現今市面上不同商家多種型號原子力顯微鏡（atomic force microscopy， AFM）裝置並存，然而各自支援資料格式卻不盡統一，這對AFM使用者進行後期資料分析處理難免造成一些困擾。在此，謹整理一些不同的AFM資料後期處理方法，以方便有需求者。需要說明的是，在此列舉的例項雖然受限於相關裝置軟體，但其想法可推廣至其他AFM裝置甚至其他掃描類顯微鏡。

1。

裝置配套後處理軟體

一些成熟的AFM裝置除了配備相應的掃描控制軟體之外，還會配備專有的影象後處理軟體，比如Bruker公司AFM裝置往往配備掃描控制軟體Nanoscope及影象後處理軟體Nanoscope Analysis，使用者可在相應影象處理軟體完成一些基本的影象處理操作如校平、3D檢視、截面分析、濾波除燥、統計分析、頻域分析、影象輸出等。圖1所示為Nanoscope Analysis 1。5影象處理軟體介面。

然而，此類軟體往往因裝置商本身能力不同而導致質量層次不齊、功能受限，且由於往往跟隨AFM控制器配備不提供公開版本而不便於使用者隨時隨地多終端使用。同時，如果使用者資料來源於多種裝置，則對資料進行統一規範的處理將遭遇困難。

圖1：Nanoscope Analysis 1。5影象處理軟體介面

2. 通用影象處理軟體

針對不同廠商裝置資料格式相互不相容以及裝置配套處理軟體功能受限的問題，一個比較可行的解決方案是採用通用的影象處理軟體。在此，推薦一款優秀的掃描類顯微鏡影象處理軟體——Gwyddion ［1］。Gwyddion是一款開源免費的通用掃描類顯微鏡影象處理軟體，體量小巧、小小介面整合十分全面的處理工具，基本能滿足AFM資料後期處理的幾乎所有基本需求。

另外，Gwyddion具備資料格式自動檢測功能，支援多種主流掃描類顯微鏡裝置資料格式，如圖2為Gwyddion主介面及其資料開啟對話方塊。

圖2：Gwyddion主介面（右）及其資料開啟對話方塊（左）

3. 基於其他商業數學軟體的影象處理

儘管諸如Gwyddion等影象處理軟體已經足夠強大，但其並不能完全支援所有資料格式，同時其並不允許使用者對資料進行真正隨心所欲的分析處理。為此，獲取AFM影象所包含的所有“資料”，並用數學計算的方式進行影象處理成為必需。在此，介紹利用商業數學軟體Matlab對AFM資料進行運算處理的方法。

在這一過程中，最為關鍵的步驟便是如何將AFM資料轉存為Matlab能夠識別的資料型別。為此，介紹兩種AFM資料轉存方法：（1）利用裝置配套軟體將曲線或影象直接另存為Matlab能夠識別的資料型別。如在Nanoscope Analysis中將感興趣曲線、影象轉存為XZ型和XYZ型的文字資料檔案；（2）利用Gwyddion等通用影象處理軟體也可以將曲線、影象轉存為Matlab能夠識別的XZ、XYZ型文字資料檔案。

經過轉存的XY、XYZ型文字資料檔案便可直接匯入Matlab（去除表頭）進行強大的後期影象分析處理。如圖3顯示的是利用Matlab對AFM形貌資料進行的簡單三維繪圖展示。

圖3：AFM形貌資料在Matlab中的三維繪製

參考文獻

［1］ Gwyddion官方網站：

http：//

gwyddion。net/

*本文寫於2015年04月16日；修訂於2019年10月20日。

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