Метод частотного разложения в фотошопе: Photoshop. Как отретушировать фотографию с помощью метода частотного разложения

Содержание

Photoshop. Как отретушировать фотографию с помощью метода частотного разложения

В этом уроке рассказывается о методе ретуши в Photoshop с помощью разложения изображения на низкочастотную и высокочастотную составляющие. Низкочастотная составляющая позволяет исправлять цвет и тон, не затрагивая мелкие детали, такие как текстура кожи. Высокочастотная составляющая напротив, позволяет работать с текстурой, не затрагивая цвет и тон

Возьмем исходное изображение с дефектами кожи в виде прыщей – распространенная проблема у подростков.

1. Откроем наше изображение в программе Adobe PhotoShop CS5. Создадим 2 копии фонового слоя (можно использовать сочетание клавиш J+CTRL – скопировать на новый слой). Верхний слой назовем текстура, нижний – ТОН.

2. Отключим видимость слоя ТЕКСТУРА и перейдем на слой ТОН. Размоем этот слой с таким радиусом, чтобы у нас исчезли явные дефекты.

ФИЛЬТР → РАЗМЫТИЕ → РАЗМЫТИЕ ПО ГАУССУ

Небольшие дефекты останутся, но мы их сможем легко поправить.

Мы создали низкочастотный слой. На нем нет мелких деталей изображения, таких как текстура кожи. На этом слое можно поправить некоторые дефекты: пятна, цвет, тон, светотеневой рисунок, не затрагивая текстуру кожи.

3. Перейдем на слой ТЕКСТУРА. Включим его видимость. Применим фильтр ЦВЕТОВОЙ КОНТРАСТ с радиусом таким же как в размытие по Гауссу.

ФИЛЬТР → ДРУГОЕ → ЦВЕТОВОЙ КОНТРАСТ

Изменим режим наложения для слоя ТЕКСТУРА на ЛИНЕЙНЫЙ СВЕТ. Получается изображение с избыточной резкостью.

4. Необходимо в 2 раза ослабить воздействие режима наложения ЛИНЕЙНЫЙ СВЕТ. Для этого воспользуемся корректирующим слоем КРИВЫЕ, который привяжем к слою ТЕКСТУРА с помощью обтравочной маски.

Надо, удерживая клавишу ALT, кликнуть по значку создания корректирующего слоя , который находится внизу на панели СЛОИ.

Включаем параметр ИСПОЛЬЗОВАТЬ ПРЕДЫДУШИЙ СЛОЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ ОБТРАВОЧНОЙ МАСКИ.

Смещаем черную и белую точки кривой на ¼ диапазона. Это позволяет ослабить контрастность нижележащего слоя на 50%.

После применения всех выше описанных действий, наше изображение ДО и ПОСЛЕ должно выглядеть одинаково. Вот теперь мы можем производить ретушь слоев, не зависимо друг от друга.

Ретушь

1. Переходим на слой ТЕКСТУРА. Для удобства создаем новый пустой слой, он автоматически привяжется к слою с текстурой.

2. Отключаем нижележащие слои и корректирующий слой, чтобы контрастность изображения стала выше, и нам было удобнее следить за изменениями текстуры кожи. Можно использовать любые стандартные инструменты ретуши, например ШТАМП.

Итак, мы подправили текстуру кожи, но могли остаться небольшие пятнышки и неровности цвета кожи.

Исправить эти дефекты можно следующим образом.

3. Переходим на слой ТОН. Для удобства создаем пустой слой. Инструментом КИСТЬ с непрозрачностью 50%, отбирая соседний цвет (удерживая клавишу ALT) накладываем его в нужных местах. Так мы можем легко править цвет, не затрагивая текстуру.

Другой вариант ретуши тона. Его можно использовать как дополнительный способ, для достижения более качественного результата.

4. Для этого создаем копию фона и перемещаем между слоями ТЕКСТУРА и ТОН. Отключаем все вышележащие слои.

5. Применяем фильтр РАЗМЫТИЕ ПО ГАУССУ с большим радиусом.

ФИЛЬТР → РАЗМЫТИЕ → РАЗМЫТИЕ ПО ГАУССУ

Это поможет выравнивать тон в нужных местах.

6. Закрываем этот слой черной маской, для этого, удерживая клавишу ALT, кликаем по кнопке – ДОБАВИТЬ СЛОЙ-МАСКУ. Затем белой кистью правим цвет в нужных местах. Тем самым мы выравниваем неравномерность тона кожи. Будьте осторожны на границе между лицом и волосами, т. е. между светлыми и темными областями, может появиться грязь. При необходимости, можно поправить маску черной кистью.

Результат ретуши с помощью частотного разложения:

Обработка портрета с частотным разложением

В ретуши часто бывает необходимо поправить что-то одно, не затрагивая другого. Например, частая задача — убрать неровности кожи (кажущиеся или настоящие), оставив при этом её фактуру. На примере этого кадра я расскажу как это можно сделать.

Для получения результата я применю метод частотного разложения изображения. И разделю его на две составляющие — низкочастотный сигнал и высокочастотный. Сам метод частотного разложения подробно описан в статье Андрея Журавлёва.

Другой интересный урок про частотное разложение.

Более подробно об этом рассказывается на курсах Фотопроекта.

Скачать PSD с примером. (49.56Mb)

1. Итак, загружаем портрет в Photoshop:

2. И при помощи инструмента Healing Brush Tool на чистом слое с забором сэмпла с Curent & Below убираем все явные мелкие неприятности:

3. Далее, сливаем эти два слоя в одну копию при помощи Cmd + Alt + Е (для тех, у кого РС: Ctrl + Alt + E, здесь и далее для РС Cmd = Ctrl) и полученный слой размываем Gaussian Blur со значением радиуса 5:

Такой радиус выбран потому, что в него попадают средние неровности кожи. В идеале, чтобы можно было подбирать радиусы более точно, можно использовать Smart Filters.

4. Берём и делаем ещё одну копию чистого слоя (из слоёв Source + Cleanup) и применяем к нему High Pass с радиусом 5 (таким же, как и делали до этого Gaussian Blur):

5. Теперь, если я сложу слой High Pass со слоем Blured каким-нибудь контрастным режимом наложения, то, по идее, я получу изображение, в котором пятна (слой Blured) и детали кожи (слой High Pass) будут на раздельных слоях. Из всех контрастных режимов наложения нам для этой операции лучше всего подходит Linear Light (почему это именно так можно узнать на этих занятиях Андрея Журавлёва):

Однако, Linear Light, в силу своей математики, усиливает высокочастотный слой High Pass в 2 раза. И получается так:

В то время как должно было бы быть так (включены только слои с исходным изображением):

6. Поэтому, чтобы компенсировать такое усиление нужно ослабить слой High Pass в 2 раза. То есть, применить к нему такую вот коррекцию:

Корректирующий слой я объединяю со слоем High Pass в одну группу при помощи Cmd + G и саму группу складываю со слоем Blured при помощи Linear Light:

Получается вот так:

Вуаля! Сложенный результат ничем не отличается от исходника. Однако, несомненный и огромный плюс этого «сэндвича» заключается в том, что теперь можно редактировать слой пятен (Blured) и слой фактуры (High Pass) отдельно и независимо друг от друга!

7. Для этого поверх слоя Blured я создал новый чистый слой Correct и на нём стал править неровности на слое с пятнами (на слое Blured) не опасаясь того, что я потеряю фактуру кожи (она сейчас находится в группе Detail):

Править можно как угодно: размывать слой избирательно Gaussian Blur или рисовать кисточкой поверх него, применять Clone Stamp Tool или размазывать Smudge Tool… В общем — как вам того захочется! И это очень удобно, потому что не нужно думать о сохранности деталей, ведь мы их заранее вывели в отдельную группу.

Вот результат моих коррекций слоя Blured:

А вот что будет, если включить детали (группу Detail сделать видимой):

Силу сглаживания пятен кожи можно регулировать прозрачностью корректирующего слоя:

Подберите его себе по вкусу, чтобы не говорить «пластик, пластик!» =: )

8. Поле выравнивания я приступил к тонированию кожи. Для этого я сначала создал Adjustment Layer Hue/Saturation и при помощи инструмента Color Range создал маску на тона кожи:

Само значение Saturation для кожи я потом уменьшил до -35. Кожа получилась несколько обесцвеченная. Это нужно для того, чтобы уменьшить цветовые перепады на разных частях лица.

9. Затем я с той же маской, что и была и у предыдущего корректирующего слоя, использовал Adjustment Layer Black & White со включённым режимом тонирования Tint. И наложил этот корректирующий слой при помощи режима Soft Light:

Этот режим делает приятный золотистый оттенок кожи и усиливает контраст изображения:

В принципе, можно использовать и режим наложения Color, но он не усиливает объём, потому что это фактически получится просто замена всех цветов кожи на тон, заданный в поле Tint:

Поэтому я всё же использую Soft Light (или Overlay, если нужно более сильное увеличение контраста), но с ослаблением эффекта через изменение прозрачности слоя:

10. Затем я при помощи Adjustment Layer Curves корректирую контраст кожи:

И чтобы у меня при этом действии не «уходили» цвета я накладываю этот Adjustment Layer при помощи режима сложения Luminosity:

11. Ещё одна коррекция Curves, но уже по всей картинке. На этот раз корректирую голубой канал для усиления цветового контраста изображения (тени стали чуть холоднее и жёлтые света «заиграли»):

И чтобы эта коррекция не влияла на яркость финального изображения, я кладу её при помощи режима наложения Color:

12. Затем виньетирование:

Тонкие настройки и картинка готова:

Как всегда, вы можете регулировать все компоненты по вкусу, добиваясь нужного вам результата. Удачи!

Автор статьи: Антон Мартынов
Оригинал: http://fotoforge.livejournal.com/114225.html

Идеальная кожа в Photoshop – ретушь с частотным разложением

Продолжаем совершенствовать навык качественной ретуши кожи в Photoshop. Сегодня поговорим о методе частотного разложения, который позволяет профессионально редактировать фото даже в самых сложных ситуациях. Частотное разложение – вот секрет идеальной кожи на фотографиях звезд Instagram

Мы уже говорили о ретуши кожи с сохранением текстуры и этот метод отлично решает свою задачу до тех пор, пока речь идет о более или менее нормальной коже или если на лицо модели не падает тень от каких-либо предметов. В сложных случаях понадобится более детальный подход.

Недавно я познакомилась с методом частотного разложения, и он мне очень понравился. Все получилось с первого раза! Постараюсь объяснить, что к чему.

Под частотой здесь понимается плавность перехода яркости цвета от самого светлого до самого темного!

Если переход плавный, размытый – это низкая частота, наоборот более резкий и яркий – это высокая частота.

Рассматриваемый метод заключается в разделении изображения на два слоя – с высокой и низкой частотами, и работой с этими слоями по отдельности.

В Photoshop это делается с помощью стандартных инструментов. Каких, рассмотрим на следующем примере:

Исходное фото by Tyler Nix on Unsplash

Шаг 1

Назовите слой с исходным изображением Фото и дважды продублируйте его. Верхний слой назовите ВЧ (высокая частота), нижний слой – НЧ (низкая частота).

Шаг 2

Перейдите на слой ВЧ и выполните команду Фильтр – Другое – Цветовой контраст.

Выберите такой радиус, при котором будет хорошо видна текстура и рельеф, но не будет цвета. У меня это 9,5.

Шаг 3

Для слоя ВЧ создайте корректирующий слой Кривые и подгоните точки черного и белого ближе к центру так, чтобы сделать текстуру более контрастной.

Сделайте слой ВЧ обтравочной маской для корректирующего слоя Кривые, щелкнув между ними левой клавишей мыши с зажатой кнопкой Alt.

Структура слоев будет выглядеть следующим образом.

Перейдите на слой НЧ и выберите команду Фильтр – Размытие – Размытие по Гауссу. Выберите радиус размытия – 9,5.

Важно! Радиус размытия у слоя с низкой частотой должен быть таким же как радиус цветового контраста на слое с высокой частотой!

Таким образом, мы разложили фотографию на 2 частоты. Теперь будем работать с каждым слоем по отдельности.

Шаг 4

Перейдите на слой ВЧ и с помощью инструмента Штамп с жесткостью и непрозрачностью 100% замаскируйте все недостатки. В качестве образца используйте тот участок кожи, текстура которого вам подходит. Пример моей обработки на видео ниже.

Шаг 5

Отключите видимость слоя ВЧ и перейдите на слой НЧ. Здесь мы будем работать со свето-теневым рисунком. В наборе с инструментами кистей выберите Микс-кисть, установите все его настройки на значение 10-15%

Этот инструмент нужен, чтобы смешивать цвета. Нажав клавишу Alt и щелкнув по нужному месту на лице вы берете образец цвета, с которым будут смешиваться цвета на других участках. При этом нужно помнить о правилах свето-теневого рисунка на лице.

Источник фото

Используя данный метод ретуши можно делать цифровой контуринг кожи!))) Пример моей обработки на видео ниже.

Исследования Дизайн | Типы, методы и примеры

План исследования — это основа для планирования вашего исследования и ответов на ваши исследовательские вопросы. Создание дизайна исследования означает принятие решений о:

Тип данных, которые вам нужны
Место и сроки исследования
Участники и источники
Переменные и гипотезы (если применимо)
Методы сбора и анализа данных

Дизайн исследования устанавливает параметры вашего проекта: он точно определяет, что будет, а что не будет.Он также определяет критерии, по которым вы будете оценивать свои результаты и делать выводы. Надежность и достоверность вашего исследования зависит от того, как вы собираете, измеряете, анализируете и интерпретируете свои данные.

Хороший план исследования имеет решающее значение для успешного исследовательского предложения, научной статьи или диссертации.

Шаг 1. Обдумайте свои приоритеты и практические аспекты

Для большинства исследовательских задач существует не только один возможный дизайн исследования, но и целый ряд возможностей на выбор.Выбор, который вы делаете, зависит от ваших приоритетов в исследовании и часто предполагает некоторые компромиссы: дизайн исследования, который силен в одной области, может быть слабее в другой.

Примеры

Качественное тематическое исследование полезно для получения более глубокого понимания конкретного контекста, но не позволяет делать обобщения на более широкую популяцию. Лабораторный эксперимент позволяет вам исследовать причины и следствия с высокой внутренней достоверностью, но он может неточно представлять, как все работает в реальном мире (внешняя достоверность).

Наряду с научными соображениями, при планировании исследования вам также необходимо думать практически.

Сколько времени у вас есть на сбор данных и описание исследования?
Сможете ли вы получить доступ к нужным вам данным (например, отправившись в определенное место или связавшись с определенными людьми)?
Обладаете ли вы необходимыми исследовательскими навыками (например, статистическим анализом или методами интервью)?

Если вы понимаете, что практически невозможно провести исследование, необходимое для ответа на ваши исследовательские вопросы, вам придется уточнить свои вопросы.

Шаг 2. Определите тип необходимых данных

Вы, вероятно, уже имеете представление о том, какое исследование вам необходимо провести, основываясь на постановке проблемы и исследовательских вопросах. Есть два основных варианта, с которых вам нужно начать.

Первичные и вторичные данные
Первичные данные	Вторичные данные
Вы будете напрямую собирать исходные данные (например, посредством опросов, интервью или экспериментов), а затем анализировать их. Это делает ваше исследование более оригинальным, но требует больше времени и усилий и зависит от доступности и доступности участников.	Вы будете анализировать данные, которые уже были собраны кем-то другим (например, в национальной статистике, официальных архивах записей, публикациях и предыдущих исследованиях). Это экономит время и может расширить сферу вашего исследования, но при этом означает, что вы не можете контролировать содержание или надежность данных.

Качественные и количественные данные
Качественные данные	Количественные данные
Если ваши цели включают описание субъективного опыта, интерпретацию значений и понимание концепций, вам необходимо провести качественное исследование. Дизайн качественного исследования обычно более гибкий, что позволяет вам корректировать свой подход в зависимости от того, что вы обнаружите в процессе исследования.	Если ваши цели включают измерение переменных, поиск частот или корреляций, а также проверку гипотез, вам необходимо провести количественное исследование. Планы количественных исследований, как правило, более фиксированы, а переменные и методы определяются до сбора данных.

Обратите внимание, что эти пары не являются взаимоисключающими: вы можете создать план исследования, который объединяет первичные и вторичные данные и использует смешанные методы (как качественные, так и количественные).

Шаг 3. Решите, как вы будете собирать данные

Когда вы узнаете, какие данные вам нужны, вам нужно решить, как, где и когда вы их собираете.

Это означает, что вам необходимо определить методы исследования — конкретные инструменты, процедуры, материалы и методы, которые вы будете использовать. Вам также необходимо указать, какие критерии вы будете использовать для выбора участников или источников, и как вы будете их набирать или получать к ним доступ.

Методы исследования
Метод	Что учитывать
Опросы
Интервью	Как вы будете отбирать участников? Где и когда будут проходить собеседования? Будут ли интервью структурированными, полуструктурированными или неструктурированными?
Эксперименты	Будете ли вы проводить эксперимент в лабораторных условиях или в полевых условиях? Как вы будете измерять и контролировать переменные? Как вы планируете эксперимент (например,г. между субъектами, внутри субъектами, двойное ослепление)?
Вторичные данные	Откуда вы возьмете свои источники (например, в Интернете или в физическом архиве)? Какие критерии вы будете использовать для выбора источников (например, диапазон дат, контент)?

Шаг 4. Решите, как вы будете анализировать данные

Чтобы ответить на ваши исследовательские вопросы, вам нужно будет проанализировать собранные вами данные. Последний шаг в разработке исследования — рассмотрение ваших методов анализа данных.

Количественный анализ данных

Для анализа числовых данных вы, вероятно, воспользуетесь статистическими методами. Обычно для этого требуются такие приложения, как Excel, SPSS или SAS.

Статистические методы могут использоваться для анализа средних значений, частот, закономерностей и корреляций между переменными. При создании плана исследования вы должны четко определить свои переменные и сформулировать гипотезы о взаимосвязях между ними. Затем вы можете выбрать подходящие статистические методы для проверки этих гипотез.

Качественный анализ данных

Анализ слов или изображений часто является более гибким процессом, который требует субъективных суждений исследователя. Вы можете сосредоточиться на выявлении и категоризации ключевых тем, интерпретации шаблонов и повествований или понимании социального контекста и значения.

При создании дизайна исследования вы должны подумать о том, какой подход вы выберете для анализа данных. Основные темы и категории могут появиться только после того, как вы соберете данные, но вам нужно решить, чего вы хотите достичь в анализе.

Например, вы просто хотите описать восприятие и опыт участников, или вы проанализируете значение их ответов в контексте социального контекста? Будет ли ваш анализ сосредотачиваться только на , что сказано , или также на , как это сказано?

Шаг 5: Напишите свое исследовательское предложение

Дизайн исследования — важная составляющая вашей диссертации или диссертации. Он точно описывает, что вы планируете делать и как вы планируете это делать, показывая вашему руководителю, что ваш проект практически осуществим и способен ответить на ваши исследовательские вопросы.

Прочтите руководство о том, как написать заявку на исследование, и убедитесь, что вы включили все вышеперечисленные шаги в раздел дизайна исследования. Обратите внимание, что в предложении шаги вашего исследования, которые еще предстоит завершить, должны быть записаны в будущем времени. С другой стороны, раздел о дизайне или методологии исследования вашей завершенной работы описывает этапы исследования в прошедшем времени.

Физико-химические методы анализа

Русь

анг

Методы анализов

Рентгеновская кристаллография

Рентгеновская кристаллография — это метод определения расположения атомов внутри кристалла, при котором рентгеновское излучение попадает на кристалл и заставляет луч света распространяться во многих определенных направлениях. Картина дифракции зависит от длины волны используемых рентгеновских лучей и структуры объекта. Для изучения атомной структуры используется длина волны излучения атома.

С помощью рентгеновской кристаллографии изучаются металлы, сплавы, минералы, неорганические и органические соединения, полимеры, аморфные материалы, жидкости и газы, белковые молекулы, нуклеиновые кислоты и т. Д. Рентгеновская кристаллография является основным методом построения кристаллов. определение.

Дает самую обширную информацию при изучении кристаллов.Он зависит от точной периодичности структуры кристалла и представляет собой дифракционную картину для естественного рентгеновского излучения. Однако он дает важные данные и при изучении твердых тел с менее упорядоченной структурой, таких как жидкости, аморфные твердые тела, жидкие кристаллы, полимеры и другие. На основе множества уже идентифицированных атомных структур может быть решена обратная задача: с помощью рентгеновской картины поликристаллического материала, например легированной стали, сплава, руды, лунного камня, можно определить кристаллический состав материала, т. е.е. проведение фазового анализа.

Рентгеновская кристаллография позволяет беспристрастно определять кристаллические материалы, включая такие соединения, как витамины, антибиотики, координационные соединения и т. Д. Детальное структурное исследование кристалла часто позволяет решать химические задачи, например, определение или указание химической формулы, типа связи, молекулярная масса с известной плотностью или плотность с известной молекулярной массой, симметрией и конфигурацией молекул и молекулярных ионов.

Рентгеновская кристаллография успешно применяется для изучения кристаллического состояния полимеров. Он также дает важные данные при изучении аморфных твердых тел и жидкостей. Рентгенограммы таких тел содержат несколько размытых колец, интенсивность которых быстро уменьшается при увеличении изображения. По ширине, форме и интенсивности этих колец можно сделать вывод об особенностях ближнего порядка в определенной жидкой или аморфной структуре.


Рентгеновские дифрактометры «ДРОН»

Рентгенофлуоресцентный анализ (XFA)

XFA — один из современных спектроскопических методов исследования материалов с целью определения их элементного состава, т.е.е. их элементный анализ. Метод XFA основан на извлечении и спектре, полученном путем воздействия рентгеновских лучей на исследуемый материал, а затем анализирует его. Излучаемый атом переходит в активированное вещество, что сопровождается переходом электронов на более высокие квантовые уровни. Атом активируется около 1 микросекунды, после чего возвращается в спокойное состояние (обычное состояние). Электроны из внешних оболочек либо заполняют образовавшиеся пустые пространства, и избыток энергии излучается в виде фотона, либо энергия передается другому электрону от внешних оболочек (электрон Оже). Каждый атом излучает фотоэлектрон с энергией определенного значения, например железо при рентгеновском облучении излучает фотоны К? = 6,4 кэВ. Затем по энергии и количеству квантов можно обсудить структуру материала.

В рентгенофлуоресцентной спектрометрии можно сравнивать образцы не только по характеристикам элементов спектра и по интенсивности излучаемого фона (тормозного), но и по форме линий комптоновского рассеяния. Это имеет смысл, когда химический состав двух образцов одинаков по результатам количественного анализа, но образцы различаются другими свойствами, такими как зернистость, размер кристаллов, шероховатость поверхности, пористость, влажность, наличие кристаллизованной воды, качество полировки, ширина. брызг и т. д.Идентификация осуществляется путем детального сравнения спектров. Нет необходимости знать химический состав пробы. Любое отличие сравниваемых спектров подтверждает отличие образца от эталона.

Рентгенофлуоресцентный микроанализатор VRA-30 (Германия)
Диапазон до 14 урановых элементов

Данный тип анализа выполняется, когда необходимо идентифицировать два образца (один из которых является эталонным), состав и некоторые физические свойства. Этот анализ важен при поиске каких-либо отличительных черт состава двух образцов. Область применения: определение тяжелых металлов в почве, отложениях, воде, аэрозолях, качественный и количественный анализ почвы, минералов, горных пород, контроль качества сырья, производственные и инженерные результаты, анализ свинцовых красок, измерение концентрация ценных материалов, определение загрязнения нефтью и топливом, анализ микроэлементов в почве и сельскохозяйственных продуктах, определение токсичных металлов в пищевых продуктах, элементный анализ, определение возраста археологических находок, изучение картин, скульптур, анализ и экспертиза.

Обычно подготовка проб к любому анализу не представляет никакой сложности. Для проведения качественного количественного анализа образец должен быть однородным и репрезентативным, иметь массу и размер не меньше, чем это требуется в соответствии с процедурой анализа. Металлы закончены; порошки измельчаются до фракции заданного размера и прессуются в таблетки. Породы легированы до стеклообразного состояния (для исключения неточностей из-за неоднородности образца). Жидкости и сыпучие материалы помещаются в специальные колпачки.

Спектральный анализ

Спектральный анализ — это физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного вещественного состава, основанный на изучении его спектров. Физическая основа SA — это спектроскопия атомов и молекул, она классифицируется по целям анализа и типам спектров (см. Оптический спектр). Atom SA (ASА) определяет элементный состав образца по атомным (ионным) спектрам излучения и поглощения. Молекулярная СА (МСА) — это молекулярный состав материалов по молекулярным спектрам поглощения, люминесценции и комбинационного рассеяния света. Эмиссионная спектроскопия проводится по спектрам излучения атомов, ионов и молекул, активированных различными источниками электромагнитного излучения, от β-излучения до микроволнового. Поглощение СА осуществляется по спектрам поглощения электромагнитного излучения анализируемыми объектами (атомами, молекулами, ионами вещества, находящимися в различных совокупностях состояний). Атомно-абсорбционная спектроскопия ( А AS) Эмиссия АА S состоит из следующих основных процессов:

репрезентативная выборка, отражающая средний состав анализируемого материала или локальное распределение элементов, определяемых в материале;
закачка пробы в источник выбросов, где происходит испарение твердых и жидких проб, диссоциация соединений, активация атомов и ионов
преобразование их люминесценции в спектр и запись (или визуальный осмотр) с помощью анализатора спектра;
получили идентификацию спектров с помощью таблиц и спектральных атласов.

На этом этапе подходит к концу качественных ААС. Чувствительные («самые последние») линии, остающиеся в спектре при минимальной концентрации определенного элемента, являются наиболее эффективными. Спектрограммы изучаются с помощью измерительных микроскопов, компараторов и спектропроекторов. Для надлежащего анализа достаточно наличия или отсутствия аналитических линий в определяемых элементах. По яркости линий при визуальном просмотре можно приблизительно определить количество элементов в составе выборки.

Количественный A А S выполняется путем сравнения интенсивностей двух спектральных линий в спектре выборки, одна из которых является составляющей определенного элемента, а другая (линия сравнения) является частью базового элемента выборки, концентрация который известен или специально вводится в элемент в известной концентрации («внутренний стандарт»).

Атомно-абсорбционная спектроскопия (AAS) и атомно-флуоресцентная спектроскопия (AFS). При использовании этих методов отбор проб производится в распылителе (пламя, графитовая трубка, плазма ВЧ (радиочастотный или микроволновый разряд).Свет от дискретного излучающего источника, проходящий через пар, уменьшается, и тогда по степени уменьшения интенсивности линий можно судить о концентрации в его пробе. ААС выполняется на специальных анализаторах спектра. По сравнению с другими ААС процедура намного проще. Его отличительной особенностью является высокая точность определения как малых, так и больших концентраций элементов в пробах. Эта спектрометрия успешно заменяет трудоемкие и длительные процедуры химического анализа, не уступая по точности.

В AFS пары атомных выборок излучаются резонансным источником излучения. После этого регистрируют флуоресценцию определенного элемента. Для некоторых элементов (Zn, Cd, Hg и др.) Относительные пределы их обнаружения весьма малы (10-5… 10-6%).

Атомно-абсорбционный анализатор спектра компьютерный AAS-3 (Германия)
с автоматикой пламени

AAS может измерять изотопный состав.Изотопный состав некоторых элементов, таких как Н, Не, U, может быть измерен с помощью обычных спектральных приборов с помощью источников света, которые дают тонкие спектральные линии (полый катод, безэлектродные ВЧ и СВЧ лампы). Для анализа изотопного спектра большинства элементов необходимы инструменты с высокой разрешающей способностью (например, интерферометр Фабри-Перро). Анализ изотопного спектра также может быть выполнен с помощью электронного колебательного спектра молекул, измеряя изотопические сдвиги линий, достигающие значительных значений во многих случаях.

ASA имеет большое значение в атомной энергетике, производстве особо чистых материалов, сверхпроводников и т. Д. Более четверти всех анализов в сталелитейной промышленности выполняется методами ASA. При плавке в мартеновской и конвертерной промышленности проводят принудительный контроль (в течение 2-3 минут) с помощью квантометров. В геологии и геологоразведке около 8 млн. Грн. анализа в год для оценки депозитов. ASA применяется для защиты окружающей среды и анализа почвы.Он также используется в медицине, геологии морского дна, изучении состава верхних слоев атмосферы, разделении изотопов, старении и определении состава геологических и археологических объектов и т. Д.

Инфракрасная спектроскопия

Инфракрасная спектроскопия включает получение, исследование и изучение спектров излучения, применения, поглощения и отражения в спектре инфракрасной (0,76-1000 мкм) области.IRS в основном занимается изучением молекулярных спектров, так как в ИК-области находится большинство колебательных и вращательных спектров молекул. Спектры ИК-поглощения, возникающие при прохождении ИК-излучения через материал, являются наиболее изученными.

ИК-спектр поглощения, вероятно, является уникальным в своем роде физическим веществом. Не может быть двух соединений, кроме оптических изомеров с разными структурами и одинаковыми ИК-спектрами. В некоторых случаях, таких как полимеры с аналогичной молекулярной массой, различия могут быть незначительными, но они возникают.В большинстве случаев ИК-спектр — это «отпечаток пальца» молекулы, который можно легко отличить от спектров других молекул.

Более того, поглощение характерно для отдельных групп атомов, его интенсивность прямо пропорциональна их концентрации. После несложных оценок измерение интенсивности поглощения дает количество данного компонента в образце.

ИК-спектроскопия применяется в полупроводниковых материалах, полимерах, биологических объектах и живых клетках.В молочной промышленности ИК-спектроскопия применяется для определения массовой концентрации жира, белка, лактозы, сухих веществ, температуры замерзания и т. Д.

Обычно жидкое вещество удаляется в виде тонкой пленки между солевыми крышками NaCl и KBr. Твердое вещество в основном удаляется в виде пасты в вазелиновом масле. Растворы удаляются в разборных канавах.


Спектрофотометр «Specord M40» Диапазон спектра от 185 до 900 нм, двухлучевой, точность регистрации длины волны 3 нм при 54000 см-1, 0,0. 25 при 11000 см-1, воспроизводимость длины волны 0,02 нм и 0,1 нм соответственно	Спектрометр «Specord M80» Применение — ИК спектры снятия твердых и жидких проб. Спектральный диапазон — 4000… 200 см-1; фотометрическая точность ± 0,2%.

Спектр поглощения в видимой и ближней ультрафиолетовой области

Спектрофотометр «Portlab 501» Анализируемые материалы в видимой и ближней ультрафиолетовой области электромагнитного поглощения.Фотометрические, изменяющиеся по концентрации, кинетические и сканирующие. Спектроскопия длин волн, 320 … 1000 Единица концентрации ppm, мкл / л, мг / л, М,%, форма

На основе абсорбционной спектроскопии или свойства растворов поглощать видимый свет и электромагнитное излучение в близком к нему ультрафиолетовом диапазоне лежит принцип наиболее распространенных фотометрических приборов для медицинских лабораторных исследований — спектрофотометров и фотоколориметров (видимый свет). на основании.

Каждый материал поглощает излучение с мощностью, способной изменить молекулу материала. Другими словами, материал поглощает излучение только определенной длины волны, а свет другой длины волны проходит через раствор. Поэтому цвет раствора в видимой области, воспринимаемой человеческим глазом, определяется длиной волны излучения. То есть цвет, наблюдаемый исследователем, является дополнительным по отношению к цвету поглощения излучения. В основе абсорбционной спектроскопии лежит закон Бера – Ламберта – Бугера, часто называемый нами законом Бера.Он основан на двух законах:

1. Относительное количество мощности светового потока, поглощаемого окружающей средой, не зависит от интенсивности излучения. Каждый поглощающий слой одинаковой ширины поглощает равную часть монохроматического светового потока, проходящего через эти слои.

2. Поглощение монохроматического потока световой энергии прямо пропорционально количеству молекул поглощаемого материала

Термический анализ

Термический анализ — это раздел материаловедения, в котором свойства материалов изучаются при изменении их температуры. Теоретически TA применим ко многим системам, так как энтальпия? H изменяется в результате большинства физических и химических процессов и химических реакций.

В ТА можно фиксировать кривые нагрева (кривые охлаждения) исследуемого образца, то есть самые последние изменения температуры во времени. В случае любого фазового превращения в материале (или смеси материалов) на кривой возникает область или трещины.

Дифференциальный термический анализ (ДТА) более чувствителен. При ДТА исследуемый материал и инертный эталон подвергаются идентичным термическим циклам, при этом регистрируется любая разница температур между образцом и эталоном (чаще Аl2О3), не претерпевшая каких-либо преобразований в заданном интервале.Затем эта разность температур отображается в зависимости от времени или от температуры. Экзотермические или эндотермические изменения в образце могут быть обнаружены относительно инертного эталона.

Таким образом, кривая ДТА предоставляет данные о произошедших превращениях, таких как стеклование, кристаллизация, плавление и сублимация, а также о химических процессах (диссоциация, разложение, дегидратация, окисление-восстановление и т. Д.). Большинство переходов сопровождаются эндотермическими эффектами; только некоторые процессы окислительно-восстановительного и структурного перехода являются экзотермическими.

Математические корреляции между площадью пика на кривой ДТА, параметрами прибора и образца позволяют регистрировать теплоту перехода, энергию активации фазового переноса, некоторые кинетические константы, проводить полуколичественный анализ (если известен DH соответствующих реакций ). С помощью ДТА изучается разложение кислых металлов, различных металлоорганических соединений, оксидных высокотемпературных сверхпроводников. С помощью этого метода определяется одна температурная область конверсии СО в СО2 (при дожигании выхлопных газов автомобилей, выбросов ТЭЦ и т. Д.). DTA применяется для построения фазовых диаграмм систем с различным количеством компонентов (физический и химический анализ), для качественной оценки образцов, например при сравнении различных партий сырья.

Дериватография — это комплексный метод термического анализа, который исследует химические и физико-химические процессы, происходящие в материале в условиях запрограммированного изменения температуры.


Дериватографы 1000 D и S «Mom» (Hungery) Максимальная температура 1500oC

Этот метод основан на сочетании дифференциального термического анализа (ДТА) с одним или несколькими физическими или физико-химическими методами, например.г. термогравиметрия, термомеханический анализ (дилатометрия), масс-спектрометрия и эманационный термический анализ. Во всех случаях наряду с изменениями материала, происходящими с тепловым эффектом, фиксируется изменение массы образца (жидкого или твердого). Это позволяет определить характер процессов в материале, что невозможно осуществить только по данным ДТА или другими термическими методами. Индикатором фазового перехода, в частности, является тепловой эффект, не сопровождающийся изменением массы образца. Дериватограф — это прибор, который одновременно регистрирует тепловые и термогравиметрические изменения. В дериватографе, работающем с использованием комбинации ДТА и термогравиметрии, держатель с исследуемым материалом надевается на термопару, свободно подвешенную на весовой балке. Такая конструкция позволяет записывать 4 зависимости: разность температур образца и эталона без пересчета времени t (кривая ДТА), изменение массы Dm от температуры (термогравиметрическая кривая), скорость изменения массы, т.е. производная dm / dt, от температуры (дифференциальная термогравиметрическая кривая) и температуры от времени.Определить последовательность переработки материалов, а также количество и состав промежуточных продуктов — это удачно.

Методы химического анализа

Гравиметрический анализ описывает набор методов аналитической химии для количественного определения аналита на основе массы твердого вещества.

В большинстве случаев аналит необходимо сначала превратить в твердое вещество путем осаждения с помощью подходящего реагента. Затем осадок можно собрать фильтрованием, промыть, высушить для удаления следов влаги из раствора и взвесить. Затем количество аналита в исходной пробе можно рассчитать, исходя из массы осадка и его химического состава. Гравиметрический анализ — один из самых универсальных методов. Применяется для определения практически любого элемента.

Сначала два компонента изолируются, переводятся в гравиметрическое состояние и взвешиваются. Затем одно из соединений или оба переводятся в другое гравиметрическое состояние и затем взвешиваются еще раз. Состав каждого компонента измеряется с помощью простых расчетов.

Важнейшим качеством гравиметрических измерений является высокая точность анализа. Обычная погрешность измерения силы тяжести составляет 0,1—0,2%. При анализе образцов сложного состава погрешность возрастает до нескольких процентов из-за несовершенства методов разделения и выделения анализируемого компонента.

Преимущества гравиметрических измерений также заключаются в отсутствии какой-либо стандартизации или калибровки по типичным образцам, необходимой почти для каждого аналитического метода.
Для выполнения гравиметрических измерений необходимы корреляции молярной массы и стехиометрические.

Титровальный анализ, также известный как титриметрия, является одним из методов качественного анализа. Титриметрия — это постепенное добавление титранта или титратора к анализируемому раствору для измерения точки эквивалентности. Анализ титрования основан на измерении объема титранта известной концентрации, потребляемой реакцией взаимодействия с определенным материалом. В основе метода лежит измерение объемов двух взаимодействующих материалов.Количественное измерение с помощью титровального анализа выполняется достаточно быстро. Это позволяет проводить несколько параллельных измерений и получать более точное среднее арифметическое. В основе всех расчетов анализа титрования лежит закон эквивалентных пропорций. По характеру химической реакции, лежащей в основе определения материала, методы титровального анализа делятся на следующие группы: метод нейтрализации, окислительно-восстановительный метод и метод хелатирования.

Как вычислить силу акустического излучения

Сила акустического излучения — это важное нелинейное акустическое явление, которое проявляется в виде ненулевой силы, оказываемой акустическими полями на частицы.Акустическое излучение — это акустофоретическое явление, то есть движение предметов звуком. Один интересный пример этой силы в действии — левитация акустической частицы, обсуждаемая в предыдущем сообщении блога. Сегодня мы исследуем природу этой силы и покажем, как ее можно вычислить с помощью COMSOL Multiphysics.

Что такое сила акустического излучения и как она работает

Чтобы понять природу силы акустического излучения, давайте сначала рассмотрим простой пример частицы в поле давления стоячей волны (здесь предполагается, что она не имеет потерь).

Сила, действующая на частицу, возникает в результате ее конечного размера, так что градиенты в поле давления приводят к тому, что одна сторона частицы действует сильнее, чем другая. Однако, если мы рассматриваем гармоническую волну давления, то ожидается, что сила будет вести себя как гармоническая функция, которую можно выразить как F_ \ text {гармоника} = F_0 \ sin (2 \ pi f_0 t + \ phi). На анимации ниже это показано черной стрелкой.

При усреднении по времени общий вклад обнуляется.Итак, откуда взялась наблюдаемая ненулевая сила?

Впервые к этому вопросу обратился Л. В. Кинг еще в 1934 г. («Об акустическом радиационном давлении на сферы»). Чтобы понять результаты Кинга, мы должны сделать шаг назад и изучить, как выводятся основные уравнения акустики.

Вывод уравнений акустики

Мы обнаружим, что они возникают из уравнений Навье-Стокса в результате процедуры линеаризации, которая обычно выполняется в два этапа.

Во-первых, очень небольшое изменяющееся во времени возмущение давления и скорости предполагается поверх стационарного фонового поля. Когда применяются производные по времени, стационарные члены выпадают, и то, что остается, включает только зависящие от времени члены возмущения. Остающееся выражение будет содержать как линейные, так и нелинейные вклады. Последние появляются в виде произведений двух или более членов линейного возмущения, и они являются результатом конвективных и инерционных членов в исходном уравнении Навье-Стокса.

Но в простейшем акустическом пределе вкладом нелинейных членов можно пренебречь, поскольку амплитуды рассматриваемых возмущений очень малы. Например, 0,01 ² намного меньше 0,01, и поэтому им можно пренебречь. Итак, на втором шаге процедуры линеаризации все нелинейные члены не учитываются и получается линейное волновое уравнение.

Кинг указал, что для понимания и оценки эффекта силы акустического излучения необходимо каким-то образом сохранить в уравнениях нелинейные члены.2, которая появляется как нелинейная функция от v. Поскольку в акустическом пределе мы рассматриваем только случаи, когда v \ ll c_0, где c_0 — адиабатическая скорость звука, мы заключаем, что p_2 \ ll p_1.

На этом этапе мы готовы ответить на первый вопрос: откуда берется сила акустического излучения?

Возвращаясь к примеру с частицей в поле давления стоячей волны, давайте рассмотрим линейные и нелинейные компоненты давления и силы, создаваемые этими компонентами.2 (kx) [1-cos (4 \ pi f t)] в результате нелинейного вклада.