Jednym z podstawowych problemów oceny właściwości powierzchni jest pomiar jej chropowatości. W celu pomiaru tego parametru w mikro- i nanoskali można wykorzystać mikroskopię sił atomowych. Największą zaletą tej metody jest duża rozdzielczość oraz pomijalny wpływ preparatyki na powierzchnię próbki (w odróżnieniu od mikroskopii elektronowej, gdzie napylenie warstwy przewodzącej może istotnie zakłócić odwzorowanie powierzchni, co uniemożliwia uzyskanie wiarygodnej informacji na temat chropowatości). Wyniki uzyskane podczas pomiaru topografii powierzchni mogą na drodze analizy danych, dostarczyć ilościowe parametry opisujące chropowatość. Parametry te zostały opisane oraz zilustrowane przykładami.
Szczegółowe informacje na temat parametrów opisujących chropowatość próbki można znaleźć tutaj.

Parametry opisujące chropowatość powierzchni:

Symbol Nazwa parametru Jednostka Opis parametru
      Parametry amplitudowe
Sa Roughness Average [nm] Wartość średnia wysokości wszystkich punktów w topografii
Sq Root Mean Square (RMS) [nm] Wartość średniokwadratowa wysokości wszystkich punktów topografii
Ssk Surface Skewness [] Asymetria rozkładu dystrybucji wysokości - charakter nierówności: zagłębienia lub wyniesienia
Sku Surface Kurtosis [] Szerokość rozkładu dystrybucji wysokości (mniej lub bardziej jednorodne nierówności)
Sz Peak-Peak [nm] Różnica wysokości pomiędzy najwyższym a najniższym punktem topografii
S10z Ten Point Height [nm] Średnia wysokość pięciu najwyższych i pięciu najniższych punktów topografii
Sv Largest pit height [] Poziom największego zagłębienia
Sp Largest peak height [] Wysokość największego wyniesienia
Smean Mean Value [] Wartość średnia dwóch powyższych parametrów
      Parametry hybrydowe
Sdq Root Mean Square Gradient [] Wartość średniokwadratowa nachylenia powierzchni
Sdq6 Area Root Mean Square Slope [] Parametr analogiczny do poprzedniego, lecz w obliczeniach uwzględniona jest większa ilość sąsiadujących pikseli
Sdr Surface Area Ratio [] Procentowy stosunek powierzchni próbki do pola skanowania. Odwrotność tego parametru nazywany jest współczynnikiem rozwinięcia powierzchni.
S2A Projected Area [nm^2] Pole skanowania (iloczyn wymiarów X i Y)
S3A Surface Area [nm^2] Pole powierzchni próbki

Przykład 1:

Powierzchnia grafitu (HOPG). Bardzo płaska, z widocznymi tarasami atomowymi powierzchnia z zarejestrowaną wysokością maksymalną 4,4 nm. Kluczowe parametry chropowatości (Ra i Rms) mają bardzo małe wartości.

Average value: 2,276 nm
Minimum: 0,000 nm
Maximum: 4,375 nm
Median: 2,265 nm
Ra: 0,470 nm
Rms: 0,645 nm
Skew: 0,0289
Kurtosis: 0,914
Surface area: 6,25101 μm²
Projected area: 6,25000 μm²

Widoczny po lewej stronie rozkład wysokości w zarejestrowanej topografii próbki (histogram występowania punktów o określonej wysokości) niesie informację o charakterze powierzchni i pozwala zaobserwować specyficzne jej właściwości (obszary plateau, obecność wybrzuszeń lub zagłębień). Spójny z histogramem rozkładu jest wykres Abbotta (nazywany także krzywą Abbotta-Firestone’a), który należy traktować jako procentowy przyrost udziału poszczególnych punktów topografii w konstrukcji całej powierzchni. Z matematycznego punktu widzenia można wykres ten traktować jako rozkład prawdopodobieństwa znalezienia w danym obszarze punktu o wysokości mniejszej niż dla odczytywanych współrzędnych.


Przykład 2:

Powierzchnia próbki kalibracyjnej.


Zdjęcie

Parametry

Spektrum kątowe

Spektrum kątowe

Całkowane spektrum kątowe

Widmowa gęstość powierzchni izotropowej
 

Przykład 3:

Powierzchnia próbki kalibracyjnej.


Zdjęcie
 

Przykład 4:

Powierzchnia tkanki opony twardej. Widoczne są włókna kolagenowe.


Zdjęcie
 

Przykład 5:

Powierzchnia próbki testowej.


Zdjęcie
 

 
do góry

następne