BIR VA IKKI QATLAMLI TIO₂ FOTOANODLARNING MORFOLOGIYASINI RENTGEN TOMOGRAFIYASI ASOSIDA BAHOLASH
BIR VA IKKI QATLAMLI TIO₂ FOTOANODLARNING MORFOLOGIYASINI RENTGEN TOMOGRAFIYASI ASOSIDA BAHOLASH
Annotatsiya. Ushbu maqolada boʻyoq bilan sensibilizatsiyalangan quyosh elementlari uchun moʻljallangan bir va ikki qatlamli TiO₂ fotoanodlarning morfologik bir jinsliligi ilgari olingan rentgen tomografik tasvirlarning ikkilamchi tahlili asosida koʻrib chiqiladi. Tahlilning asosiy obyekti qoplamaning fazoviy uzluksizligi, lokal qalinligi va qalinlikning yuza boʻylab taqsimotidir. Uch oʻlchamli rekonstruksiya, nuqtaviy oʻlchov va yuzaga nisbatan vaznlangan gistogramma oʻzaro farqlanadigan axborot manbalari sifatida baholanadi. Bir qatlamli namunada keltirilgan 0,0541 mm lokal oʻlchovning butun qoplama uchun oʻrtacha qiymatni ifodalamasligi koʻrsatiladi. Qalinlik taqsimotidagi asosiy soha hamda qoʻshimcha yelka morfologik notekislikni tekshirishga asos boʻlishi mumkinligi muhokama qilinadi. Oʻrtacha qalinlik, vaznlangan dispersiya, variatsiya koeffitsiyenti va belgilangan qalinlik oraligʻidagi yuza ulushini birgalikda qoʻllashga asoslangan baholash tartibi bayon etiladi. Tahlil qoplamaning lokal geometriyasini qatlamlar sonidan alohida baholash, tomografik segmentatsiya taʼsirini hisobga olish va morfologik xulosalarni kuzatuvning fazoviy aniqligi bilan chegaralash zarurligini koʻrsatadi.
Kalit so'zlar: TiO₂; fotoanod; rentgen mikrotomografiyasi; morfologiya; qalinlik taqsimoti; qatlam bir jinsliligi; morfometriya; segmentatsiya.
ОЦЕНКА МОРФОЛОГИИ ОДНОСЛОЙНЫХ И ДВУХСЛОЙНЫХ TIO₂-ФОТОАНОДОВ НА ОСНОВЕ РЕНТГЕНОВСКОЙ ТОМОГРАФИИ
Аннотация. В данной статье морфологическая однородность однослойных и двухслойных TiO₂-фотоанодов, предназначенных для сенсибилизированных красителем солнечных элементов, рассматривается на основе вторичного анализа ранее полученных рентгенотомографических изображений. Основными объектами анализа являются пространственная непрерывность покрытия, локальная толщина и распределение толщины по поверхности. Трёхмерная реконструкция, точечные измерения и гистограмма, взвешенная по площади поверхности, рассматриваются как взаимодополняющие источники информации. Показано, что локальное значение толщины 0,0541 мм, приведённое для однослойного образца, не следует интерпретировать как среднюю толщину всего покрытия. Обсуждается возможность использования основной области распределения толщины и дополнительного плеча гистограммы в качестве признаков морфологической неоднородности. Представлен подход к оценке однородности, основанный на совместном использовании средней толщины, взвешенной дисперсии, коэффициента вариации и доли площади, соответствующей заданному диапазону толщины. Проведённый анализ показывает необходимость раздельной оценки локальной геометрии покрытия и количества слоёв, учёта влияния томографической сегментации, а также ограничения морфологических выводов пространственным разрешением метода наблюдения. --- 85 ---
Ключевые слова: TiO₂; фотоанод; рентгеновская микротомография; морфология; распределение толщины; однородность слоя; морфометрия; сегментация.
EVALUATION OF THE MORPHOLOGY OF SINGLE-LAYER AND BILAYER TIO₂ PHOTOANODES BASED ON X-RAY TOMOGRAPHY
Abstract. This article examines the morphological uniformity of single-layer and bilayer TiO₂ photoanodes intended for dye- sensitized solar cells on the basis of a secondary analysis of previously obtained X-ray tomographic images. The main objects of analysis are the spatial continuity of the coating, local thickness, and the surface distribution of thickness. Three-dimensional reconstruction, point measurements, and a surface-area-weighted histogram are considered as complementary sources of structural information. It is shown that the local thickness value of 0.0541 mm reported for the single-layer sample should not be interpreted as the average thickness of the entire coating. The main region of the thickness distribution and the additional shoulder of the histogram are discussed as possible indicators of morphological non-uniformity. An evaluation procedure is proposed based on the combined use of mean thickness, weighted variance, coefficient of variation, and the surface fraction within a specified thickness interval. The analysis demonstrates the need to assess the local geometry of the coating independently of the number of layers, to account for the influence of tomographic segmentation, and to limit morphological conclusions by the spatial resolution of the observation method.
Keywords: TiO₂; photoanode; X-ray microtomography; morphology; thickness distribution; layer uniformity; morphometry; segmentation.