本发明专利技术公开了一种基于自激成像的硅凝胶材料内部电树枝的三维无损检测方法，其特征在于它包括以下步骤：S1、光学成像平台扫描硅凝胶材料，在xyz三个方向对样品进行n次扫描，获得不同深度的图像；S2、对不同深度的图像进行反演计算，融合对应维度的信息，得到原位3D形貌；S3、使用自动路径回归方法对电树枝的三维形态进行重构，获得3D重建图。本发明专利技术首次利用光学成像平台提出了一种对硅凝胶内部电树枝进行三维(3D)自激成像的方法，以揭示其微观形态。激光光源聚焦在受损区域，使光学成像平台依次扫描不同焦平面上的点，对电树枝进行三维原位自激成像。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种硅凝胶材料内部电树枝的无损检测方法。
技术介绍
1、随着第五代通信技术和能源革命的推进，电子设备经历了持续的小型化，并大大增加了其功率密度。然而，封装材料的性能已成为电子技术发展的瓶颈。
2、硅凝胶是一种广泛用于大功率宽带隙半导体器件的封装绝缘材料，由于其分子结构式中，不仅有c-c键，还有作为主链的键能更高的si-o键，使得硅凝胶材料能够拥有着更加稳定的电气绝缘性能以及耐受高低温的性能，在目前受到广泛使用。器件运行过程中不可避免地要承受强脉冲电场和高密度热流，从而导致电介质中局部缺陷的快速演化，从而导致材料中电树枝的发展对设备造成不可逆转的损坏，甚至可能导致其过早失效。
3、揭示电树枝的损伤动态发展过程是理解电树枝损伤机理的首要前提，也是绝缘材料研究中关注的问题。主流技术是使用光学显微镜和ccd相机直接观察电树枝。这些方法可以获得二维(2d)尺度的通道宏观信息，例如电树枝的长度和形态特征。然而，电树枝由通过球形点连接3d气隙通道组成。上述方法只能观察到电树枝长度在2d平面上的投影，无法呈现其实际的3d形状。
4、图像处理算法是部署测量数据以获得电树枝3d形状的有用手段，但它们不能精确表示电树枝的形状，主要用于检测传统聚合物，如xlpe，聚丙烯、环氧树脂。作为一种弹性体，硅凝胶是一种具有饱和3d网络的分散材料，光学测量无法直接聚焦其中的损伤区域。因此，在硅凝胶中获得电树枝的3d微观形态是一项突出的挑战。
技术实现思路
1、本专利技术是针对上述存在的技术问题提供一种硅凝胶材料内部电树枝的无损检测方法。
2、技术方案：
3、一种基于自激成像的硅凝胶材料内部电树枝的三维无损检测方法，它包括以下步骤：
4、s1、光学成像平台扫描硅凝胶材料，在xyz三个方向对样品进行n次扫描，获得不同深度的图像；
5、s2、对不同深度的图像进行反演计算，融合对应维度的信息，得到原位3d形貌；
6、s3、使用自动路径回归方法对电树枝的三维形态进行重构，获得3d重建图。
7、更优的，它还包括步骤：s4、对3d重建图的电树枝进行几何参数分析，具体包括：
8、①、构建电树枝的等效几何模型：将电树枝等同于i个段，i表示分支的段数，计算每个分支的几何参数，将各分支的几何参数相加，得到电树枝的等效几何模型；(将连续的结果进行分段处理，便于计算统计)
9、②、几何参数的计算与分析。
10、具体的，步骤②中，几何参数的计算与分析具体包括：
11、a)分支点：从端点延伸两条或多条线的点被定义为电树枝的分支点；
12、b)体积：
13、
14、v＝σv(i)i＝0,1,2…,n
15、其中，i代表不同段，v(i)是第i段的体积，r(i)是第i段圆锥体的底面积，h(i)是第i段圆锥体的高，v是总面积；
16、c)直径：电树枝的直径定义为中心轴每个顶点处的直径；每个分支的平均直径作为其当量直径。
17、具体的，步骤s2中，所述反演计算通过软件oxford instruments imaris9.8(此软件用来对激光共聚焦照片进行体积测量及共定位分析)实现。在优选的实施例中，具体步骤为：
18、(1)用imaris打开图像；
19、(2)设置视图；
20、(3)选择chanel，去掉smooth；
21、(4)调整阈值，设置过滤条件；
22、(5)计算完成。
23、具体的，步骤s3中，自动路径回归方法对电树枝的三维形态进行重构，具体步骤为：
24、s3-1、用最短距离法从扫描到的光学信号获得电树枝通道的直径数据；对于每一个切片，以其捕捉到光学信号最强烈的位置为区域中心，找出光学信号区域边界离区域中心最短的直线，以此直线为半径作圆；定义这条最短直线的长度为电树枝通道的半径；
25、s3-2、依次扫描切片，用步骤s3-1的方法计算每个切片的电树枝通道半径，求出电树枝通道半径的最大值，最小值；将电树枝通道半径最大值的点定义为电树枝通道的起点，电树枝通道半径最小值的点定义为电树枝通道的终点，其余为沿途点；
26、s3-3、为了由于标记不准确、信号丢失和噪声较大的信号等原因导致的异常分支。设置连接点之间的最大间隙，最大间隙长度由分辨率和扫描直径决定(在其他实施例中，可以取固定值4μm)；电树枝被扫描后得到光学信号点，若两个光学信号点的间距大于最大间隙的值，则认为他们不连通；
27、s3-4、将步骤s3-2中得到的路径的起点、终点和沿途点相连接；用步骤s3-3的方法排除错误连接，得到电树枝形态的3d重建图。
28、具体的，所述光学成像平台为激光共聚焦显微镜，包括leica/tcs sp5。
29、本专利技术的有益效果
30、本专利技术首次利用光学成像平台提出了一种对硅凝胶内部电树枝进行三维(3d)自激成像的方法，以揭示其微观形态。激光光源聚焦在受损区域，使光学成像平台依次扫描不同焦平面上的点，对电树枝进行三维原位自激成像。并给出了具体的3d重建图获得方法，此种方式获得的3d重建图，区别于现有技术(采用图像处理算法部署测量数据以获得电树枝3d形状)，能够精确表示电树枝的形状，呈现其实际的3d形状。
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【技术保护点】
1.一种基于自激成像的硅凝胶材料内部电树枝的三维无损检测方法，其特征在于它包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括步骤：S4、对3D重建图的电树枝进行几何参数分析，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤②中，几何参数的计算与分析具体包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤S2中，所述反演计算通过软件OxfordinstrumentsImaris9.8实现。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤S3中，自动路径回归方法对电树枝的三维形态进行重构，具体步骤为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述光学成像平台为激光共聚焦显微镜。
【技术特征摘要】
1.一种基于自激成像的硅凝胶材料内部电树枝的三维无损检测方法，其特征在于它包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于它还包括步骤：s4、对3d重建图的电树枝进行几何参数分析，具体包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤②中，几何参数的计算与分析具体包括：
4.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：司马文霞，孙魄韬，袁涛，杨鸣，唐昕宇，杨浩瀹，王河飞，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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