng gói Python AMICS Terrarium, giúp đưa dữ liệu thô hoặc kết quả tính toán của AMICS vào một DataFrame của Python Pandas. AMICS cũng cung cấp khả năng tương thích tệp sau:

• Định dạng kết quả nhị phân nguồn mở với tài liệu được công bố để truyền tải dữ liệu gọn nhẹ và linh hoạt.

• Xuất dữ liệu JSON định dạng người đọc có thể hiểu được để truy cập lâu dài bất kể định dạng tệp.

• Xuất dữ liệu thô SQLite nguồn mở để lưu trữ.

• Truy cập dữ liệu cũ ở định dạng Microsoft Access MDB.