AFM数据导出三维文本数据文件

在《AFM数据的后期处理方式》一文中，我曾介绍了针对不同商用AFM设备进行数据后处理的几类方法。概括而言就是：主流商用AFM设备都有自家专有数据处理软件，但由于各家数据格式不尽一致，导致当用户测量结果来自多类AFM设备时需要同时安装多个处理软件。为此，引出另外两种方式，其一为利用通用扫描显微类数据处理软件如Gwyddion（普通处理需求），其二为将AFM数据导出为三维文本数据文件进而利用Matlab等商用计算软件处理（更高处理需求）。

根据部分网友的需求交流，本文简单介绍一下如何将AFM原始数据转存为三维文本数据格式。（在此提醒大家，在委托测试中心等进行AFM测试时，请务必保存所有通道原始数据而非图片，请尽量保存未作任何处理的数据。）

关于部分商用AFM设备专有后处理软件数据导出的问题我将在后期再做介绍（因为特别想吐槽Bruker的NanoScope Analysis），本文介绍一下Gwyddion导出数据的基本操作。

Gwyddion是一款开源免费的通用扫描类显微镜图像处理软件，体量小巧、小小界面整合十分全面的处理工具，基本能满足AFM数据后期处理的几乎所有基本需求。另外，Gwyddion具备数据格式自动检测功能，支持多种主流扫描类显微镜设备数据格式。

图一：Gwyddion主界面（右侧）及其数据打开对话框（左侧）

图一为Gwyddion文件打开对话框，当然它也支持便捷的拖入打开功能。由于它能够进行打开文件的数据格式自动检测，支持主流的商用扫描类显微镜设备数据格式，因此通常情况下只要将文件拖入到主面板就可以打开数据。

Gwyddion可以完成主流AFM设备专有后处理软件几乎所有处理功能，如图像校平、3D视图显示、截面分析、滤波除燥、统计分析、频域分析、图像输出、测距等等。

二、利用Gwyddion将扫描显微类数据导出为三维文本数据文件

尽管诸如Gwyddion等图像处理软件已经足够强大，但其并不允许用户对数据进行真正随心所欲的分析处理。为此，获取AFM图像所包含的所有“数据”，并用数学计算的方式进行图像处理成为必需。比如，如果用户需要利用Matlab等商业计算软件进行处理或是需要进行样品表面形貌的建模以导入FDTD、Solidworks等软件进行模拟分析时就希望将AFM数据导出为三维文本数据文件。

利用Gwyddion可以将AFM曲线、图像数据转存为XZ、XYZ型文本数据文件。当然，主流AFM设备专有后处理软件也可以实现这一功能，但在此暂只介绍Gwyddion的导出方法，其余软件用户可以自己摸索。Gwyddion导出方法很简单，依次点击File→Save as…并在如图二所示对话框中，在下侧保存格式选择栏选择“ASCII data matrix(.txt)”，在顶端Name输入框输入“yoursavename.txt”，然后点击Save即可（在弹出的选择对话框中可以选择是否保留表头信息及数据精度）。如图三为经过转存后的XYZ型数据txt格式文件。

图二：利用Gwyddion将AFM图像转存为XYZ型文本数据文件

图三：经过转存后的XYZ型数据文本文件（含表头）

三、将三维文本数据文件导入到Matlab进行处理

之后，我们便可将该数据文件导入到Matlab中处理。如图四即为利用Matlab导入该数据文件（去除表头）进行绘图的结果（在此需要注意的时，此时的X、Y坐标需要用户自己根据实际测量范围及扫描点数定义）。

图四：用Matlab导入XYZ型数据文件并三维绘图

当然，利用Matlab用户可以按需求完成其他不同数据处理，比如将所测表面数据转换为表面或实体的STL格式文件等，进而在其他软件中进行处理，在此不再赘述。

      以上便是利用Gwyddion将扫描显微类数据导出为三维文本数据文件的方法过程，希望对大家有用。

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