MİKROYAPISAL GÖRÜNTÜLEME & TANI

Transkript

1 MİKROYAPISAL GÖRÜNTÜLEME & TANI PROF. DR. ŞADİ KARAGÖZ KOÜ METALURJİ & MALZEME MÜHENDİSLİĞİ

2 İÇERİK I. KONVANSİYONEL GÖRÜNTÜLEME (FOTOGRAFİ)) I.1. Fotoğrafçılığa Giriş I.1.1. Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar I.1.2. Fotografik Emulsiyon ve Renk Duyarlılığı I.2. Filtre Teknikleri I.2.1. Filtre Faktörleri I.2.2. Değişik Filtreler

3 İÇERİK I.3.Film Yapısı ve Fotografik Kavramlar I.3.1. Film Yapısı I.3.2. Netlik ve Netlik Testi I.3.3. Duyarlılık ve Kontrast I.3.4. Tane Boyutu ve Dağılımı I.4.Sensitometriye Giriş I.4.1. Sensitometri Kavramları I.4.2. Gradasyon, Kararma Eğrisi ve Negatif Yoğunluğu I.4.3. Kontrast Kavramları ve Ölçümü I.4.4. DIN ve ASA Duyarlılık Standartları I.4.5. Işıklandırma ve Işık Ölçümü I.4.6. Işık Fotonları ve Elektronlarla Elde Edilen Kararma Eğrileri

4 İÇERİK I.5. I.5.1. I.5.2. Renkler Giriş Dijital Renklerin Oluşturulması ve Basılması II. DİjİTAL GÖRÜNTÜLEME II.1. Temel Terminoloji II.1.1. Dijital Görüntü Formatları II.2. II.3. Görüntü Yakalama (Capture) Tarayıcı ile Görüntü Yakalama II.3.1. Kamera ile Görüntü Yakalama

5 İÇERİK II.4. II.5. II.6. II.7. II.7.1. II.7.2. II.7.3. II.7.4. Geleneksel Fotoğraflardan Dijital Fotoğraflara Geçiş Dijital Görüntüleme Prosesi Baskı Teknolojileri Görüntü Tasarımı Görüntü Formatı Görüntü Okuma Görüntü Alanında Yer Semboliği Perspektif ve Netlik Derinliği

6 İÇERİK III. METALOGRAFİ III.1. Metalografi Teknikleri III.1.1. Numune Hazırlama Yöntemi III.1.2. Numune Hazırlama III.1.3. Dağlama ve Dağlama Ayraçları III.1.4. Renkli Metalografi III.1.5. Makro ve Mikro İnceleme

7 İÇERİK IV. IŞIK MİKROSKOBU IV.1. Işık Mikroskobisinde Esaslar IV.2. Donanım IV.2.1. Objektif ve Okular IV.2.2. Mercek Hataları IV.2.3. Aydınlatma IV.3.Kontrast Oluşumu ve Görüntüleme IV.3.1. Aydınlık alan aydınlatması ile kontrast IV.3.2. Karanlık alan aydınlatması ile kontrast IV.3.3. Polarize ışık kontrastı IV.3.4. Faz kontrast yöntemi IV.3.5. Enterferans kontrastı

8 İÇERİK V. TARAMA ELEKTRON MİKROSKOBU V.1. Elektron Mikroskobisinde Esaslar V.2. Elektron-Numune Etkileşimi V.3. Optik Düzenek ve Mercek Hataları V.4. Donanım V.5. Kontrast Oluşumu V.6. Elektronmetalografik Uygulamalar V.6.1. Fraktografik Uygulamalar V.6.2. Diğer Uygulamalar

9 İÇERİK VI. GÖRÜNTÜ ANALİZİ VI.1. Görüntü Analizinin Temelleri VI.2. Görüntü Analiz Yöntemleri VI.3. Otomatik Görüntü Analiz Cihazları VI.4. Numune Alma ve Hazırlama VI.5. Malzeme Biliminde Uygulamaları

10 Konvansiyonel Görüntüleme (Fotografi) Fotografçılıktaki Gelişmeler Dr.Johann Heinrich Schulze (1727) : gümüş nitrat ve tebeşir karışımının güneş ışığı altında karardığını keşfetmiştir. Sonrasında Daguerre gümüş bileşikleri ile çalışmıştır. Gümüş kaplanmış Cu plakasına iyot buharı etkileştirip yüzeyde yüksek ışığa duyarlı gümüş iyodür tabakası oluşturmuştur. İngiliz Talbot, önce gümüşklorür tabakaları, sonra ise kağıttaşıyıcı üzerinde gümüşbromür tabakaları ile çalışmıştır. Mum ile transparan hale getirilen kağıt negatiften pozitif kopyalamak mümkün olmuştur li yıllarda taşıyıcı kağıt yerine cam kullanılmış ve bu transparan taşıyıcı üzerine kolodyum (jelatin) kütlesi yardımıyla gümüş tuzları üzerine sürülmüştür. Dr. Maddox (1871): kuru plaka sistemini bulmuştur. Bu sistem, üzerinde jelatin süspansiyon içinde gümüş bromür tuzunu içeren cam plakasıdır.

11 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Gümüş (Ag) ile halojen elementleri olan klor (Cl), brom (Br) ve iyot (I) bileşikleri olan gümüşhalojenür tuzları veya gümüşhalojenürler ışık duyarlıdır. Tablo 1.1. Görüntü fotoğrafçılığında kullanılan gümüş tuzlarının reaksiyonları ve bu tuzların ışık duyarlılığı.

12 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Gümüşün valans elektron sayısı 1, bromun ise 7 dir. Oktet (kararlılık) prensibine göre gümüş halojen elementlerine 1 elektron vererek pozitif yüklü iyon haline geçer (Şekil 1a). Brom ise 1 elektron alarak negatif yüklü iyon haline geçer. Böylece iyon bağı sonucu gümüşbromür (tüm gümüşhalojenürlerde benzer bir şekilde) kristali oluşur (Şekil 1b). (a) (b) Şekil 1.1. Gümüş halojenür bileşiklerine örnek; AgBr kristal yapısı.

13 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Işıklandırma etkisi sonucu gümüşün indirgenmesi Işık fotonu brom iyonunda saçılır. Enerji Br dan bir elektronun serbestleşmesini sağlar Bu elektron yabancı atom çevresinde toplanır ve olgunlaştırma çekirdeğinin çevresinde negatif yüklü bir alan oluşur. Nötr konumdaki Br atomu pozitif yüklü gümüş iyonları tarafından oturduğu yerden ötelenir ve jelatine doğru hareket eder. Olgunlaştırma çekirdeğinin çevresinde negatif yüklü alan Ag+ yı çeker. Bu gümüş negatif yükü alarak nötrleşir. Oluşan bu gümüşe fotolitik Ag denir. Işığın etkisinin devamıyla sürekli fotolitik gümüş oluşur. Kristal son durumunda saf Ag atomlarından oluşur ve siyah Ag noktacığı olarak görünür. Buna kararma adı verilir.

14 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar (a) (b) Şekil 1.2. Işık etkisi altında gümüş halojenür kristal kafes reaksiyonu

15 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Developman Prosesi İşlem kimyasal olarak kısaca banyo olarak adlandırılan çözelti desteğiyle yapılır Kısa süreli bir ışıklandırmayla fotoğrafik primer proses başlatılır. Böylece kristal içi düşük bir miktarda fotolitik gümüş oluşur; ancak kristalde yeterli görüntü enformasyonu vardır. Kimyasal olarak yapılan developman işleminde kristalin varolan ışıklandırması milyon misli artırılarak tüm kristalin atomar gümüşe dönüşümü sağlanır. İndirgeme karakteristiği taşıyan developman maddeleriyle ışıklandırılmış kristale elektron verilir ve olayın devamı elektrolitik yolla yapılır. Kimyasal yolla gerçekleştirilen developmanda ışıklandırılmamış veya yeteri derecede ışıklanmamış kristalde hiç bir dönüşüm görülmez. Sonuçta ışıklandırma süresi yaklaşık 8-10 h ten saniyenin birkaçyüzde biri seviyesine (fotoğraf çekmede) ve bir-iki dakikaya (developman süresi) indirgenir.

16 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Yarı ton fotoğrafçılığında görüntü etkisi, tabaka içi indirgenen değişik gümüş miktarıyla oluşur. Transparan taşıyıcı üzerine dökülmüş olan fotografik emulsiyon belirli bir kalınlığa sahiptir. Bu tabaka içinde gümüşhalojenür kristalleri gelişigüzel bir şekilde üstüste yığılı bir konumda bulunur. Böyle bir filmle bir objenin fotoğrafı çekildiğinde obje değişik şekilde ışık reflekte eder. Aydınlık motif yöreleri fazla ışık yansıtırken az aydınlık yöreler düşük ışık yansıtır ve koyu yerler ise hiç ışık yansıtmazlar. Çok ışık, fotografik emulsiyon tabakasında daha derine etki yapar ve çok kristali ışıklandırırken, az ışık fotografik emulsiyon tabakasında daha yüzeysel etki yapar ve az kristal ışıklandırır. Derin tabaka etkisinde developman sonucu daha fazla üstüste dizili duran fotolitik gümüş ve böylece daha kuvvetli kararma elde edilir.

17 Konvansiyonel Görüntüleme Işık Duyarlılığı ve Gümüşhalojenür Katmanlar Şekil 1.3. Emülsiyon tabakasında ışık kuvvetine bağlı olarak Ag taneciklerinin dönüşümü.

18 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Fiziksel Olgunlaşma & Kimyasal Sensiblasyon Fotografik emulsiyon üretiminde saf gümüşhalojenür kristalinin ışık duyarsız olduğu ve böylece fotokimyasal efektin gerçekleşmediği gözönünde tutulur. Bu nedenle kristal kafesi bozunuma uğratılmak zorunluluğundadır. Arzulanan kafes hataları fiziksel olgunlaşma yoluyla gerçekleşir. Bu amaca emulsiyonun ortalama 60 ºC de uzun süre ısıtılması sonucu ulaşılır. Ek bir duyarlılık artırımı, olgunlaştırma çekirdeği üretimi ile gerçekleşir. kimyasal sensiblasyon olarak adlandırılan bu işlemde jelatinin ağır metal iyonlarıyla (Au, Ag, Hg, Se) kontaminasyonu sağlanır.

19 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Optik Sensiblasyon Gümüşhalojenür kristallerinin ışık duyarlılığı yalnız 500 nm altı dalga boyunda (mavi, mor ve ultraviyole ışık) geçerlidir. Tüm ışık tayfı doğrultusunda preparasyondan geçmemiş gümüşhalojenür kristalli fotografik tabakalar renk körüdür. Bu nedenle bazı boya pigmentlerinden faydalanılır. Bazı renk maddeleri uzun dalga boylu ışığı (yeşil ve kırmızı) absorbe ederek absorpsiyon enerjisini gümüş halojenüre iletir. Böylece gümüşhalojenür kristali tüm dalga boyunca ışık duyarlılığı gösterir. Bazı boya maddelerinin fotografik emulsiyona katkısı, optik sensiblasyon olarak adlandırılır.

20 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Fotografik emulsiyonun renk duyarlılığını tasarımlamak amacıyla ilk etapta göz duyarlılığının bilinmesi gerekir. Şekil 1.4. Işık spektrumu ve göz algılama eğrisi.

21 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı İnsan gözü açısından renk duyarlılığı İnsan gözü her renge karşı eşit duyarlılıkta değildir. Genelde göz 400 ile 700 nm arasını renk olarak ve tüm bu dalga boylarının toplamını beyaz ışık olarak algılar. Göz en büyük duyarlılığını 570 nm de, yani sarı-yeşil için gösterir. Bu nedenle sarı ve yeşil gözümüz için en aydınlık renktir, mor ve kırmızı ise zayıf, yani koyu olarak algılar. Bir siyah-beyaz filmde sarı ve yeşil açık gri olarak, mavi ve kırmızı ise koyu gri olarak görünecektir.

22 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Ag-halojenürler açısından renk duyarlılığı Işık duyarlı Ag-halojenür kristalleri yalnızca kısa dalgalı ışınıma, yani ultraviole ve maviye duyarlıdır. Bu nedenle yalın haliyle kullanımda gözümüzün renk duyarlılığını aynen veremez. Benzer duyarlılık amacıyla bazı renk maddelerinin mikronaltı kristalciklerinin Aghalojenür kristallerinin yüzeyine absorbe edilmesiyle bu kristaller uzun dalga boyuna da duyarlı hale getirilir. Optik sensibilizasyon olarak adlandırılan bu işlemde renk pigmentleri uzun dalgalı ışınımı absorbe ederek kısa dalgalı enerjiye çevirir ve böylece Ag-halojenür kristallerinin göz benzeri duyarlılığa sahip olmasını sağlar.

23 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Çeşitli sensibilizasyona sahip film malzemeleri Optik sensibilizasyon işlemi görmemiş malzeme, sensibilize edilmemiş (duyarlaştırılmamış) malzemedir. Bunlar yalnız siyah-beyaz reprodüksiyonda kullanılabilir (örn: siyah-beyaz kağıt malzemesi; yeşil, turuncu ve kırmızı karanlık oda ışığında işlemlenebilir). Ortokromatik malzeme yeşile sensibilize edilmiş malzemedir. Orijinalde kırmızı yoksa veya kırmızı özellikler koyu olarak verilmek istenirse bu film tipi kullanılır. Bu filmler karanlık odada kırmızı ışıkta işlenebilir. Pankromatik filmler ise tüm spektruma sensibilize edilmiştir ve ideal göz eğrisine benzer. Bu filmler karanlık odada yalnız karanlıkta işlenebilir. Enfraruj duyarlı malzeme ise maviye sensibilize edilmemiş malzeme gibi duyarlıdır ve ayrıca kırmızıya ve yakın enfraruja duyarlıdır. Bu filmlerle de pankromatik filmler gibi tamamen karanlıkta çalışmak gerekir.

24 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Şekil 1.5. Değişik duyarlılıktaki filmlerin karakteristik algılama eğrileri.

25 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Şekil 1.6. Kodak filmleri için sensibilizasyon eğrileri.

26 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Spektralfotometre Bir emulsiyonun tayf (spektral) duyarlılığı Spektralfotometre ile belirlenir. Ölçüm sürecinde prizma yardımıyla beyaz ışık ayrıştırılır ve oluşan spektrum, transparan bir gri skala dan geçirilerek denenecek katmana projekte edilir. Deney tabakasının renk hassasiyetine göre - developman sonrası- gri skalanın aydınlık veya karanlık gri değerleri aynı kararma (negatif yoğunluğuyla) ile oluşturulur. En düşük kararma noktalarının bir doğru ile birbirine birleştirilmesiyle spektralduyarlılığın fonksiyon eğrisi bulunur. Bu tür teknik data, prospektlerde filmin yanında verilir. Ancak ışık kaynağının cinsine göre spektral bileşimi değişir.

27 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Günışığının kırmızı, yeşil ve mavi miktarları eşitken suni ışıkta kırmızı miktarı oldukça kuvvetlidir. Işık kaynağına göre ışığın spektral kompozisyonu değiştiği için sensibilasyon eğrisinin ışık kaynağına göre verilmesi gerekir. Şekil 1.7. Spektral fotometrik esaslar.

28 Konvansiyonel Görüntüleme Fotografik Emulsiyon & Renk Duyarlılığı Şekil 1.8. Gri skala ve renk skalası.

29 Konvansiyonel Görüntüleme Filtre Teknikleri Filtre kullanımı esasları Renk filtrelerinin kullanımıyla bir film malzemesinin renk duyarlılığı geniş sınırlar içersinde etkilenir. Bir filtre kendi rengini geçirir, karşıt rengini absorbe eder. Pozitif üzerinde filtre kendi rengini daha aydınlık, karşıt rengini ise daha karanlık gösterir.

30 Konvansiyonel Görüntüleme Filtre Teknikleri (a) (b) Şekil 1.9. Değişik filtre kullanımı ile görüntü gri tonunun saptırılması (a) Sarı filtre, (b) Yeşil filtre

31 Konvansiyonel Görüntüleme Filtre Teknikleri (c) (d) Şekil 1.9. Değişik filtre kullanımı ile görüntü gri tonunun saptırılması (c) Kırmızı filtre (d) Mavi filtre

32 Konvansiyonel Görüntüleme Filtre Faktörleri Filtreler düşen ışığın belirli bir miktarını absorbe ettikleri için filtre kullanımında ışıklandırma süresinin artırılması gerekir. Işık transmisyon (ışık geçirgenliği) miktarı ve filtrenin yoğunluğuna göre değişik ışıklandırma uzatma faktörleri vardır; buna kısaca filtre faktörü adı verilir. Genelde filtre üreticileri, değişik filtrelerinde günışığı ve suni ışık ile değişik sensibilize film malzemeleri için geçerli uzatma faktörlerini prospektlerinde sunarlar. Işıklandırma süresi bu faktörle direkt çarpılarak filtre kullanımındaki doğru ışıklandırma süresi bulunur.

33 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Filtrelerin transmisyon (geçirme) ve absorpsiyon (soğurma) karakteristikleri, absorpsiyon eğrileriyle gösterilir. Bu eğrilerde değişik renk miktarları (x-ekseni) için yüzde geçirgenlik (y-ekseni) saptanır. Değişik filtre grupları içersinde en önemlileri renk filtreleri ile özel filtrelerdir.

34 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Sarı filtre, (faktör 1.5-2) ultraviyole ve mavi ışığı absorbe eder. Genelde fotografik emulsiyonların artırılmış mavi duyarlılığını dengelemek için kullanılır. Şekil Sarı filtre etkisi (maviyi soğuruyor).

35 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Turuncu filtre, (faktör 2-5) ultraviyole, mavi ve mavi-yeşil ışığı absorbe eder. Genelde uzak mesafe görüntülerinde kontrast filtresi olarak kullanılır Şekil Turuncu filtre

36 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Kırmızı filtre, (faktör 4-16) kırmızı dışında tüm renkleri absorbe eder. Kırmızı filtre ile günışığında ay ışığı fotoğrafları bile çekilir, çünkü gökyüzü hemen hemen siyah olarak görünür. Yeşil ve sarı-yeşil filtre, (faktör 2-8) mavi ve kırmızı ışığı absorbe eder. Genelde çeşitli yeşil renk tonlarına sahip arazi görüntülerinde kullanılır. Mavi filtre, (faktör 2-10) yeşil ve kırmızı ışığı absorbe eder. Genelde optik mikroskoplarda suni ışığın kuvvetli olan kırmızı ışık miktarı azaltılır.

37 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler (a) (b) Şekil Değişik renk filtrelerinin algılama etkileri. (c)

38 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Özel Filtreler Özel filtrelerde ise değişik kullanım alanları bulunur. Ultraviyole ışınımı hem aydınlık miktarını ölçü değerine göre artırır, hem de netliği bozar. Bu nedenle günışığı fotoğrafçılığında UV (ultraviyole ışığı) perdeleme filtresi ve Skylight filtreleri kullanılır. Parlak, metalik olmayan cisimlerde ise refleksleri ortadan kaldırmak için polarizasyon filtresi kullanılır.

39 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler Karanlık Oda Filtreleri Karanlık oda filtreleri ise fotografik malzemenin sensibilizasyon eğrileri doğrultusunda seçilir. Fotoğraf malzemesinin sensibilizasyon eğrisi, o malzemenin karanlık odada hangi ışıkta işlemleneceğini gösterir. Şekil Ortofilm sensiblizasyon eğrisi

40 Konvansiyonel Görüntüleme Değişik Filtreler

41 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Önceleri emulsiyon katmanını taşıyıcı olarak seluloz kullanılmış, gelişme süreci içersinde tamamen yanmayan plastikler, örneğin asetilseluloz, polikarbonatlar ve polivinilklorür (PVC) doğrultusunda kullanılmıştır. Cam plakalar ise az sayıda ve yalnız bilimsel amaçlı olarak kullanılmaktadır. Duyarlılık ve film tipine göre emulsiyon katmanının kalınlığı 5-20 m dir. Olgunlaşma prosesi ile ilişkili olarak düşük duyarlı katmanlar ince taneli gümüşbromür kristalleri içerir, tane boyutu dağılımı oldukça incedir. Yüksek duyarlı katmanlar ise ince taneli gümüşbromür kristalleri içerir, ancak tane boyutu dağılımı oldukça kabadır. Işık duyarlı Ag-halojenür kristallerinin ortalama boyutu 0,2-2 m dir. 1m2 filmde 5-10 g Ag kullanılır; bunun sonucu olarak katman içi yaklaşık 20 tane üstüste dizilmiş olur.

42 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Netlik ve Netlik Testi Netlik fotografide öncelikli önem taşıyan kavramlardan biridir. Malzeme bilimlerinde ise fazlararası geçiş netliği, özellikle görüntü analizinde doğru sonuç eldesi açısından hayati önem taşır. Netlik kavramıyla ilgili olarak kontrast, ayırma gücü ve netlik derinliği kavramlarının da bilinmesi gerekir.

43 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Kontrast (h), bir objenin çevresi ile aydınlık farkı sonucu oluşur. h h 1 h 0 h 0 (%) Burada h1 objenin aydınlık değeri, h0 çevrenin aydınlık değeridir. Gri ton fotografide maksimum kontrast beyaz (aydınlık)-siyah (karanlık) arasındadır.

44 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Ayırma gücü (rezolusyon), birbirinden ayırdedilebilen en küçük iki nokta aramesafesidir. d A nsin (ışık) dalga boyudur (günışığı: nm, enfraruj ışık: nm, ultraviole ışık: nm) n kırılma sayısı ise yarı objektif giriş açısıdır. Bu bağıntı ışık mikroskopları için esastır. Gözümüzün ayırma gücü ancak ortalama 0.7 mm dir. Netlik derinliği ise bir fokus aralığındaki tüm objelerin net olarak görüntülendiği mesafeyi verir.

45 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Konvansiyonel fotoğrafçılık açısından netlik kavramı Netlik, öncelikle emulsiyon yapısı ve özellikleri doğrultusunda tane boyutu dağılımı ile belirlenir. Ancak ışıklandırma ve developmanın da oldukça büyük etkileri vardır. Örneğin aşırı ışıklandırma, görünür tane boyutunu büyütür. Uygun developman yöntemi ve banyosu seçimiyle tane boyutu inceltilebilir. Netlik için etkin bir ölçü olan ayırma gücü için fotografide kullanılan bir tanımlama Kodak firması tarafından saptanmıştır.buna göre ayırma gücü, ışık duyarlı bir tabakanın aramesafesi ve kalınlığı aynı olan veri bir seri paralel çizgileri varolan kontrastla ayırdederek görüntüleme yeteneğidir.

46 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar

47 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Dış fotoğrafçılıkta ayırma gücü ölçümü için bir test objesi (Siemens yıldızı) aşağıdaki şekilde sunulmuştur. Yıldızın merkezinde oluşan gri dairenin çapı, ayırma gücünün bir ölçüsüdür. Şekil Siemens test objesi.

48 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Duyarlılık ve Kontrast Film duyarlılığıyla kontrast arasındaki ilişki son derece açıktır. Düşük duyarlı, ince taneli bir film kontrastça daha zengindir. Katmanının kalınlığında yalnız tek tane içeren bir filmde ışıklandırma enformasyonu var veya yok tarzı bir fonksiyondur. Digital fotografide de aynı olan görüntü oluşumu sonucu bu tür bir enformasyonda gri basamaklamada yalnız beyaz-siyah oluşur. Katmanının kalınlığında üstüste birçok tane içeren yüksek duyarlı filmde ise tüm gri basamaklama net olarak ortaya çıkar. Bu nedenle yüksek duyarlı filmler yalnız az ışık durumundan öte büyük kontrast gösteren objelerde kullanılır; böylece obje kontrastı da azaltılmış olur.

49 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Duyarlılık ve Kontrast (a) (b) Şekil Örnekleme; a) Değişik duyarlı filmlerde gri basamaklama. b) Eşdeğer kağıt gradasyonuna tab edilmiş iki farklı duyarlılıkta film

50 Konvansiyonel Görüntüleme Film Yapısı & Fotografik Kavramlar Tane boyutu & dağılımı Düşük duyarlılıklı film ince ve homojen bir tane yapısına sahipken yüksek duyarlılıklı film kaba ve heterojen bir tane yapısına sahiptir. Tane yapısının önemi, ışıklandırma sonucu tanenin vizuel (görünür) görüntü enformasyonu taşımasından gelir. Ancak sonradan da göreceğimiz gibi tane boyutu dağılımı, developman banyosunun bileşimi ve uygulama şekli ile ilişkilidir. Örneğin aşırı ışıklandırma ve uzun ışıklandırma süresinin yanısıra forse edilmiş developman da tane boyutunu artırır. Ayrıca kullanılan kağıt gradasyonunun da etkisi bulunmaktadır.

51 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Sensitometri Sensitometri olarak adlandırılan bilim dalı, fotografik katmanlar üzerine ışığın fiziksel ve kimyasal etkilerinin ölçümüyle ilgilenir. Sensitometri, duyarlılık ölçümü olarak tercüme edilebilir.

52 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Sensitometri kavramları Işık şiddeti (I) : Işık enerjisi Candela (cd) ile ölçülür: 1 cd, 1/60 cm2 yüzeyli ışık yansıtıcısının platinin ergime noktasında (1770 C) 1 saniyede verdiği ışık enerjisine eşittir. Pratikte suni ışık kaynağından çekilen akıma bağlı olarak da verilir; yaklaşık olarak 2 Candela 1 Watta eşittir. Işık akımı (A) : Noktasal ışık kaynağının gönderdiği ışık Lumen (lm) ile ölçülür. 1 lm, 1 cd ışık şiddetindeki kaynağın 1 steradyan lık uzay açısına (1/4. tüm küre yüzeyi) gönderdiği ışık akımıdır.

53 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Sensitometri kavramları Işıklandırma şiddeti (I, exposure intensity): Herhangi bir cisme düşen ışık enerjisidir ve Lux (lx) ile ölçülür. 1 lx, 1 lm lik ışık akımının 1m uzaktaki 1 metre karelik alanı aydınlatmasıdır. 1 saniyedeki 1 lx lik ışık gücü: ster. 1 lx.s t I A I ster. A = pratikte I

54 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş (a) (b) Şekil a) Sensitometrik birimler, b) Kararma eğrisi.

55 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Kararma Eğrisi Fotoğrafçılıkta emulsiyon tabakasının kararması, ışık gücünün lineer bir fonksiyonudur. Işıklandırma ile kararma ilişkisini açık olarak ortaya koyan eğrilere kararma eğrisi adı verilir. Burada ışıklandırma logaritmik olarak ölçülür. Kararma eğrisinin eğimi ile gösterilir; eğim açısıyla kararma eğrilerinin karakteristikleri verilir. Eğrinin değerinin yüksek olması, çok az ışıklandırma artışıyla negatifte yoğun kararma elde edildiğini gösterir. Bu karakteristik kontrastça zengin (sert) çalışan fotografik materyala özgüdür. Düşük değerinde ise kontrastça fakir (yumuşak) çalışan fotografik materyal bulunur.

56 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Gradasyon Daha sert eğimli bir eğride gri basamaklama sert bir şekilde yansıtılırken daha düşük eğimli bir eğride gri basamaklama yumuşakça yansıtılır. Varolan bir kontrastı yansıtma yeteneğine gradasyon denir. Fotografik kağıt gradasyonu 0-5 arası olup (yumuşak-normal-sert arası) işlemleme karakteristiğini yansıtır.

57 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Şekil Sensitometrik birimlerin açıklanması.

58 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Transparanz Transparanz (geçirgenlik): Fotografik bir katmanın transparanzı negatiften geçen ışığın (Id) düşen ışığa (I0) oranıdır. T I d I 0 Tamamen transparan katmanın transparanzı 1 dir. Pozitifte bu değer anlaşılır nedenle ölçülmez.

59 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Opasite Transparanz değerinin tam tersi de ölçülebilir; buna opasite (O) denir. Opasite değerlerinin büyük olması nedeniyle logaritmik olarak verilir. O 1 T

60 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Yoğunluk (Negatif Yoğunluğu) Bir film kararmasının optik yoğunluğunun belirlenmesi, tipik bir yoğunluk ölçer olan densitometre ile gerçekleşir. D log I 0 I d D : yoğunluk (negatif yoğunluğu)

61 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Şekil Densitometre cihazı.

62 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Şekil Tipik bir kararma eğrisini oluşumu.

63 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Reel kararma A : negatifin tipik yoğunluğu (sis oluşumu), bu nedenle kararma sıfırda başlamaz. B : basamak değer, filmin duyarlılığı için direkt bir ölçü B-C : düşük ışıklandırma kısmı C-D : en önemli kısım; eğrinin lineer kısmı ve x-y arası lineer ilişkiyi veren kısım D-E : aşırı ışıklandırma sonucu omuz oluşumu E-F : solarizasyon, normal emulsiyonlarda kısmen oluşur. Şekil Reel bir kararma eğrisi.

64 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Gama değeri & ölçümü Kararma eğrisindeki lineer kısmın eğimi ölçülür. Normal dış fotoğrafçılıkta = değerleriyle çalışılır, böylece geniş bir ışıklandırma alanı kazanılır. Teknik fotoğrafçılıkta kontrastın tarifi için genelde Gamma değeri kullanılır. Öncelik fazların kontrastı olduğu için mümkün yüksek sertlikte ( 1.0) çalışılır. Şekil Gamma, değerinin gösterimi

65 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Kontrast indeksi (CI) Normal fotoğrafçılıkta doğru kararma dışında gölge ve ışık porsiyonları da (yüzdesel miktar) önemli olduğu için Kodak bu değeri piyasaya sürmüştür. Gamma değerini Şekil 1.22 de gölge ve ışık yörelerine uyguladığımızda tamamen yanlış değerler elde ederiz. Şekil Gölge ve ışık yörelerinin değerleri.

66 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Kontrast indeksi (CI) Kontrast indeksi, bir kararma eğrisi üzerinde alt noktası sis üstü 0.2D, üst noktası 2log ışıklandırma ünitesiyle bulunan ve bu iki nokta arası çizilen doğrunun eğimidir. CI tan Şekil Kontrast indeksinin ölçümü.

67 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Kontrast ölçümü Agfa firması da kontrast ölçümü için Kodak benzeri bir Beta değeri, () oluşturmuştur. Beta değeri,bir kararma eğrisi üzerinde alt noktası 0.1 D, üst noktası 1.5 log ışıklandırma ünitesiyle bulunan ve bu iki nokta arası çizilen doğrunun eğimidir. tan Şekil değerinin ölçümü.

68 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Forse edilmiş developman Artan developman süresiyle kontrast artmaktadır; bu işlem forse edilmiş developman olarak adlandırılır. Şekil Devolopman zamanı ile ilişkisi.

69 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Developman banyosu developman süresi kontrast indeksi ilişkisi Şekil Değişik devolopman banyolarının kontrast karakteristikleri.

70 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Gri skala test serisi Standart bir sis değerinde optimal gradasyon ve duyarlılık sağlayabilmek için firmalar gri skala test serisi gerçekleştirirler. Şekil 1.27.Optimal gradasyon ve duyarlılık eldesi için gri skala test serisi.

71 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Uzun süreli bir test söz konusu iken İlgili eğri kollektifinde başlangıçta gradasyonun sürekli arttığı, aynı zamanda duyarlılığında arttığı ancak sis miktarının çok az arttığı görülmektedir. Maksimal Gamma değerine erişmek için gerekli zamanın üstüne çıkıldığında sis çok güçlü olarak artar. Şekil Forse edilmiş developman (kararma eğrisi değişimi).

72 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Doğru ışıklandırma söz konusu iken : Az ışıklandırmada obje çerçevesi kararma eğrisinin ilk çıkış bölgesine girer ve kontrastlar tamamen zayıflar, detay kaybolur. Aşırı ışıklandırmada, obje çerçevesi kararma eğrisinin omuz kısmına gelir ve aşırı sert gölgeler oluşurken ışıklararası fark yumuşar ve zor ayırdedilebilir bir konuma gelir. Ortalama gradasyon için eğim tekrar azalır Doğru ışıklandırmanın gösterildiği kararma eğrisi.

73 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş DIN ve ASA Duyarlılık Standartları Klasik fotoğrafçılıkta film duyarlılığı aşağıda belirtilen iki standart ile ifade edilir. DIN (Deutsche Industrie-Norm; Alman Endüstri Standartı) ASA (American Standard Association; Amerikan Standart Cemiyeti)

74 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Işıklandırma & ışık ölçümü Işıklandırma ölçümü pozometre ile gerçekleştirilir. Fotoğrafı çekilmek istenen objeye doğru yönlendirilen ışıkölçer ile selektif ışık ölçümünde objenin ortalama gri değeriyle çalışılır. Objenin en aydınlık noktasının seçimi yetersiz ışıklandırmaya neden olur. Objenin en karanlık noktasının seçimi aşırı ışıklandırmaya neden olur. Ortalama gri değerde yapılan ölçüm ise orijinale en yakın görüntüyü vermektedir (a) (b) (c) Şekil Değişik noktalarda ışık ölçümü ile görüntüleme (daireler ölçüm yerini gösterir) a) En aydınlık ölçüm yeri, b) En karanlık ölçüm yeri, c) Ortalama bir gri değer

75 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Şekil Şekil 1.30 da ölçülen değerlerin kararma eğrisi üzerinde gösterimi.

76 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Işık fotonları ve elektronlarla elde edilen kararma eğrileri (a) b) Şekil Elektronlarla (a) ve ışık fotonlarıyla (b) elde edilen kararma eğrileri.

77 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş Işık fotonları ile elektronların negatif film üzerine etkisi Şekil Film üzerine ışık ve elektron hüzmelerinin etkileri.

78 Konvansiyonel Görüntüleme Sensitometriye Giriş TEM filmi için kararma eğrileri (a) (b) Şekil a) artan ışıklandırmanın etkisi: daha yüksek kontrast ve artırılmış sinyal/gürültü oranı. b) artan developman zamanının etkisi: forse edilmiş developman ile yalnız daha yüksek kontrast.

79 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renklerin görülebilmesi için aşağıda tanımlanan 3 temel elemana gereksinim duyulur. (1) Işık (2) Aydınlatılmış nesne (3) Gözlemci / Göz Şekil 1.35a. Renk olgusu: renklerin algılanması

80 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Gördüğümüz renkler, ışığın şiddeti ve ışığın spektral (tayfsal) içeriği tarafından etkilenmektedir. Düşük aydınlanma seviyelerinde nesneler daha az renklidir. Günışığında ise daha fazla renk, daha yüksek kontrast ve doygunluk görülür. Şekil 1.35b. Işık yoğunluğunun renkler üzerine etkisi

81 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renk spektrumu (tayfı) insan gözünün görebildiği enerjinin dalgaboyu aralığını gösterir. Dalgaboylarındaki değişim görülen renkleri değiştirir. Newton ın prizmasında gördüğü gibi beyaz ışık, görülebilir sprektrumdaki tüm renklerin karışımıdır Şekil 1.35c. Beyaz ışık karakteristiği

82 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Aslında beyaz olduğu düşünülen ışık kaynakları spektral dağılımda farklılık gösterir. Bir ışık kaynağı olarak gökyüzü (güneş ışınlarının atmosferden geçmesi olarak düşünülebilir) mavimsi beyazdır. Tungsten ampüller, sarımtırak beyaz ışık üretir. Kritik renk değerlendirmelerinde renk kaymalarını engellemek için özel standardize edilmiş ışık kaynakları kullanılır Şekil 1.36a. Beyaz ışığın ışık kaynaklarına göre değişimi.

83 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Işık kaynağının renk sıcaklığına bağlı olarak değişimi Şekil 1.36b. Işık kaynaklarının renk sıcaklıkları.

84 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renk vericiler Işık göze ulaşmadan önce, izlenen nesnedeki renk vericiler (colorants) tarafından değiştirilir. Görüntülerin üretilmesinde kullanılan renk vericiler, pigmentler ve boyalardır. Şekil 1.37a. Nesnelerin renkli olarak algılanması.

85 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Işık nesne etkileşimi Işık bir nesneye çarptığında, dalgaboyları yansıtılabilir (refleksiyon), soğurulabilir (absorpsiyon) veya geçirilebilir (transmisyon). Şekil 1.37b. Nesne-ışık etkileşimi.

86 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler İnsan gözünün renkleri algılaması Göze ulaşan ışık dalgaları, henüz tam olarak anlaşılamamış olan karmaşık görme prosesini harekete geçirir. Retina içindeki koniler, renk tonları ve parlaklığa duyarlıdır. Çubuklar ise yalnızca parlaklığa karşı duyarlıdır. Üç koni tipi, dalgaboylarına karşılık vererek insanların gördüğü tüm renkleri oluşturur. Şekil İnsan gözünün renkleri algılaması.

87 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renk algılama, görüntüyü çevreleyen tonlar ve renklerden de etkilenir. Şekil 1.39 deki sol ve sağ tarafta yer alan renkli kareler aynıdır. İnsanlar renk algılama yetersizliklerine de sahip olabilir. Şekil Renklerde artalan etkisi.

88 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Gözle algılanan renk ve renk hassasiyetinin net olarak açıklanabilmesi için aşağıda yer alan üç terimin tanımlanması gerekmektedir. (1) Ton (hue) (2) Doygunluk (saturation) (3) Parlaklık / aydınlık (lightness / brightness)

89 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renk tonu (hue) Günlük kullanımlarda kırmızı, yeşil, mavi vb. ile tanımlanmaktadır, siyah, beyaz ve gri "renkler" de "renksiz" olarak tanımlanmaktadır. Keskin bir tanıma göre renk tonu renkliyi renksizden ayıran bir özelliktir. Bir nesneye kırmızı dendiğinde o nesnenin sahip olduğu renk tonu kastedilmiş olur. Şekil 1.40a. Renklerin temel karakterisitiğinden biri renk tonudur.

90 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Doygunluk (saturation) Doygunluk beyaz öğenin bir ölçüsüdür. Bir rengin doygunluğu, rengin yoğunluğunu ifade eder. Şekil 1.40a. Renklerin temel karakterisitiğinden biri doygunluktur.

91 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Aydınlık (lightness / brightness) Aydınlık ışık dalgasının amplitudu (genliği) tarafından belirlenmektedir. Aydınlık/parlaklık, yansıyan veya geçirilen renkteki ışık miktarını ifade eder Şekil 1.40a. Renklerin temel karakterisitiğinden biri doygunluktur.

92 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Munsell renk düzenleme sistemi (a) (b) (c) Şekil (a) Munsell renk düzenleme sistemi (b) iki boyutlu ve üç boyutlu renk sisteminin gösterimi (c) üç boyutlu sistemin z ekseni: aydınlık.

93 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler CIE kromatisite diyagramı (renk üçgeni) (a) (b) (c) Şekil (a) Renk değeri hesaplaması (b) CIE kromatisite diyagramı (c) renkmetre sistemi.

94 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Spektralfotometre Bu aygıt, dalgaboylarını renk tayfı boyunca örnekler. (a) (b) (c) Şekil (a) Sprektralfotometre cihazı ve çıktı diyagramı (b) asetat filmi ile monitör arasındaki renk kapasitesi farkı (c) baskı sistemleri arasındaki renk kapasitesi farkı.

95 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler (a) (b) (c) Şekil a) Aynı renk çeşitlerini ve bütünleyici renkleri gösteren doğrular içeren renk üçgeni. b) Renkler, herbir renk çeşidinin bulunduğu yerleri gösterir. Burada E renksiz noktadır. c) Renk cetvelinde toparlanan renk çeşitlerini ve doygunluk eğrilerini içeren renk üçgeni.

96 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Dijital renklerin oluşturulması ve basılması (a) (b) (c) Şekil (a) Renklerin kökeni: boyalar ve pigmentler (b) Eşsiz renk karışımları (c) 15. yy renkli kalıpla baskılama teknikleri.

97 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler İlk renkli fotograf, eklemeli renk prensiplerini göstermek amacıyla James Clerk Maxwell tarafından çekilmiştir. (a) (b) (c) Şekil (a) Maxwell in ilk renkli fotoğrafı (b) Renkli fotografide renklerin eldesi (c) Sürekli ton görüntüsü.

98 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler 1880 lerde yarı-tonlu ekranların gelişimi, renkli görüntülemeyi sağlayan büyük bir adım olmuştur. Bu ekranlar, renk ve ton derecelerini iyi bir şekilde kopyalayabilen küçük, yarı tonajlı noktalar oluşturuyordu. (a) (b) (c) Şekil (a) Yarı tonlu ekranlar (b) Renkli baskılama prosesi (c) Mürekkepler kullanılarak üretilen ilk renkli baskılar.

99 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renkli televizyonda görüntü oluşumu (a) (b) Şekil (a) Renkli televizyonda görüntü oluşumu (b) Bilgisayar monitöründe dijital verilerden görüntü oluşumu.

100 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Renklerin kopyalanması Eklemeli ve çıkarmalı renk karıştırma, renklerin kopyalanması için iki temel yöntemdir. (a) (b) (c) Şekil (a) Renk oluşturmada toplamalı ve çıkarmalı iki sistem (b) Toplamalı sistem (c) Ana renklerden ara renklerin eldesi.

101 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Çeşitli renklerin eldesi (a) (b) (c) Şekil (a) Toplamalı sistemde yeşil ve mavi karışımı ile cyan rengi eldesi (b) Kırmızı ve yeşil karışımı ile sarı renk eldesi (c) Kırmızı ve mavi karışımı ile magenta rengi eldesi.

102 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler TV de eklemeli renk sistemi (a) (b) (c) Şekil (a ve b) Televizyon ekranında toplamalı sistemle elde edilen renkler (c) Görüntülemede kullanılan filtreler.

103 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Filtreler (a) (b) (c) Şekil (a) Yeşil filtre yeşil ışığı geçirir ve magenta rengini absorbe eder. (b) Kırmızı filtre kırmızı rengi geçirir ve cyan rengini absorbe eder. (c) Mavi filtre ise mavi ışığı geçirir ve sarı rengi absorbe eder.

104 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Çıkarmalı renk sistemi (a) (b) (c) Şekil (a) Toplamalı ve çıkarmalı sistemlerin farkı (b) Her iki sistemin ana renklerinin renk üçgenindeki konumları (c) Çıkarmalı sistemin ana renkleri ve tamamlayıcıları arasındaki konum ilişkisi.

105 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Soğurma (a) (b) (c) Şekil (a) Magenta renkli boyanın beyaz ışıktan yeşili soğurması (b) Magenta ve Cyan renklerinin beyaz ışıktan yeşil ve kırmızıyı soğurması (c) Magenta, Cyan ve sarı renkli boyaların beyaz ışığı tamamen soğurması.

106 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Çıkarmalı renk sistemi (a) (b) (c) Şekil (a) Çıkarmalı sistemde birincil renklerden ara renklerin eldesi, (b) Üç birincil renkle kağıt üzerinde her türlü renk elde edilebilir, (c) Kağıt üzerindeki renkler filtre görevi görür.

107 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Üç renk prosesi (a) (b) (c) Şekil (a) Üç renk prosesinde boya kalınlığı ile renk tonları belirlenebilir, (b) Bu proseste kırmızı, yeşil ve mavi renkleri kullanılmaz, (c) Toplamalı sistemin birincil renklerinin iki tanesi absorbe edilirken, çıkarmalı sistemin sadece bir rengi absorbe edilmektedir.

108 Konvansiyonel Görüntüleme Renkler Eklemeli ve çıkarmalı sistemlerin renk kapasitelerinin karşılaştırılması (a) (b) Şekil (a) Toplamalı sistemi kullanan monitörle çıkarmalı sistemi kullanan yazıcının renk kapasitelerinin karşılaştırması, (b) Her sistem kendi birincil renklerini üretmede daha başarılı sonuçlar vermektedir.

109 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Dijital Görüntüler Dijital görüntüler; fotoğraflar, el yazıları, basılmış metinler ve sanat eserleri gibi dökümanlardan veya bir sahneden çekilmiş elektronik enstantanelerdir. Dijital görüntü noktaların veya görüntü elemanlarının (pikseller) iki boyutlu bir matrisi şeklinde örneklenir ve haritalanır. Herbir piksele, ikili kod cinsinden tanımlanan bir ton değeri atanır. Herbir piksel için 0 ve 1 lerden oluşan ikili düzendeki rakamlar, bir düzen içerisinde bilgisayar ortamında kaydedilir. Bu ikili rakamlar görüntüleme veya baskı için analog bir versiyonunun üretilmesi amacıyla bilgisayar tarafından okunur ve yorumlanır.

110 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Dijital Görüntüler Şekil 2.1. Çift tonlu bu görüntüde herbir piksele bir ton değeri atanmıştır: siyah için 0, beyaz için 1.

111 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Çözünürlük / Ayırma gücü Çözünürlük, ayırma gücü veya rezolusyon olarak da adlandırılır ve hassas uzaysal detayı ayırt edebilme yeteneğidir. Örneklemenin yapıldığı bir dijital görüntüde uzaysal frekans (örnekleme frekansı), çözünürlüğün çoğunlukla iyi bir göstergesidir. Bu durum, dijital görüntülerin çözünürlüğünü ifade etmede kullanılan inç başına nokta (dpi: dots-per-inch) veya inç başına piksel (ppi: pixels-per-inch) terimlerinin yaygın ve eşanlamlı olmalarının nedenidir. Genel olarak, fakat sınırlar dahilinde, örnekleme frekansının artırılması, çözünürlüğün de artırılmasına yardımcı olur.

112 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Çözünürlük / Ayırma gücü Şekil 2.2. Bir görüntünün zoom lanmasıyla görüntüyü oluşturan pikseller görülebilir.

113 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Piksel cinsinden boyutlar Piksel cinsinden ifade edilen bir görüntüdeki yatay ve dikey ölçüm sonuçlarıdır. Bu boyutlar, yükseklik ve genişliğin, dpi (yani çözünürlük değeri) ile çarpılmasından belirlenebilir. Bir dijital fotoğraf makinesi yatay ve düşey olarak piksel sayısı olarak ifade edilen boyutlara sahiptir (örneğin 2048 e 3072 gibi). 300 dpi çözünürlükte taranmış, 8 10 lik bir döküman, 2400 piksele (8 300 dpi) 3000 piksel ( dpi) boyutlarındadır.

114 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Renk Derinliği Renk derinliği herbir pikseli tanımlamak için kullanılan rakamların sayısı ile belirlenir. Daha büyük renk derinliği, daha fazla gri veya renk tonu sayısı sağlar. Dijital görüntüler, siyah/beyaz (çift tonlu), gri veya renkli olabilir. Şekil 2.3. Soldan sağa, 1 bitlik çift tonlu, 8 bitlik gri, 24 bitlik renkli görüntüler.

115 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Renk Derinliği Çift tonlu bir görüntü, iki tonu gösterebilen (tipik olarak siyah ve beyaz), tek rakamlı piksellerle oluşturulur. Bu durumda beyaz bir piksel için 1 ve siyah bir piksel için 0 (veya tam tersi) kullanılır. Gri bir görüntü, tipik olarak 2 den 8 veya daha fazlasına kadar olan bir aralıktaki çok rakamlı (0 ve 1 lerden oluşan 8 haneli bir rakam dizisi gibi) bir bilgi yığını ile ifade edilen piksellerden oluşturulur. Renkli bir görüntüde, tipik olarak 8 den 24 veya daha fazlasına kadar olan bir aralıktaki bir renk derinliği oluşturulur. 24 bitlik bir görüntüde bitler üç gruba bölünür: kırmızı için 8, yeşil için 8 ve mavi için 8. Bu rakamların kombinasyonları diğer ara renklerin oluşturulmasında kullanılır.

116 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Renk Derinliği

117 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Dinamik Aralık Bir görüntüdeki en açık ve en koyu pikseller arasındaki ton farkı aralığıdır. Dinamik aralık otomatik olarak, ton sayısı ile ilişkili olmasa da, daha yüksek dinamik aralık ile potansiyel olarak daha fazla renk tonu oluşturulabilir. Şekil 2.4. Üstteki görüntü daha geniş bir dinamik aralığa, fakat sınırlı sayıda renk tonu sayına sahiptir. Alttaki görüntü ise daha dar bir dinamik aralığa, fakat çok daha fazla sayıda renk tonuna sahiptir: üstteki görüntünün açık ve gölgeli kısımlarındaki detay kaybına dikkat ediniz.

118 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Dosya Boyutu Taranacak dökümanın yüzey alanının (yükseklik genişlik) renk derinliği ve çözünürlüğün karesi ile çarpımından hesaplanır. Görüntü dosyası boyutu byte (1 byte = 8 bit) cinsinden olduğu için bu rakamı sekize bölmek gerekecektir. Bu durumda dosya boyutu için birinci formül şöyledir: Dosya Boyutu = (yükseklik genişlik renk derinliği dpi ) / 8

119 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Dosya Boyutu Eğer piksel cinsinden görüntü boyutları verilmişse, bu durumda yatay ve düşey olarak piksel boyutlarını birbiri ile ve renk derinliği ile çarparak da görüntü boyutu hesaplanabilir. Dolayısıyla dosya boyutu için ikinci formül şöyle özetlenebilir: Dosya Boyutu = (piksel cinsinden boyutlar renk derinliği) / 8 Dosya boyutunun ifade edilme düzeni: Dijital görüntüler çok büyük dosya boyutlarında olduklarından genellikle 210 (1024) ve katları cinsinden kısaltılırlar:

120 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Sıkıştırma Depolama, işlemleme ve aktarım için dosya boyutlarının azaltılmasıdır. Dijital görüntülerin dosya boyutları, pekçok sistemin işlem ve iletişim performansını tüketecek şekilde çok büyük olabilmektedir. Tüm sıkıştırma teknikleri, sıkıştırılmamış durumdaki bir görüntünün ikili kod ifadesini, karmaşık algoritmalar yardımıyla matematiksel olarak kısaltmaktadır.

121 Dijital Görüntüleme Temel Terminoloji Sıkıştırma Şekil 2.5. Kayıplı sıkıştırma: soldaki büyütülmüş görüntülerde JPEG sıkıştırma tekniğinin etkisine dikkat ediniz. Alttaki görüntüde kayıp enformasyon, 8 8 piksellik kareler şeklinde görülebilmektedir: kirpikler gibi ince detaylar kaybolmuştur.

122 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları TIFF Formatı TIFF (Tag Image File Format), özellikle tarayıcılardan, ekran yakalama kartlarından ve resim düzenleme programlarından alınan görüntülerin kaydedilmesi için 1986 yılında Aldus firması tarafından geliştirilmiştir. Günümüzde çok yaygın, güvenilir ve geniş olarak desteklenen bir formattır. Siyah/beyaz, gri, renkli görüntüleri farklı renk derinliklerinde tanımlayabilir. Pekçok sıkıştırma şeması kullanmaktadır ve belirli tarayıcı, yazıcı veya bilgisayar donanımına özgü değildir.

123 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları PICT Formatı PICT (kısaltma değildir) formatı, Macintosh platformu için geliştirilmiştir. İlk olarak 1984 te MacDraw yazılımının piyasaya sürülmesiyle ortaya çıkmıştır. O tarihlerden beri pekçok uygulamada özellikle de monitör ekranında gösterim amaçlı hazırlanan görüntüler için kullanılmaktadır. Sunumlar, ekran üzerinde görüntüleme ve video çalışmaları için tercih edilmektedir. PICT formatı hem renk haritalamalı (bit-mapped) hem de vektör tabanlı grafiklere uygulanabilir. Kesilmiş veya belleğe kopyalanmış grafikler ve çıktısı alınacak çizimler için standartlaşmış bir formattır.

124 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları EPS Formatı EPS (Encapsulated PostScript) yüksek çözünürlüklü PostScript verilerinin kaydedilmesi için standart formattır. PostScript, sayfa üzerinde şekil ve harflerin nasıl ve nerede görüneceğini hassas bir şekilde kontrol etmeyi sağlayan, Adobe firması tarafından geliştirilmiş bir sayfa tanımlama dilidir. Bir EPS dosyası genelde iki kısımdan oluşur: PostScript uyumlu yazıcının çözünürlükten bağımsız görüntüyü nasıl basacağını tanımlayan PostScript (metin) kısmı ve isteğe bağlı olarak ekran üzerinde ön-izleme amaçlı bir PICT görüntüsü kısmı.

125 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları GIF Formatı GIF (Graphics Interchange Format), yaratılmalarında veya görüntülenmelerinde kullanılan donanımdan bağımsız bir şekilde grafik verilerinin değişim ve on-line taşınımı için geliştirilmiş bir protokoldür. GIF formatı, 1987 de CompuServe tarafından kendi servisleri içinde aktarılabilecek ve kullanıcılar arasında paylaştırılabilecek 8-bitlik görüntülerin sıkıştırılması için geliştirilmiştir. GIF dosyası, ilgili parametre ve grafik verilerini içeren bloklarve alt-bloklar ile tanımlanır. Bir GIF dosyasında pekçok grafik birarada kullanılarak hareketli görüntüler üretilebilir.

126 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları JPEG Formatı JPEG, standartlaşmış bir görüntü sıkıştırma teknolojisidir. JPEG ismi, standardı geliştiren komitenin orijinal isminden (Joint Photographic Experts Group) gelmektedir. Aslında JPEG bir dosya formatından ziyade bir veri dosyasının boyutunu düşürmek için kullanılan bir veri şifreleme yöntemidir. JFIF ve TIFF gibi dosya formatlarında çok yaygın olarak kullanılmaktadır. JFIF (JPEG File Interchange Format), JPEG veri akışınının çok geniş bir platformlar ve uygulamalar yelpazesi içinde dönüştürülmesini sağlayan en basit dosya formatıdır. Bu en basit format, TIFF spesifikasyonunda veya herhangi bir uygulamaya özgü dosya formatında bulunan gelişmiş özelliklerin hiçbirini içermemektedir.

127 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları Photoshop Formatı Photoshop formatı, Adobe Photoshop yazılımı için geliştirilmiş bir teknolojidir. Ancak günümüzde pekçok görüntü düzenleme yazılımı bu formatta kaydedilen görüntüleri açabilmekte ve değiştirebilmektedir. Photoshop formatının en büyük avantajı tabakalar (layer) ile çalışırken ortaya çıkmaktadır. Örneğin bir artalan (background) resmi bir tabaka üzerinde yaratılabilir, ardından değişik grafikler ikinci bir tabakaya, bir gölge efekti üçüncü tabakaya ve bir metin dördüncü tabakaya eklenebilir. Herbir tabaka diğerlerinden bağımsızdır. Diğer tabakaların içeriğini etkilemeksizin ayrı olarak düzenlenebilir veya değiştirilebilir.

128 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları IVUE Formatı IVUE formatı, FITS (Functional Interpolating Transformation System) teknolojisi ile çalışmak üzere Live Picture firması tarafından geliştirilmiştir. Görüntü düzenleme basamakları matematiksel olarak bir FITS dosyasında kaydedilirken, orijinal görüntü verileri IVUE formatlı dosyada saklanır. Kümülatif işlem hatalarını elimine eden nihai bir RIP (Raster Image Processing) işleminde FITS dosyası ve IVUE görüntüsünden yeni bir çıktı dosyası yaratılır. Formatın en önemli avantajı, bir görüntüde yalnızca düzenleme yapılan kısım ile çalışabilmesi ve böylece her düzenleme kademesi arasında ekran görüntülerini hızlıca oluşturabilmesidir.

129 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntü Formatları PhotoCD (Image Pac) Formatı PhotoCD sistemi 1990 yılında Kodak tarafından tüketicilerin, resimlerini uygun bir CD üzerine kaydedebilecekleri ve bir televizyon veya bilgisayar sisteminde kolaylıkla izleyebilecekleri bir yöntem sunmak amacıyla geliştirilmiştir. Başlangıç olarak tasarlandığı şekliyle bir PCD (veya Image Pac) dosyası, 35 mm lik renkli veya siyah/beyaz negatiflerden veya renkli slaytlardan oluşturulabilmektedir. Geleneksel işlemlerden sonra film taranmakta ve dijital olarak PhotoCD diske kaydedilmektedir. Herbir disk yaklaşık olarak 100 görüntü saklayabilmektedir. Her görüntüye atanan bir dosya erişim numarası ile PhotoCD oynatıcısı destekli bir televizyondan veya CD-ROM destekli bir bilgisayardan disk üzerinde kayıtlı resimler kolaylıkla izlenebilmektedir.

130 Dijital Görüntüleme Görüntü Yakalama (a) (b) (c) Şekil 2.6. Film üzerine görüntü aktarım sistemi (a), bazı dijital fotoğraf makinalarında kullanılan CCD detektörü (b) ve CCD detektörün şematik yapısı (c).

131 Dijital Görüntüleme Görüntü Yakalama (a) (b) (c) Şekil 2.7. Renk algılama düzeneğinin şematik yapısı (a), tarayıcılarda kullanılan doğrusal görüntü sensörü ve sistematiği (b) ve doğrusal görüntü sensörü ve şematik yapısı (c).

132 Dijital Görüntüleme Tarayıcı İle Görüntü Yakalama (a) (b) Şekil 2.8 Tarayıcı tipleri (a ve b).

133 Dijital Görüntüleme Tarayıcı İle Görüntü Yakalama (a) (b) (c) Şekil 2.9. Görüntünün dijitalleştirilmesi (a), dijital görüntüyü oluşturan pikseller (b), piksellerin sayısı çözünürlüğü belirler (c) ve yüksek çözünürlüklü görüntülerde pikseller görünmez (d). (d)

134 Dijital Görüntüleme Tarayıcı İle Görüntü Yakalama (a) (b) Şekil Tarayıcıda yatay ve düşey çözünürlük aynı anda örneklenir (a), fotosel sayısı düşey çözünürlüğü belirlerken örnekleme hızı yatay çözünürlüğü belirler (b).

135 Dijital Görüntüleme Tarayıcı İle Görüntü Yakalama (a) (b) Şekil bitlik bir pikselde 16,7 milyon farklı renk elde edilebilir (a), her pikselin renk bileşenlerinin herbiri 0 ile 255 arasında sayısal bir değere sahiptir (b).

136 Dijital Görüntüleme Kamera İle Görüntü Yakalama Mikroskopla görüntüleme için genelde iki değişik tip elektronik kamera bulunmaktadır: (1) Tüp kameralar (vidicon grubu) (2) CCD (charge coupled device) kameralar. Her iki kamera tipi de düşük ışığa artırılmış duyarlılık için yoğunlaştırılabilir.

137 Dijital Görüntüleme Geleneksel Fotoğraflardan Dijital Fotoğraflara Geçiş Dijital fotoğraflar, geleneksel fotoğraflarla benzer görünüşe sahip gibi görünebilir, ancak pekçok farklılık vardır. Geleneksel fotoğrafçılık için bir fotoğraf makinesi ve film ile ilgili kimyasallar, fotoğrafik baskı kağıdı ve büyütücü (enlarger) barındıran bir karanlık odaya ihtiyaç duyulur. Dijital görüntüle teknolojisinde ise yine bir fotoğraf makinesine ihtiyaç duyulur, fakat bilgisayar, yazılım ve yazıcı, dijital bir karanlık oda görevi üstlenir. Bilindiği üzere geleneksel fotoğraf makineleri, görüntüleri film üzerine kaydeder. Film daha sonra işlemlenir ve fotoğrafik baskıları alınır. Diğer taraftan dijital fotoğraf makinesi CCD yardımıyla görüntüleri elektronik olarak kaydeder.

138 Dijital Görüntüleme Dijital Görüntüleme Prosesi Tablo 2.1. Digital görüntüleme.

139 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Genel kullanım alanı bulan yazıcı teknolojileri aşağıda belirtilmiştir. Dye-Sub, Püskürtme (Inkjet), Lazer, Solid-Ink, Termal (Thermal Wax).

140 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Dye Sub Yazıcılar Şekil Dye-Sub yazıcıların çalışma prensibi (şematik).

141 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Püskürtmeli (Inkjet) Yazıcılar Şekil Püskürtmeli yazıcıların çalışma prensibi (şematik).

142 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Lazer Yazıcılar Şekil Lazer yazıcıların çalışma prensibi (şematik).

143 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Solid Ink Yazıcılar Şekil Solid-Ink yazıcıların çalışma prensibi (şematik).

144 Dijital Görüntüleme Baskı Teknolojileri Termal (Thermal Wax) Yazıcılar Şekil Termal yazıcıların çalışma prensibi (şematik).

145 Dijital Görüntüleme Görüntü Tasarımı Görüntü Formatı Aşağıda bazı formatlar listelenmiştir.

146 Dijital Görüntüleme Görüntü Tasarımı Görüntü Formatı Şekil Normlanmış en önemli 3 görüntü formatı.

147 Dijital Görüntüleme Görüntü Tasarımı Görüntü Okuma Fotografide öncelikli görüntü yerleri bulunur. Alışkanlıklarımız üzerine yapılan araştırmalar, insanın önce sol üst köşeyi (birincil öncelikli yöre), daha sonra ise orta bölgeyi ve sağ alt bölgeyi (ikincil öncelikli yöreler) incelediğini gösterir. Seyircide görüntü incelemesinde birincil yöreden ikincil yörelere doğru bakışını kaydırır, yani görüntü diyagonal olarak algılanmış olur.

148 Dijital Görüntüleme Görüntü Tasarımı Görüntü Alanında Yer Semboliği Görüntü alanındaki yerin oldukça büyük bir anlamı vardır. Üst taraf ışık, özgürlük, hafiflik gibi kavramlara uygunken fotoğrafın alt tarafı ağırlık, bağımlılık gibi tanımlamaları beraberinde getirir. Sağ taraf tekrar eve dönme, bağlı olma karakteristiği taşırken sol taraf uzağa gitme, özgür olma karakteristiği taşır.

149 Dijital Görüntüleme Görüntü Tasarımı Perspektif & Netlik Derinliği 3-boyutlu objelerin 2-dimensiyonlu tasarımında perspektif ile çalışılır ve görüntüde derinlik elde edilir. Perspektif ile görüntü varyasyonu dış fotoğrafçılıkta yoğun olarak gerçekleşirken teknik fotoğrafçılıkta oldukça kısıtlı olarak kullanılabilir. Netlik derinliği kavramıyla obje düzleminin ötesi uzayın da net olarak görüntülenmesi anlaşılır. Dış fotoğrafçılıkta fotoğraf kamerasının aperturunun küçültülmesiyle (apertur çapı) netlik derinliği artırılır. Aynı işlem ışık mikroskobisinde de gerçekleştirilir. Sonradan da görüleceği gibi netlik derinliği ışık mikroskobisinde sınırlıdır. Yüksek netlik derinliği yalnız Tarama Elektron Mikroskobisinde elde edilir.

150 Metalografi Malzemelerin tüm fiziksel, kimyasal, elektronik ve mekanik özellikleri, bileşimlerinin yanısıra iç yapıları ile doğrudan ilgilidir. Bu nedenle, üretimde kalite kontrolü, yeni malzemelerin geliştirilmesi, dayanıklılık, hasar ve kazaların nedenini araştırma gibi olaylarla karşılaşıldığında, malzemelerin iç yapısı hakkında bilgi sahibi olmak gerekmektedir. Metallerin mikroyapısını inceleyen bu bilimdalına METALOGRAFİ denir.

151 Metalografi Metalografi Teknikleri Numune Alma Metalografik incelemede seçilen numunenin bir değer taşıyabilmesi için bu numunenin gerek fiziksel özellik ve gerekse kimyasal bileşim yönünden esas malzemeyi tam olarak temsil etmesi gerekmektedir. Metalografik inceleme için numune alınmasında belirli kurallar olmayıp, bazı genel prensipler mevcuttur ve yerine göre kişi zeka ve bilgisini kullanır. Numunenin nereden alınacağı saptandıktan sonra en uygun bir kesici alet ile numune kesilir. Bunlar testere, keski, torna, kesici taş, çekiçle kırma ve oksiasetilen ile ergitme olabilir. Bazı hallerde bunların birkaçı birden kullanılır. Burada dikkat edilecek nokta, minimum yapı değişmesini sağlayacak yöntemin seçimidir.

152 Metalografi Metalografi Teknikleri Kalıplama İncelenecek numuneler şayet küçük veya biçimsiz şekilli ise zımparalama ve parlatma esnasında elde tutmak güçlük yaratır. Bu durumda numuneler genellikle kalıplanır. Aynı amaçla bazen metal kelepçeler de kullanılır. Tel, saç v.b numuneler kelepçelere tutturularak parlatma yapılabilir Şekil 3.1. a) Kalıplanmış numune, b) kelepçelerle tutturulmuş numune.

153 Metalografi Metalografi Teknikleri Kalıplama Numuneyi kalıplarken iki farklı yöntemden biri uygulanabilir. (1) Sıcakta ve basınç altında (compression) (2) Soğukta (cold moulding)

154 Metalografi Metalografi Teknikleri Kalıplama Şekil 3.2. Eğik kesiti alınan numunenin ince kenar bölgesinin incelenme yüzeyi. Şekil 3.3. Bir numuneden alınan boyuna ve enine kesit.

155 Metalografi Metalografi Teknikleri Numune Hazırlama Parlatma Numuneler kesildikten ve kalıba alındıktan sonra mikroskobik inceleme için parlatılmaları gerekir. Parlatma işlemi, çeşitli parlatma kademeleri içerir. Her kademede, bir evvelki kademede kullanılan aşındırıcılardan daha ince aşındırıcı kullanılır ve böylece her kademenin numune yüzeyinde yarattığı deformasyon ve çizik minimuma indirilir. Numunelerin parlatılmasındaki başarı, parlatılacak malzemeye uygun yöntem ve aşındırıcının seçimine bağlıdır.

156 Metalografi Metalografi Teknikleri Parlatma Araçları Çeşitli parlatma araöları aşağıda belirtilmiştir. (1) Aşındırıcılar (2) Kaba ve nihai parlatmada kullanılan aşındırıcılar

157 Metalografi Metalografi Teknikleri Aşındırcılar / Silisyum Karbür (SiC) Sentetik aşındırıcı olup, kum ve kokdan elde edilir. Mohs sertliği 9,5 dir ve hegzagonal yapıdadır. SiC taneleri hem toz, hem de kağıt veya kumaş üzerine bir bağlayıcı ile sabitlenerek zımpara şeklinde kullanılır.

158 Metalografi Metalografi Teknikleri Aşındırıcılar / Zımpara Kağıdı Zımparalar SiC taneleri veya genellikle doğal %55-75 Al2O3 (korindon) ve magnetit tozu ihtiva ederler. Bazen korindon yerine boksitin elektrikli fırında işlemlenmesinden elde edilen alumina (Al2O3) da kullanılır. 800 veya 0000 (4/0) numara zımpara kağıdı çok ince olduğundan her zaman kullanılamaz. Diğer zımpara kağıtları da numunenin cinsine göre seçilir.

159 Metalografi Metalografi Teknikleri Aşındırıcılar / Zımpara Kağıdı

160 Metalografi Metalografi Teknikleri Kaba & Nihai Parlatmada Kullanılan Aşındırıcılar Kaba ve nihai parlatma için genellikle AI2O3, Cr2O3, MgO, Fe2O3 veya elmas tozu gibi aşındırıcılar kullanılır. Bunlardan elmas tozu, macun veya sprey şeklinde, diğerleri ise toz veya damıtık su ile süspansiyon halinde kullanılır. Parlatılan numune eğer sudan etkileniyorsa bu durumda etilen, glikol, alkol, kerosen veya gliserin kullanılır. MgO, Mg, Al ve alaşımlarının parlatılmasında nihai parlatma kademesinde tavsiye edilir.

161 Metalografi Metalografi Teknikleri Kaba & Nihai Parlatmada Kullanılan Aşındırıcılar

162 Metalografi Metalografi Teknikleri Kaba & Nihai Parlatmada Kullanılan Aşındırıcılar

163 Metalografi Metalografi Teknikleri Parlatma Diskleri Çapları 8 10 inç olup, pirinç, bronz veya sert plastikten yapılır. Genellikle birkaç tanesi beraberce bir parlatma seti meydana getirirler. Aluminyum, magnezyum ve alaşımlarının parlatılmasında aluminyumca zengin alaşımlardan yapılmış diskler kullanılır. Parlatma disklerinin hızları devir/dak. arasında değişir. Yüksek devir, kaba parlatma kademesinde kullanılır. Disklerin üzeri, parlatma kademesine ve numune karakteristiklerine göre sert çuha, flanel, naylon, poplin, koton kadife gibi parlatma kumaşları ile kaplanır. Parlatma kumaşlarında aranılan özellikler, dokularının sık ve homojen olmasıdır.

164 Metalografi Metalografi Teknikleri Mekanik Parlatma Tekniği Numunenin yüzeyinde, numuneyi kestiğimiz aletin izleri bulunur. Ayrıca kesme esnasında numunenin yüzeyi bir miktar deforme olmaktadır. Numuneyi orjinal yapı temsil ettiğinden, toplam deformasyona uğramış yüzey tabakasının ortadan kaldırılması parlatmanın amacıdır. Bu iş başlıca dört kademede yapılır: (1) Kaba zımparalama kademesi (2) İnce zımparalama kademesi (3) Kaba parlatma kademesi (4) Nihai parlatma kademesi

165 Metalografi Metalografi Teknikleri Kaba Zımparalama Kademesi Kaba zımparalama kademesinin amacı, bir sonraki zımparalama ve parlatma kademeleri için gerekli düz yüzeyi elde etmektir. Bu işlemde numune önce numune taşına tutulur. Böylece numunedeki çapaklar ve numuneyi kesen aletin izleri ortadan kaldırılmış olur. Arkasından, sırayla 80 ve 150 no.lu zımpara ile zımparalanır.

166 Metalografi Metalografi Teknikleri İnce Zımparalama Kademesi Bu kademede 240, 320, 400, 600 no.lu zımparalar kulanılır. Mekanik parlatmada numune elle tutulur ve zımpara kağıda fazla bastırılmadan zımparalanır. Bir zımparadan diğerine geçileceği zaman, bir önceki zımpara tanelerinin, kendisinden daha ince taneli olan zımparaya geçmesini önlemek açısından el ve numune iyice yıkanmalıdır. Bu kademede, çatlak ve porozite içeren numunede bu bölgelere yerleşen zımpara tanelerinin numuneden yıkama ile uzaklaştırılması mümkün değildir. Bu durumda numunenin ultrasonik temizleyicide temizlenmesi gerekir.

167 Metalografi Metalografi Teknikleri Kaba & Nihai Parlatma Kademesi Her iki kademede numune, parlatma disklerine tabi tutulur. Disklerin üzeri parlatılacak numune için tavsiye edilen kumaşlarla kaplanır. Kaba parlatma kademesinde genellikle çadır bezi gibi tüysüz kumaşlar seçilirken, nihai parlatma kademesinde kısa tüylü kumaşlar tercih edilir. Genellikle bu kademede kullanılan aşındırıcılar sırasıyla x-alumina ( m) ve aluminadır (0,05 m). Her ikisi de damıtık su ile süspansiyon şeklinde kullanılır. Numune parlatma diskine tutulur ve alumina solusyonu parlatma kumaşına tatbik edilir. Burada dikkat edilecek nokta, parlatma kumaşının nem derecesidir. Minimum nem miktarı, numune parlatma diskinden uzaklaştırıldığında havada 1-5 saniye içerisinde hemen kurumasına tekabül eder.

168 Metalografi Metalografi Teknikleri Otomatik Parlatma Kısa zamanda, çok sayıda numune parlatma gerektiren laboratuvarlarda parlatma genellikle otomatik olarak yapılır. Bazı hallerde ise numunenin özellikleri nedeniyle parlatma işlemi elde yapılamaz ve bu durumda otomatik parlatma cihazlarından yararlanılır (örneğin, radyoaktif nımunelerin parlatılması gibi). Diğer taraftan, kimyasal parlatma gibi özel ortamlarda parlatma gerektiren hallerde yine otomatik parlatma cihazlarının seçiminde numune çeşidi ile iş hacmi esas alınır.

169 Metalografi Metalografi Teknikleri Elmasla Parlatma Elmasın çok sert veya yumuşak ve sert fazı bir arada içeren (örneğin; kalıntı faz bulunan) numunelerin parlatılmasında kaba zımparalamadan sonra kullanılması kısa zamanda çok başarılı neticeler vermektedir. Bu tür numuneler normal yöntemlerle parlatıldığında parlatma süreci çok uzamakta ve bu da özellikle kalıntı fazın dökülmesine neden olmaktadır. Elmasla parlatmanın diğer bir üstünlüğü de parlatma süresi kısaldığından numune yüzeyinde meydana gelen deformasyon tabakasının minimuma inmesidir. Elmasla parlatma, seramik malzemelerde de başarı ile uygulanmaktadır.

170 Metalografi Metalografi Teknikleri Elektrolitik Parlatma 600 nolu zımpara ile zımparalanmış numune elektrolitik parlatma için yeterli olduğundan, mekanik parlatmadaki kaba ve nihai parlatma kademeleri ortadan kalkmakta ve bu esnada numune de dağlanmış olmaktadır. Bu nedenle elektrolitik parlatma yöntemi zamandan tasarruf sağlar ve ekonomiktir. Kaba ve nihai parlatma kademelerinin ortadan kaldırılması, aynı zamanda numunelerde bu kademelerin meydana getireceği yüzey distorsiyonunu önler. Böylece, dağlama ve parlatma işlemlerinin tekrarlanmasına gerek kalmaz. Bu özelliğinden dolayı elektrolitik parlatma, özellikle yumuşak malzemelerde, tek fazlı alaşımlarda, örneğin paslanmaz çeliklerde, mekanik parlatmaya kıyasla daha başarılıdır.

171 Metalografi Metalografi Teknikleri Parlatılmış Numunenin Faydaları Parlatılmış numunede, metal ile metal olmayan kalıntıların çeşitleri, büyüklükleri ve miktarları, Parlatılmış çelik numunelerde mangan sülfürler, silikatlar ve oksitler, Parlatılmış gri dökme demir numunelerinde grafitler, Parlatılmış bakır numunelerinde bakıroksitler, Parlatılmış kurşun bronzlarında kurşunlar Parlatılmış Al-Si-Alaşımlarında Si-kristalleri, Parlatılmış numunede mikro çatlaklar ve mikro poroziteler gibi mikro hatalar

172 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Malzemelerde gerçek iç yapı özelliklerini ortaya çıkarmak için metalografide çoğu kez parlatılmış numune yüzeyine uygun bir reaktif tatbik edilir. Bu işleme Kimyasal Dağlama veya kısaca Dağlama denilmektedir. Dağlama ile parlatma sonucunda görülemeyen mikroyapı elemanları açığa çıkmaktadır. Dağlama, ayrıca fazların cinsini tayin etmede, dislokasyonların yerlerini belirlemede (etch pitting) ve yönlenme etütlerinde kullanılır.

173 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Nihai parlatmadan çıkan numunede kaçınılmaz olarak parlatılan yüzeyde soğuk işlenmiş bir tabaka bulunmaktadır. Bu tabaka başlıca iki kısımdır; üst tabakanın serbest enerjisi alt tabakaya kıyasla daha fazladır. Bu nedenle ilk dağlama işlemi sonunda üst tabaka kolayca reaktifin etkisi ile ortadan kalkar ve yüzeyde alt tabaka kalır. Bu durumda mikrokopik etüd yapıldığında orjinal yapıya benzemeyen bir yapı görülür. Bu tabakayı ortadan kaldırmak için parlatma ve dağlama işlemi bir daha tekrarlanmalıdır.

174 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Genel olarak parlatma ve dağlama işlemlerinin üç defa tekrarı, bu tabakanın tamamen ortadan kalkması için yeterlidir. Bu tabakanın mevcudiyeti ve kalınlığı aşağıda belirtilen kavramlara bağlıdır. numunenin yapısına, uygulanan parlatma yöntemine, numunenin parlatılması esnasında uygulanan basma kuvvetine, parlatmada kullanılan aşındırıcının karakterine

175 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama & Dağlama Ayraçları

176 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Ayraçları Genellikle metalografik numunenin dağlanmasında kullanılan reaktifler su, alkol, gliserin, glikol veya bunların karışımı olan çözücülerin içinde, organik ve inorganik asitle, çeşitli alkalilerin ve diğer kompleks bileşiklerin eritilmesi ile elde edilir. Kullanılan reaktiflerin aktivileri ve genel davranışları; hidrojen iyonu konsantrasyonuna, hidroksit iyonu konsantrasyonuna veya reaktifin bir veya daha fazla yapı bileşenlerini karartma yeteneğine bağlıdır.

177 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Ayraçları

178 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama Ayraçları

179 Metalografi Metalografi Teknikleri Kimyasal Dağlama Çok Fazlı Alaşımlarda Çok fazlı alaşımların dağlanma mekanizması elektrokimyasal niteliktedir. Numune reaktif ile temas ettiğinde, yapı bileşenleri (fazlar) arasında potansiyel farkı doğar. Daha yüksek potansiyelli faz, diğerine kıyasla anodik veya elektropozitifdir ve bu nedenle dağlama esnasında çözünmeye başlar. Katodik veya elektronegatif olan diğer faz, daha düşük potansiyele sahip olduğundan dağlama esnasında herhanği bir değişikliğe uğramaz.

180 Metalografi Metalografi Teknikleri Kimyasal Dağlama Şekil 3.4. Çok fazlı yapılardaki dağlama mekanizması.

181 Metalografi Metalografi Teknikleri Kimyasal Dağlama Saf Metaller ve Tek Fazlı Alaşımlarda Homojen tek fazlı alaşımlar ve saf metallerin dağlama işlemi çok fazlı alaşımlarınkinden farklıdır. Burada dağlama mekanizması elektropozitif bir olaya dayanır. Ana metal ile çözünmeyen kalıntılar ve tane sınırları ile taneler arasındaki potansiyel farkı genellikle o kadar belirsizdir ki dağlamanın etkisi olsa bile bu çok küçüktür.

182 Metalografi Metalografi Teknikleri Kimyasal Dağlama (a) (b) Şekil 3.5. Tane sınırlarında; a) dağlama sonucu vadi oluşumu, b) mikroskopta görünümü.

183 Metalografi Metalografi Teknikleri Elektrolitik Dağlama Şekil 3.6. Elektrolitik parlatma düzeneği.

184 Metalografi Metalografi Teknikleri Elektrolitik Dağlama Şekil 3.7. Elektrolitik parlatma ve dağlamada akım yoğunluğu-potansiyel eğrisi.

185 Metalografi Metalografi Teknikleri Renkli Metalografi Renkli metalografi esasta iki değişik yöntemle gerçekleştirilir: (1) Dağlama ile renkli katman (tabaka) oluşumu, (2) Evaporasyon (buharlaştırma) veya sputter lama teknikleriyle renkli girişim katmanları oluşumu.

186 Metalografi Metalografi Teknikleri Dağlama ile Renkli Katman Oluşumu

187 Metalografi Metalografi Teknikleri Enterferans (girişim) Tabakasının Etkisi Şekil 3.8. Bir dalganın tanımı.

188 Metalografi Metalografi Teknikleri Enterferans (girişim) Tabakasının Etkisi Şekil 3.9. Kaplanmış bir metalin yüzeyi.

189 Metalografi Metalografi Teknikleri Renk Kontrastı Kaplama sonrası fazların ışığın aydınlatma dalga boyuna bağlı olarak karakteristik bir yansıma minimumu bulunmaktadır. İki fazın yansıma minimumlarının dalga boyları aramesafesi, beyaz ışık altında yapılan incelemede tamamlayıcı (komplementer) renklerde λmin olarak görünen- fazlar arasındaki renk farkını ortaya koymaktadır. Birçok durumlarda renklerin görsel değerlendirmeleri ve genel tanımları yansıma minimumunun ilgili durumuna ve mesafesine bağlıdır.

190 Metalografi Metalografi Teknikleri Açık Koyu Kontrastı Kaplamada amaç numunenin iki veya birçok fazları arasındaki kontrastı güçlendirmektir. Mikroyapının kantitatif bir değerlendirmesi için açık-koyu yani siyah-beyaz kontrastı yeterli gelmektedir. Çalışmalarda renk duyarlı sistemlerin kullanımları, monokromatik ışık ile çalışma ile karşılaştırıldığında hiçbir avantaj sağlamamaktadır. Bunlara benzer sistemler (örneğin televizyon) kırmızı, yeşil ve mavi üç renkden oluşan kanallarla çalışmaktadırlar. Görünüm için bu üç renk karıştırılmaktadır ve böylece renk algılaması yine oluşturulmaktadır.

191 Metalografi Metalografi Teknikleri Enterferans Katman Üretimi Şekil Buharlaştırma cihazının şematik görünümü.

192 Metalografi Metalografi Teknikleri Enterferans Katman Üretimi Şekil Sputterlama sisteminin şematik görünümü.

193 Metalografi Metalografi Teknikleri Makro İncelemeler Şekil Merkezde karbon segregasyonu sonucu martenzit dönüşümü ve soğuk şekillendirmede Chevron çatlakları.

194 Metalografi Metalografi Teknikleri Makro İncelemeler Şekil Döküm bloğunda primer yapı, Oberhoffer ayracı ile dendritler koyu, açık renkli bölgeler artık sıvı. Şekil Bir vida ve somun kesitinde deformasyon çizgileri, Oberhoffer ayracı. Vida kafası ve sağ somun dövme, sol somun tornalama ile üretilmiştir.