Многоуровневый анализ рельефа поверхности образца, полученного методами атомно-силовой микроскопии

Аннотация

Атомно-силовая микроскопия позволяет получать информацию о структуре исследуемого материала и его локальных механических характеристиках на наноуровне. Далее ее можно использовать для анализа макроскопической однородности (качества смешения с наполнителем) нанокомпозитов, механические свойства которых напрямую зависят от распределения частиц наполнителя по объему. Поэтому важно уметь правильно определять агрегаты частиц наполнителя на рельефах поверхности материала. С этой целью предложена методика, в основе которой лежит представление исходного изображения как суммы нескольких рельефов. Выделение объектов заданного характерного размера на криволинейной поверхности осуществляется с помощью линейного пространственного фильтра осреднения, учитываемого специальным образом. Каждый из выделенных таким образом рельефов содержит объекты определенного размера и может исследоваться отдельно. Поэтому данную процедуру предлагается называть многоуровневым анализом или многоуровневой визуализацией. В частности, рассмотрено разделение исходного изображения рельефа поверхности на три составляющих: рельеф с объектами высокой кривизны поверхности, рельеф малой кривизны и рельеф с объектами промежуточной кривизны поверхности. Методика предназначена для изучения нанокомпозитов, созданных с применением наполнителя зернистого типа. Ее эффективность показана на примере модельной поверхности, разработанной таким образом, чтобы имело место максимальное соответствие поверхности реальных материалов. Выявлены параметры, влияющие на точность выделения объектов. Даются рекомендации по практическому приложению предложенной методики к анализу экспериментальных данных, установленных методом атомно-силовой микроскопии.