Digital Micrograph är egentligen ett program för att styra kameror till transmissionselektronmikroskop. Därför innehåller den en mängd funktioner som inte är direkt användbara för oss, och det är ett lite rörigt program. Men det innehåller en bra ”snabb” fouriertransform-metod, som kan vara användbar när man analyserar periodiska strukturer.

Fouriertransformering är väldigt användbart när man analyserar periodiska strukturer och är nära kopplat till begreppet diffraktion och kristallografi. Läs mer om fouriertransform av bilder här.

Precis som att 1-dimensionella ljudvågor kan omvandlas till ett frekvensspektrum så kan 2-dimensionella bilder omvandlas till något som motsvarar ett spektrum. Kort och gott kan man säga att varje punkt i den fouriertransformerade bilden motsvarar en stående våg i planet. Alla bilder kan omvandlas på detta sätt, men man behöver arbeta med en svartvit bild.

Materialet nedan är högst frivillligt, men kan vara av intresse för de grupper som arbetar med strukturfärg och periodiska kristaller. Det är ganska många steg, men det ser svårare ut än det är!

Installation

Installera GMS3 genom att köra installationsfilen. Välj install licenses först, och sedan installerar du programmet (endast MS Windows). Du hittar programmet här.

Kom igång

Börja med att starta ”Digital Micrograph/GMS3” välj ”Open…”. Klicka på rullmenyn och välj ”All files” för att se alla typer av bildfiler. Nu kan du även välja en .tif eller .jpg-filer, välj: ”Fotoniska fjäll- grön fjäril.tif”.

Högerklicka någonstans på bilden för att visa verktygen. Välj linjemarkören.

Zooma in på skalstrecket och markera dess start och ändpunkt. Välj sedan: ”Microscope->Calibrate image…” i menyn. Fyll i 5 och välj mikrometer till höger. Klicka på ”OK”.

Nu är bilden kalibrerad precis som i FIJI. Man kan även lägga till skalstreck och så vidare här, men det blir snyggare i FIJI. Du kan alltid spara ner bilder här och öppna dem senare i FIJI och lägga till skalstreck.

Högerklicka på bilden igen och välj den rektangulära markören. Håll nere ALT + klick för att dra en ruta. När du håller nere ALT blir rutan 2ⁿx2ⁿ pixlar stor, vilket generellt är att rekommendera vid fourier-filtrering. Det markerade området i exemplet är 512x512 pixlar. Alltså 2⁹x2⁹ pixlar.

Nu till poängen. Välj sedan: ”Process->FFT” för att skapa en fouriertransform av bilden. Detta är ett slags diffraktionsmönster av den valda strukturen. Punkterna (vid de röda pilarna) indikerar att vi har ett periodiskt gitter. Egentligen kan man räkna ut vad periodiciten är direkt från FFT-diffraktogrammet men det sparar vi till en annan gång. I ett FFT-diffraktogram är alla avstånd inverterade och punkter motsvarar planskaror (eller stående vågor) – knäppt!

Nu ska vi lägga på ett slags filtermask för att isolera den periodiska strukturen. Högerklicka på FFT-bilden och välj ”wedge-masken”. Dra sedan pilarna så att det bildas en kil runt det vita området.

Markera sedan pilarna och välj: ”Apply Mask… -> Keep masked area”.

Då får vi någonting som ser ut som bilden till vänster. Det är alltså en filtrerad fourier-transform. Nu till det magiska, vi kan ”vända tillbaka bilden” och få en vanlig bild, men har nu filtrerat bort en massa av de slumpmässiga frekvenserna i bilden. Resultaten är en väldigt ren bild, där vi alltså kan isolera vissa strukturella element.

Digital micrograph/GMS3 har även en mycket trevlig ”Profile plot”, bättre än den i FIJI. Högerklicka på bilden och välj ”Profile”. Dra sedan en linje vinkelrätt mot strukturen för att få fram en linjeprofil.

Nedan visas resultaten, en snygg och väldigt ren linjeprofil från fjärilsvingen. Mätningen i linjeprofilen visas dessutom direkt i bilden, vilket gör det mycket enkelt att mäta exakta avstånd. Båda bilderna går att spara ner till separata bildfiler (eller så kan man ta ett screenshot).