Υπολογιστικές μέθοδοι ποσοτικού χαρακτηρισμού μορφολογίας επιφανειών νανοϋλικών με χρήση εικόνων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας

Κόντι, Αλέξανδρος; Konti, Alexandros

dc.contributor.author	Κόντι, Αλέξανδρος	el
dc.contributor.author	Konti, Alexandros	en
dc.date.accessioned	2021-03-02T09:49:22Z
dc.date.available	2021-03-02T09:49:22Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/52943
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.20641
dc.description	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο--Μεταπτυχιακή Εργασία. Διεπιστημονικό-Διατμηματικό Πρόγραμμα Μεταπτυχιακών Σπουδών (Δ.Π.Μ.Σ.) “Υπολογιστική Μηχανική”	el
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μηχανική φράκταλ	el
dc.subject	Νανοτεχνολογία	el
dc.subject	Υπολογιστική μετρολογία	el
dc.title	Υπολογιστικές μέθοδοι ποσοτικού χαρακτηρισμού μορφολογίας επιφανειών νανοϋλικών με χρήση εικόνων ηλεκτρονικής μικροσκοπίας	el
heal.type	masterThesis
heal.classification	Μηχανική	el
heal.language	el
heal.access	campus
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2021-02-18
heal.abstract	Στη νανοτεχνολογία, η νανοδόμηση των επιφανειών των υλικών συχνά συνυπάρχει με διαμορφώσεις της επιφάνειας σε μεγαλύτερες κλίμακες. Σε αυτή την περίπτωση, η τελική επιφάνεια μπορεί να χαρακτηρισθεί ιεραρχική με μορφολογία σε πολλαπλά διακριτά επίπεδα κλιμάκων. Σε κάθε ένα από αυτά τα επίπεδα, η χωρική διαμόρφωση της μορφολογίας μπορεί να αποκαλύπτει χαρακτηριστικά των μηχανισμών δημιουργίας της ενώ μπορεί επίσης να επιδρά κρίσιμα στις ιδιότητες και τελικές εφαρμογές των ιεραρχικών επιφανειών. Κατά συνέπεια, ο όσο το δυνατόν μεθοδικότερος ποσοτικός χαρακτηρισμός της χωρικής μορφολογίας σε διάφορες κλίμακες μπορεί να βοηθήσει στην κατανόηση και τον έλεγχο της κατασκευής τους όσο και στον πιο στοχευμένο σχεδιασμό τους για την επίτευξη συγκεκριμένων ιδιοτήτων και λειτουργιών. Σκοπός της παρούσας εργασίας είναι να συμβάλει προς την κατεύθυνση του ποσοτικού χαρακτηρισμού της χωρικής διαμόρφωσης της μορφολογίας ιεραρχικών επιφανειών προτείνοντας μία μεθοδολογία που βασίζεται α) στην ανάλυσή των εικόνων κάτοψης των επιφανειών από Ηλεκτρονικό Μικροσκόπιο Σάρωσης (ΗΜΣ) με μετατροπή τους από τη γκρί στην ασπρόμαυρη κλίμακα και β) στην κατάλληλα σχεδιασμένη εφαρμογή της μορφοκλασματικής (φράκταλ) γεωμετρίας στις ασπρόμαυρες εικόνες με τη μέθοδο καταμέτρησης κουτιών για την ποσοτική εκτίμηση της πολυπλοκότητας συναρτήσει της χωρικής κλίμακας της μορφολογίας. Η προτεινόμενη μεθοδολογία υποθέτει ότι τα διαφορετικά επίπεδα ανάπτυξης της μορφολογίας απεικονίζονται στις εικόνες ΗΜΣ με διαφορετικές διαβαθμίσεις φωτεινότητας ώστε να αναδεικνύονται με κατάλληλη ρύθμιση του κατωφλιού μετατροπής της εικόνας σε ασπρόμαυρη. Παράλληλα για λόγους σύγκρισης, τα αποτελέσματα της προτεινόμενης μεθοδολογίας συγκρίνονται με τη φράκταλ διάσταση της εικόνας γκρί κλίμακας όπως προκύπτει από τη μέθοδο διαφορικής καταμέτρησης κουτιών. Για τη συστηματικότερη διερεύνηση και επικύρωση της μεθοδολογίας, αρχικά εφαρμόστηκε σε συνθετικές εικόνες που δημιουργούνται από κατάλληλο αλγόριθμο παραγωγής γκαουσιανών και μη-γκαουσιανών επιφανειών. Οι παραγόμενες συνθετικές εικόνες χαρακτηρίζονται από διάφορα στατιστικά χαρακτηριστικά όπως το μήκος συσχέτισης, η λοξότητα, η κύρτωση καθώς και ο εκθέτης τραχύτητας που συνδέεται πιο άμεσα με τη φράκταλ διάσταση των παραγόμενων επιφανειών και εικόνων. Επιπλέον εμφανίζουν μεγάλη ποικιλία χωρικών διαμορφώσεων της μορφολογίας τους σε διαφορετικά επίπεδα κλίμακας δίνοντας τη δυνατότητα να δοκιμασθεί η μεθοδολογία σε μεγάλο φάσμα εικόνων και να κατανοηθούν καλύτερα τα αποτελέσματα της ανάλυσή της. Στη συνέχεια, η μεθοδολογία χρησιμοποιήθηκε στην ανάλυση εικόνων ΗΜΣ πραγματικών επιφανειών χαλκού μετά από επεξεργασία τους με ηλεκτροχημικές μεθόδους για την κατασκευή κατάλληλων ηλεκτροδίων. Αναλύθηκαν εικόνες από δύο διαφορετικά δείγματα επιφανειών που ελήφθησαν σε δύο διαφορετικές μεγεθύνσεις. Μελετήθηκε η επίδραση της μεγέθυνσης στις υπολογιζόμενες φράκταλ διαστάσεις ενώ δείχθηκε η χρησιμότητα της μεθόδου στη διάκριση των ομοιοτήτων και διαφορών των δύο δειγμάτων ως προς τη χωρική διαμόρφωση της μορφολογίας τους στα διάφορα επίπεδα της ιεραρχικής οργάνωσής τους.	el
heal.advisorName	Καραντώνης, Αντώνης	el
heal.committeeMemberName	Κωνσταντουδης, Βασιλειος	el
heal.committeeMemberName	Μπούκος, Νικολαος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false