Kontrastierung durch Absorption

Begonnen von hugojun, Januar 08, 2018, 16:59:44 NACHMITTAGS

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hugojun

Geehrtes Forum,

ein Bereich der Gesteinsanalyse ist die Bestimmung des modalen Gehalts der verschiedenen Phasen(Minerale).
Klassisch wird/wurde da das Punkt -Zähl-Verfahren benutzt. Im Zeitalter der Digitalisierung in der Bildverarbeitung und Auswertung, kann man schnell und bequem die Bildobjekte anhand ihrer Grauwerte auszählen.
Das Problem ist, das einige unterschiedliche Phasen in Gesteinen die gleichen Grauwerte liefern und sie so nicht im Bild zu unterscheiden sind. Man muss also so kontrastieren, dass diese Unterscheidung möglich wird.
Der Geologe bedient sich dazu des Polarisationsmikroskops. Leider ist aber die Farbe der Phasen in dem Bild abhängig von der Orientierung und so kommen viele Farben für das gleiche Mineral zum Vorschein.
Wenn man aber im Durchlicht monochrom Beleuchtet und die richtige Wellenlänge des Lichtes benutzt, absorbieren die Mineral-Phasen plötzlich das Licht ganz unterschiedlich.
In meinem Bildbeispiel sind im grünen Licht 551nm am Beispiel des Gabbros zwei Phasen deutlich zu unterscheiden:
Ein Pyroxen und eine zweite, hellere Phase.
Bei Beleuchtung mit der Wellenlänge 925nm absorbiert der Wirt deutlich stärker als die Entmischungslamellen.
Nun kann man deutlich drei Phasen unterscheiden.
Natürlich ist dieser kleine Bildausschnitt nur zur Erklärung gedacht, in der Praxis sollen so Übersichtaufnahmen
Ausgewertet werden.




551nm  Wirt und Lamellen gleich Grauwerte

925nm Wirt dunkler

1050nm Lamellen dunkler

Zur Erklärung noch ein link zu Spektren der Pyroxene:Aus den unten abgebildeten Spektren ist ersichtlich, dass die Orthopyroxene unterhalb 1µm , die Klinopyroxene  oberhalb 1 µm deutlicher absorbieren. In Folge handelt es sich bei dem Wirt um einen Orthopyroxen mit Klinopyroxen Entmischungs- Lamellen.

https://www.google.de/imgres?imgurl=https%3A%2F%2Fars.els-cdn.com%2Fcontent%2Fimage%2F1-s2.0-S0019103514001171-gr1.jpg&imgrefurl=https%3A%2F%2Fwww.sciencedirect.com%2Fscience%2Farticle%2Fpii%2FS0019103514001171&docid=8qjzea3IHCexPM&tbnid=jbW8SQeCo9CUrM%3A&vet=10ahUKEwjMq-eB-8XYAhWFI1AKHYOgDmoQMwiVAShOME4..i&w=734&h=566&bih=907&biw=1280&q=spectral%20absorption%20clino%20orthopyroxene&ved=0ahUKEwjMq-eB-8XYAhWFI1AKHYOgDmoQMwiVAShOME4&iact=mrc&uact=8

Jürgen

olaf.med

Hallo Jürgen,

ein sehr interessanter Ansatz zur Planimetrie, aber ist denn tatsächlich die IR-Absorption von opx und cpx unabhängig von deren Orientierung??? Wenn nicht, dann hilft es leider ja auch nicht viel weiter.

Herzliche Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

Vorstellung: http://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=4757.0

... und hier der Link zu meinen Beschreibungen historischer mineralogischer Apparaturen:
https://www.mikroskopie-forum.de/index.php?topic=34049.0

hugojun

#2
Hallo Olaf,

ich denke die Absorption ist nicht unabhängig von der Orientierung des Kristalls. Absorption , Dispersion und Brechung`s -Index stehen in einem Zusammenhang. Wenn der Brechung`s- Index bei Ein-; oder Zwei-Achsigen Kristallen Richtungsabhängig ist, wird dies aus dem Zusammenhang der drei Größen , für die Absorption auch gelten. Der Brechung`s-Index fällt mit zunehmender Wellenlänge, (oder steigt mit zunehmender Licht-Frequenz ), normale Dispersion. Von abnormaler Dispersion spricht man , wenn Absorption ins Spiel kommt und sich die Dinge umgekehrt verhalten. Dass  der Effekt bei veränderter Orientierung deutlich unterschiedlich ist , konnte ich bisher noch nicht beobachten, zumindest in der Ebene der Tischdrehung, also // der Mikroskop-Achse.

Grüße


Jürgen

hugojun

Noch eine Übersichts- Aufnahme auf die Schnelle,

Eine Vielzahl von zufällig orientierten Pyroxenen   in 950nm zeigen eine homogene Verteilung der Grauwerte



Mars-Basalt Dhofar 019 shergottite  6,3X

Jürgen

olaf.med

Hallo Jürgen,

Du arbeitest mit Shergotiten - alle Achtung! Welche Zielsetzung verfolgst Du damit? Geht es nur um die Modalanalyse plag/opx/cpx. Letzlich befürchte ich, dass, wie bei bisher allen Fällen aus der mineralogischen Praxis die mir geläufig sind, die vollautomatische Planimetrie bald an ihre Grenzen stößt. Man ist dann auf halbautomatische Auswertungen angewiesen; solche Verfahren wurden ja bereits in den 1970ern entwickelt. Die Abgrenzung Plagioklas/Pyroxen ist ja trivial und geht natürlich vollautomatisch. OPx/cpx könnte man dann bei gekreuzten Polarisatoren an Einzelkörnern machen - da kann man ja beliebig starke Kontraste durch die unterschiedlichen Auslöschungslagen einstellen.

Herzliche Grüße,

Olaf
Gerne per Du!

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hugojun

Hallo Olaf ,
Zitat von: olaf.med in Januar 09, 2018, 10:19:29 VORMITTAG
Geht es nur um die Modalanalyse plag/opx/cpx.

Tatsächlich gehts dabei in erster Linie um die Klassifizierung der Mafite und Ultramafite , wobei der Plagioklas in den Mafiten meist so geschockt ist , das er nur als Maskelynit , amorh , auftritt. Bei den Ultramafiten um die Einordnung in die Peridotite und Pyroxenite , also Olivin- ; OPX- und CPX -Verteilung.

Ja, es geht darum , eine Vereinfachung der Modalanalyse zu erreichen. Ich kenne eigentlich nur die klassische Methode, wie sie bei Wimmenauer auf Seite 14ff beschrieben ist . Um eine gewisse Genauigkeit zu erreichen , muss man vieles berücksichtigen;

Korngrößen im Bildausschnitt und Anzahl der Phasen geben vor, wie groß die Fläche zu sein hat und wie viele Punkte über dieser Fläche verteilt und ausgezählt werden müssen. Das können dann mal schnell 1500 bis 2000 Punkte werden.
Mit einem Bildbearbeitungsprogramm geht das elegant und schnell, so man die Phasen auch richtig identifizieren kann.Daher mein Idee der Kontrastierung .

Ich habe mir natürlich nochmal die Spektren für verschieden Mineral auf dieser Seite angesehen,

http://minerals.gps.caltech.edu/files/Visible/Index.html

und es besteht kein Zweifel , dass die Absorption richtungsabhängig ist. Vielleicht ist meine Methode zu unempfindlich , um auf

die Orientierungsunterschiede zu reagieren? :-

Eben habe ich noch mal denselben Schliff unters Mikroskop gelegt und mit dem 950nm Filter unter // pol und + pol Filtern den Tisch um 360° gedreht. Selbst bei +pol Filtern keine vernehmbaren Unterschiede.  :-

Die Art der Kontrastierung kann man auf eine großen Anzahl von Wellenlängen ausdehnen

Den gleichen Bildausschnitt habe ich nochmal ( etwas höher Vergrößert) als Farb-Komposite, also aus 4 Wellenlängen ( 486nm,551nm,589nm und 656nm) eingestellt. Diese Methode wende ich an , da meine Kamera nur S/W sieht , dafür aber empfindlicher im kurz- und langwelligen Bereich ist.

eine Software vergleicht dann alle Bilder miteinander und wählt unter allen benutzten Wellenlängen 3 herraus , die den bestmöglichen Kontrast und Phasenunterscheidung bietet.
Im Beispiel wurde allerdings "nur" das das RGB Bild berechnet

Gruß
Jürgen