Scientific instrument image representing atomic force microscopy surface analysis

AFM-Leitfaden

AFM-Rauheit ist erst nach korrekter Oberflächenaufbereitung aussagekräftig.

Ebenenkorrektur, Zeilenabgleich und Scangröße können Sa und Sq so stark verändern, dass sich ein Materialvergleich umkehrt.

Sa

Mittlere absolute Höhenabweichung.

Sq

Quadratischer Höhenmittelwert.

Skala

Scanfläche und Abtastung.

Kurzantwort

Kurzantwort

Berichten Sie AFM-Rauheit erst nach Prüfung von Spitzen- und Feedbackartefakten, dokumentierter Nivellierung und Zeilenkorrektur sowie klar definierter Region und Skala. Vergleichen Sie mehrere repräsentative Scans. Sa oder Sq ohne Vorverarbeitungs- und Scangrößenkontext ist keine reproduzierbare Oberflächenaussage.

Kernaussagen

  1. 01Die rohe Höhenkarte vor Flattening oder Zeilenkorrektur erhalten.
  2. 02Zeigen, wie Ebenenabzug Sa und Sq verändert.
  3. 03Äquivalente Scangrößen, Pixeldichten und Regionen vergleichen.
  4. 04Spitzenfaltung, Streifen, Drift und Feedbackartefakte vor der Statistik prüfen.
Scientific instrument image representing atomic force microscopy surface analysis
Illustrative Geräteabbildung. AFM-Rauheit muss aus der ursprünglichen kalibrierten Höhenkarte mit dokumentierten Korrekturen berechnet werden.

Artefakte vor der Rauheitsberechnung ausschließen

Wiederholte Merkmale, Streifen, abrupte Zeilensprünge und Feedbackoszillationen können Oberflächenstatistiken dominieren. Prüfen Sie Hin- und Rückspur sowie Profile in beiden Scanrichtungen.

  • Spitzenduplikation erkennen.
  • Streifen und fehlende Zeilen prüfen.
  • Feedback und Scangeschwindigkeit dokumentieren.

Nivellierung als Teil des Ergebnisses dokumentieren

Ebenen- und Zeilenkorrekturen sind Modellentscheidungen. Vergleichen Sie rohe, ebenenkorrigierte und zeilenkorrigierte Flächen und schließen Sie Features nur mit wissenschaftlicher Begründung aus.

  • Polynomgrad speichern.
  • Ausgeschlossene Masken zeigen.
  • Sensitivitätsprüfung durchführen.

Parameter zur Skala passend wählen

Sa und Sq fassen Höhenabweichungen zusammen, beschreiben aber nicht deren räumliche Organisation. Berichten Sie Scangröße, Pixelabstand und gegebenenfalls Autokorrelationslänge oder Leistungsdichtespektrum.

  • Äquivalente Scanabmessungen verwenden.
  • Mehrere Regionen erfassen.
  • Einheiten und Definitionen explizit halten.

Vergleich auditierbar machen

Exportieren Sie Roh- und Prozesskarte, Korrektureinstellungen, Regionsmaske und Einzelstatistiken. Gruppenmittelwerte müssen die Variation zwischen Regionen erhalten.

Methodik und Geltungsbereich

Der Leitfaden verbindet flächenhafte Oberflächenparameter mit publizierter Evidenz zu Nivellierungsfehlern. Er fordert Sensitivitätsprüfungen über vertretbare Vorverarbeitungsschritte statt eines universellen Flattening-Rezepts.

Grenzen

  • Der endliche Spitzenradius begrenzt laterale Featureabmessungen.
  • Ein kleiner Scan repräsentiert heterogene Proben möglicherweise nicht.
  • Tilt- oder Bow-Korrektur kann reale langwellige Topographie entfernen.
  • Rauheitswerte verschiedener Scangrößen sind nicht automatisch vergleichbar.

Quellen

  1. [1]

    How levelling and scan line corrections ruin roughness measurement and how to prevent it

    Nečas, Valtr and Klapetek. Scientific Reports (2020).

    doi:10.1038/s41598-020-72171-8
  2. [2]

    Geometrical product specifications — Surface texture: Areal — Part 2

    International Organization for Standardization. ISO 25178-2:2021 (2021).

    Quelle öffnen

Zitiervorschlag

Zitiervorschlag

SciPhys Research Team. “AFM-Oberflächenrauheit.” SciPhys, 5. August 2026. https://www.sciphys.com/de/blog/afm-surface-roughness

Workflow anwenden

Prüfen Sie die Rauheit Ihrer AFM-Höhenkarte.

Laden Sie eine Oberflächendatei hoch und halten Sie Nivellierung, Profile, Regionen und Rauheitsmetriken gemeinsam sichtbar.

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Oberflächenfunktionen ansehen

Funktionen

Auf wissenschaftlicher Evidenz aufgebaut.

Artefakte vor der Rauheitsberechnung ausschließen

Wiederholte Merkmale, Streifen, abrupte Zeilensprünge und Feedbackoszillationen können Oberflächenstatistiken dominieren. Prüfen Sie Hin- und Rückspur sowie Profile in beiden Scanrichtungen.

  • Spitzenduplikation erkennen.
  • Streifen und fehlende Zeilen prüfen.
  • Feedback und Scangeschwindigkeit dokumentieren.

Nivellierung als Teil des Ergebnisses dokumentieren

Ebenen- und Zeilenkorrekturen sind Modellentscheidungen. Vergleichen Sie rohe, ebenenkorrigierte und zeilenkorrigierte Flächen und schließen Sie Features nur mit wissenschaftlicher Begründung aus.

  • Polynomgrad speichern.
  • Ausgeschlossene Masken zeigen.
  • Sensitivitätsprüfung durchführen.

Parameter zur Skala passend wählen

Sa und Sq fassen Höhenabweichungen zusammen, beschreiben aber nicht deren räumliche Organisation. Berichten Sie Scangröße, Pixelabstand und gegebenenfalls Autokorrelationslänge oder Leistungsdichtespektrum.

  • Äquivalente Scanabmessungen verwenden.
  • Mehrere Regionen erfassen.
  • Einheiten und Definitionen explizit halten.

Arbeitsablauf

Von Rohdaten zu belastbaren Forschungsentscheidungen.

01

Inspizieren

Datei, Einheiten, Messparameter und Probenkontext vor der Berechnung prüfen.

02

Nivellieren

Eine dokumentierte Methode anwenden und Parameter sowie Zwischenergebnisse sichtbar halten.

03

Vergleichen

Diagnostik prüfen, Proben konsistent vergleichen und die Evidenz gemeinsam mit dem Ergebnis exportieren.

Häufige Fragen

Was Forschende zuerst wissen möchten.

Was ist der Unterschied zwischen Sa und Sq?+

Sa ist die mittlere absolute Abweichung von der Mittelebene. Sq ist die quadratische Mittelabweichung und gewichtet große Höhenabweichungen stärker.

Sollte jedes AFM-Bild geflattet werden?+

Nicht automatisch. Korrigieren Sie bekannten Tilt oder Scanneruntergrund mit einem dokumentierten Modell und prüfen Sie, dass reale langwellige Struktur nicht entfernt wird.

Warum ändert sich Rauheit mit der Scangröße?+

Unterschiedliche Scangrößen erfassen andere räumliche Wellenlängen und Featurezahlen. Reale Oberflächen sind daher oft skalenabhängig.