1. 簡介

本文主要介紹了M370/M470軟件中大量的圖形分析工具，用于分析線掃描和面掃描數(shù)據(jù)。這些分析可以更有效地突顯特定的特征、解析數(shù)據(jù)。

2. 圖形

2.1 模板

獲得測量數(shù)據(jù)后，在軟件窗口上方的工具條中有不同的視圖選項(xiàng)（如圖1所示）。

圖1 模板工具條

每一種類型的數(shù)據(jù)（ac-SECM、SVP、LEIS…）都有各自的預(yù)定義的模板，顯示預(yù)定義的數(shù)據(jù)。在圖1中的工具條中，“實(shí)驗(yàn)配置”快捷按鈕（左數(shù)第三個(gè)）右側(cè)的前六個(gè)圖標(biāo)是默認(rèn)的模板，而后面三個(gè)是空的。他們可以作為數(shù)據(jù)分析的“便簽本”。

空模板可以填充任何數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)獲得的數(shù)據(jù)或者分析工具處理過的數(shù)據(jù)都可以。數(shù)據(jù)的選擇可以通過在圖片上右擊（如圖2所示）。這個(gè)特征不僅適用于空模版，也適用于任何3D圖數(shù)據(jù)。

圖2 如何顯示3D圖的數(shù)據(jù)

圖3是一個(gè)顯示阻抗的模板。左邊為3D圖窗口（面掃描圖），右邊是對(duì)應(yīng)的2D圖窗口（線掃描、截面、光譜、快速傅里葉變換），上方的圖與水平截面一致，下方的圖與垂直截面一致。

通過在面掃描圖上點(diǎn)擊，選擇截面，選擇截面的交叉點(diǎn)。這個(gè)默認(rèn)為左擊行為，也可以設(shè)置其他行為為默認(rèn)。

圖3 模板顯示面掃描圖和兩個(gè)沿x和y軸的截面圖（注意：十字是作者自己加上去的）

軟件也提供了另外兩個(gè)空模板：其中一個(gè)包括一個(gè)3D圖和四個(gè)2D曲線。下一部分介紹這個(gè)模板的特殊用途。

最后一個(gè)模板包括四個(gè)3D圖，專門用于不同分析后的圖形的比較。后面會(huì)介紹此模板的特殊用途。

也可以創(chuàng)建用戶自己的模板，展示期望的參數(shù)和圖形。創(chuàng)建新模板，軟件需要連接M470工作站。點(diǎn)擊“New”，“New template”，如圖4所示。在我們的例子中，創(chuàng)建了一個(gè)新的“SECM Area Scan Template”。

圖4 “New Template”窗口

空模板可以顯示默認(rèn)模板中所有可用信息。這包括面掃描圖、2D線掃描圖、處理后的面掃描圖、任何的控制變量、任何實(shí)驗(yàn)設(shè)置（如圖5所示）?？梢栽诳沾翱谥杏覔羰褂?。

圖5 空模板和創(chuàng)建模板的可用選項(xiàng)

在我們的例子中，我們選擇顯示探針dc電流信號(hào)的面掃描圖，對(duì)應(yīng)的2D線掃描、實(shí)驗(yàn)時(shí)間和時(shí)長（如圖6所示）。

圖6 新模板中選擇的變量和常量

新模板必須保存在默認(rèn)位置，挨著默認(rèn)模板，C:\M370或C:\M470。當(dāng)打開一個(gè)SECM實(shí)驗(yàn)作為空白模板時(shí)，新模板會(huì)出現(xiàn)在模板工具條上（如圖7所示）。

圖7 新建的模板顯示SECM數(shù)據(jù)

注意，試驗(yàn)中所有可用數(shù)據(jù)都可以繪制成3D圖，但是只有在模板中可用的橫截面才能加到新模板中。

注意，可以通過打開“Template”菜單下的“Associate Toolbar Icon”（圖8）來改變工具條里的新模板圖標(biāo)下的參數(shù)。

圖8 “Template”菜單下的“Associate Toolbar Icon”

圖9（a）為如何修改參數(shù)，圖9（b）為如何改變圖標(biāo)出現(xiàn)的方式。注意，當(dāng)鼠標(biāo)懸在圖標(biāo)上時(shí)，出現(xiàn)“Tooltip Title”和“Tooltip Description”。注意，“Status Message”也出現(xiàn)在窗口的左下角。

圖9 (a)修改圖標(biāo)參數(shù)；（b）窗口中呈現(xiàn)的方式

2.2 圖形設(shè)置

如圖2所示，可以在數(shù)據(jù)窗口中右擊來進(jìn)行圖形設(shè)置。

可以通過調(diào)整色彩范圍來改變圖形對(duì)比度。默認(rèn)的色彩范圍會(huì)根據(jù)最小或最大測量值相應(yīng)的調(diào)整，但是用戶可以手動(dòng)設(shè)置紅色和藍(lán)色對(duì)應(yīng)的值。這對(duì)于顯示那些看不到的特性是很有幫助的。

另一個(gè)有意思的工具是調(diào)整數(shù)據(jù)的大小?？梢赃x擇只顯示一部分?jǐn)?shù)據(jù)，只突出最感興趣的特性。圖10顯示了兩幅圖：（a）是原圖；（b）是同一張圖，通過調(diào)整對(duì)比度突出感興趣的特性。

圖10 LEIS圖(a)期望的圖；（b）對(duì)比調(diào)整并對(duì)（a）中紅色框內(nèi)區(qū)域進(jìn)行變焦后的圖

3. 分析

可以通過在感興趣的數(shù)據(jù)窗口右擊，查看可用的分析菜單。這些工具的目的不是提供額外的數(shù)據(jù)，而是幫助用戶在那些獲得的參數(shù)不夠優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)結(jié)果中改善和加強(qiáng)數(shù)據(jù)呈現(xiàn)的方式，或者去掉實(shí)驗(yàn)過程中的一些人為因素的影響。

3.1 圖形和模板

我們認(rèn)為的3D圖實(shí)際上是2D圖把第三維用色彩表示。對(duì)于3D圖，我們提供了兩種軟件：MIRA和IsoPlot3D。

大部分分析工具都可以處理數(shù)據(jù)中的每一個(gè)點(diǎn)。值得注意的工具是“Curve Substraction”中的一個(gè)特例“Tilt Correction”。“Curve Substraction”允許用戶從數(shù)據(jù)中移除數(shù)據(jù)的多項(xiàng)式擬合結(jié)果（最多5階），由用戶預(yù)先選擇?！?/span>Tilt Correction”是“Curve Substraction”中的一個(gè)特例：多項(xiàng)式為1階，斜率由x和y軸共同計(jì)算。對(duì)于“Curve Substraction”，用戶定義沿著哪個(gè)軸實(shí)現(xiàn)最好的擬合。

對(duì)任何分析，用戶定義的空窗口將會(huì)被實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填充。這就需要“Select Destination for Result”命令。有四個(gè)空的分析窗口可用。為了真實(shí)的顯示數(shù)據(jù)，用戶應(yīng)該選擇一個(gè)分析對(duì)象。

當(dāng)一個(gè)窗口填充了數(shù)據(jù)，將會(huì)在“Select View Data”線中顯示，并有一個(gè)操作提醒（也可以在數(shù)據(jù)上右擊，選擇“Select View Data”選項(xiàng)?；蛘哌x擇一個(gè)會(huì)顯示數(shù)據(jù)的合適的分析模板）。在圖11中可以看到，在空窗口#2中數(shù)據(jù)執(zhí)行兩個(gè)操作。

圖11 如何顯示分析后的數(shù)據(jù)

另一個(gè)可用的模板顯示一個(gè)面掃描結(jié)果和四個(gè)不同的線掃描結(jié)果。這個(gè)模板專門用于2D快速傅里葉變換（FFT）分析。由于3D圖顯示沿x和y軸的數(shù)據(jù)，FFT可以用來確定某些特征的空間頻率。

因?yàn)楦道锶~函數(shù)把真實(shí)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為復(fù)雜值，數(shù)據(jù)中真實(shí)的和虛擬的部分都可以在x和y軸上看到，如圖12所示。當(dāng)選擇分析函數(shù)后（右擊），為FFT選擇的數(shù)據(jù)是光標(biāo)處交叉的水平線和垂直線。

圖12 在第二個(gè)默認(rèn)模板中顯示2D FFT

默認(rèn)的模板可以填充分析后的數(shù)據(jù)，比如每一次分析后獲得的數(shù)據(jù)可以同時(shí)對(duì)比顯示（如圖13所示）。

圖13 同時(shí)顯示四個(gè)3D圖

3.2 2D圖形

在2D圖（也叫線掃描圖）上右擊，還有額外的工具可用（如圖14所示）。

圖14 2D圖上可用的分析工具

可以通過選擇“Overlays”命令，覆蓋兩條不同的曲線。也可以用“Process Data”命令來平滑數(shù)據(jù)或者過濾數(shù)據(jù)。圖15為“Moving Average”工具的一個(gè)例子。

圖15 左圖：未處理的數(shù)據(jù)；右圖：用五點(diǎn)平均后的數(shù)據(jù)

4. 結(jié)論

本文主要介紹了M370/M470軟件中一些先進(jìn)的分析和圖形處理工具。這些工具可以用來更好的解釋數(shù)據(jù)，幫助提取最有用的數(shù)據(jù)特征。格式化數(shù)據(jù)也可以幫助用戶顯示實(shí)驗(yàn)結(jié)果中最感興趣的方面。