디지털 현미경을 사용하여 파괴된 금속 표면 분석

파괴된 금속 표면

프랙토그래피

프랙토그래피(Fractography)는 금속 구조에서 파괴의 원인을 파악하기 위해 사용되는 분석 기법입니다. 이 방법에서는 파괴 표면의 딤플 및 슬립 분석을 사용하여 파괴 원인이 부식 피로, 응력 부식 또는 피로, 취성, 연성 또는 크리프로 인한 응력 파괴인지 파악합니다. 일반적으로 파단 방향을 결정하여 금속 부품이 견딜 수 있는 응력 및 하중의 양에 대한 유용한 정보를 제공합니다.

인프라가 계속 노후화되고 품질 관리 문제가 여러 문제를 야기하면서 프랙토그래피의 중요도가 점차 높아지고 있습니다. 광학 현미경이나 디지털 현미경은 분석을 위한 고품질 이미지를 캡처하는 데 사용되는 필수 프랙토그래피 도구입니다. 하지만, 파괴된 표면은 모양이 복잡하여 현미경을 사용한 검사가 어렵습니다.

현미경을 사용하여 파괴된 금속 표면을 검사하는 데 따른 4가지 과제

넓은 면적의 파단면 관찰

분석을 시작할 때 검사자는 가능한 한 가장 넓은 시야로 표면을 관찰하여 손상 원인을 찾습니다. 한 가지 해결책은 여러 이미지를 결합하여 하나의 큰 이미지를 만드는 스티칭 기능을 사용하는 것입니다. 그렇지만 품질이 낮은 광학계로 인해 이미지 접합 부분이 나타나 손상 원인을 찾기 어려울 수 있습니다.

겹쳐진 이미지의 접합 부분이 선명하게 보임

분석 중 관찰 위치 추적

파괴된 표면의 특징과 형상은 매우 유사하게 보일 수 있어 분석 중에 위치를 쉽게 놓칠 수 있습니다. 사용자가 위치를 놓치게 되면 다시 시작해야 할 수도 있습니다.

파괴 표면에서 찾기 어려운 특이성

특이성을 찾기 위해 저배율 관찰이 수행됩니다. 표면 높이 차이가 있는 경우 현미경의 초점 심도로 인해 저배율에서도 이미지 초점을 완벽하게 맞추기가 불가능할 수 있습니다. 이러한 문제가 나타나면 검사자는 포커스 스태킹(focus stacking)이라는 이미지 처리 기법을 사용하여 선명한 이미지를 생성할 수 있습니다. 그렇지만 이 프로세스는 느린 경우가 많고, 샘플의 다른 부분을 검사해야 하는 경우 사용자가 실시간 이미지로 돌아와 탐색해야 합니다.

특이성을 찾는 기능도 현미경의 대물렌즈 해상도에 따라 달라집니다. 대다수 저배율 렌즈는 해상도가 낮아 복잡한 형태의 파단면에서 특이성 이미지를 캡처하기 어려울 수 있습니다.

어려운 특이성 분석

특이성을 찾고 나면 고배율에서 검사됩니다. 위에서 설명한 바와 같이 대물렌즈 해상도는 화질에 큰 영향을 미치므로 검사자가 특이성을 확대하려고 하면 이미지가 흐려질 수 있습니다. 이런 문제가 발생하면 검사자는 해상도가 우수한 더 높은 배율의 렌즈로 교체해야 합니다. 그렇지만 이 과정으로 인해 이미지 초점을 다시 맞추고 특이성을 다시 획득해야 하므로 검사 시간이 늘어납니다.

고배율 대물렌즈의 또 다른 문제는 초점 심도가 얕아져 완전히 초점이 맞춰진 이미지를 획득하기 위한 포커스 스태킹 기법이 문제가 된다는 것입니다. 또한 작동 거리가 짧기 때문에 포커스 스태킹을 시도하면서 렌즈가 샘플과 충돌하여 렌즈와 샘플 모두에 손상을 입힐 수 있습니다.

얕은 심도

프랙토그래피용 DSX1000 디지털 현미경의 장점

DSX 저배율 대물렌즈는 깊은 초점 심도와 고해상도를 결합하여 선명한 이미지를 제공합니다. 더 깊은 초점 심도가 필요한 경우에는 콘솔의 Focus Depth Up(초점 심도 상승) 버튼을 누릅니다. 이러한 기능을 사용하면 선명한 이미지을 표시하고 더 빨리 특이성을 찾을 수 있습니다. 파단면의 불규칙성이 크더라도 계속 고해상도 이미지을 얻을 수 있습니다.

DSX1000 디지털 현미경을 사용하여 캡처한 이미지(오른쪽)에서 파괴된 조각의 형상은 기존 현미경을 사용하여 캡처한 이미지보다 훨씬 선명합니다.

기존: 31배 배율

DSX1000: 30배 배율

고배율

DSX1000 디지털 현미경에서는 고배율로 쉽게 전환하여 세부 검사를 진행할 수 있습니다. 빠른 교체가 가능한 대물렌즈를 사용하면 샘플에서의 위치를 잃지 않고도 저배율 렌즈를 살짝 밀어 고배율 렌즈로 교체할 수 있습니다.

대물렌즈는 빠르게 교체 가능한 카트리지에 장착되며, 이 카트리지는 줌 헤드 안과 밖으로 이동합니다.

저배율 렌즈와 마찬가지로 고배율 DSX 대물렌즈도 고해상도 및 깊은 초점 심도를 결합하여 세부 검사 중에 파단면을 초점이 맞춰진 이미지로 볼 수 있습니다. 또한 Focus Depth Up(초점 심도 상승) 기능은 더 깊은 초점 심도가 필요할 때 고배율 렌즈에서도 작동합니다.

XLOB 시리즈 대물렌즈

Focus Depth Up(초점 심도 상승) 버튼

경계선이 보이는 결합 이미지와 같이 이미지 스티칭 중에 일반적으로 나타나는 문제를 해결할 수 있도록 DSX1000 디지털 현미경은 패턴 매칭 및 음영 보정을 위한 개선된 알고리즘을 제공합니다. 결과적으로 위치 이동이나 이미지 이음새가 고르지 않은 이미지가 없는 고품질 스티칭 이미지가 제공됩니다.

고배율