【儀表網(wǎng) 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)】由廣東省分析測(cè)試協(xié)會(huì)組織制訂的《表面化學(xué)分析 掃描探針顯微鏡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)已完成征求意見稿，根據(jù)《廣東省分析測(cè)試協(xié)會(huì)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)制修訂工作程序》，現(xiàn)公開征求意見，歡迎各有關(guān)單位及專家提出修改意見。
 

　　隨著掃描探針顯微術(shù)(SPM)發(fā)展和應(yīng)用的日益廣泛。在數(shù)據(jù)格式方面，由于所用硬件平臺(tái)的不同等原因，各制造商所生產(chǎn)的 SPM 大都使用專用的數(shù)據(jù)格式。這些數(shù)據(jù)格式大多互不兼容，給數(shù)據(jù)后續(xù)的傳輸、交換、共享、以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、分析處理和格式轉(zhuǎn)換帶來了不便。SPM 數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化是大勢(shì)所趨。
 

　　2011年，ISO 發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn) ISO 28600(該標(biāo)準(zhǔn)已于 2018 年轉(zhuǎn)化為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36052-2018)。這是一個(gè)基于文本的、SPM 數(shù)據(jù)傳送的格式標(biāo)準(zhǔn)。但 ISO 28600 并不是一套適合用于對(duì) SPM 數(shù)據(jù)進(jìn)行高效存儲(chǔ)和處理的理想方案，這是因?yàn)樵摌?biāo)準(zhǔn)中所有數(shù)據(jù)都基于 ASCII 文本，與同信息量的基于二進(jìn)制的文件相比，占用的存儲(chǔ)空間相對(duì)較大，因此不太適合于 SPM 海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)；其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不支持隨機(jī)讀寫，數(shù)據(jù)分析處理時(shí)效率不高。
 

　　對(duì)于 SPM 數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和分析處理，目前國(guó)內(nèi)外還沒開放的、高效的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的方案或標(biāo)準(zhǔn)。國(guó)內(nèi)外的各 SPM 制造商所生產(chǎn)的 SPM 儀器都使用專用和非開放的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行存儲(chǔ)，這些 SPM 數(shù)據(jù)的格式互不兼容，大都各自開發(fā)了 SPM 數(shù)據(jù)處理和格式轉(zhuǎn)化的專用軟件。這導(dǎo)致 SPM 數(shù)據(jù)的格式轉(zhuǎn)換和分析處理的軟件共享仍然困難重重，基本只能以企業(yè)或組織間的商業(yè)合作為主要實(shí)現(xiàn)方式。近年來國(guó)際上出現(xiàn)了一些優(yōu)秀的、具有開放性的 SPM 數(shù)據(jù)分析處理的軟件平臺(tái)，如著名的國(guó)際開源項(xiàng)目 GXSM(Gnome X Scanning Microscopy)，目前已能實(shí)現(xiàn)對(duì)國(guó)際上 20 多種 SPM 專用數(shù)據(jù)格式的識(shí)別和分析處理。但是，由于我國(guó)在 SPM 儀器制造領(lǐng)域目前還沒有具備國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的儀器制造企業(yè)和國(guó)際高端的 SPM 儀器產(chǎn)品，在這一領(lǐng)域的國(guó)際合作和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，我國(guó)仍處在非常不利的地位。
 

　　本文件規(guī)定了在計(jì)算機(jī)上存儲(chǔ)掃描探針顯微鏡(SPM)數(shù)據(jù)的一種標(biāo)準(zhǔn)格式。該格式以二進(jìn)制和文本相混合的形式進(jìn)行編碼，將SPM采集的數(shù)據(jù)、參數(shù)和關(guān)聯(lián)信息進(jìn)行緊湊地存儲(chǔ)，適合于對(duì)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和共享。該格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)支持隨機(jī)讀寫，適合于對(duì)SPM數(shù)據(jù)進(jìn)行高效的分析處理和讀寫。
 

　　本格式是為SPM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)而設(shè)計(jì)的，包括掃描隧道顯微鏡(STM)、原子力顯微鏡(AFM)、靜電力顯微鏡(EFM)、磁力顯微鏡(EFM)等，以及其它采用尖銳針尖在樣品表面掃描的相關(guān)SPM表面分析方法。本格式涵蓋了SPM的單通道成像、多通道成像、單點(diǎn)譜和多點(diǎn)譜的數(shù)據(jù)。
 

　　格式概述：
 

　　這里先對(duì)該格式進(jìn)行概述，以便在上下文中理解第5章中給出的格式描述。
 

　　SPM 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)格式的基本構(gòu)想是該格式用普通計(jì)算機(jī)可讀、可寫、可共享；為了緊湊存儲(chǔ)數(shù)據(jù)、減小存儲(chǔ)空間、利于海量存儲(chǔ)，該格式中的數(shù)據(jù)主要采用基于二進(jìn)制的存儲(chǔ)方式；為了實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的高效分析處理，該格式的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)應(yīng)支持?jǐn)?shù)據(jù)的隨機(jī)讀寫。
 

　　為了有足夠的靈活性以適應(yīng)未來SPM衍生儀器的擴(kuò)展、有足夠的通用性以適用各種被測(cè)物理量，本格式中的數(shù)據(jù)參數(shù)部分兼容現(xiàn)有的表面化學(xué)分析的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO/DIS 28600:2011 Surface chemical analysis - Data transfer format for scanning probe microscopy，或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36052-2018 表面化學(xué)分析 - 掃描探針顯微鏡數(shù)據(jù)傳送格式。
 

　　數(shù)據(jù)陣列：
 

　　緊跟在數(shù)據(jù)頭之后的是位圖數(shù)據(jù)的字節(jié)陣列。圖象的每一掃描行由表示圖象象素的連續(xù)的字節(jié)組成，同一通道的數(shù)據(jù)連續(xù)存儲(chǔ)，每一行的字節(jié)數(shù)取決于位圖數(shù)據(jù)的顏色數(shù)目和用象素表示的圖象寬度。掃描行是由頂向下存儲(chǔ)的，這就是說，陣列中的第一個(gè)字節(jié)表示位圖左上角的象素，而最后一個(gè)字節(jié)表示位圖右下角的象素(即采用正向DIB，掃描行是由頂向下存儲(chǔ)的)。同時(shí)，每一掃描行的字節(jié)數(shù)必需是4的整倍數(shù)，也就是DWORD對(duì)齊的。
 

　　圖像顯示信息表：
 

　　圖像顯示信息表用來記錄當(dāng)前圖像顯示所需的信息，以便根據(jù)這些信息還原當(dāng)前圖像的顯示效果。圖像顯示信息表包括一個(gè)圖像顯示信息表表頭、若干個(gè)圖像顯示信息表數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前圖像文件包含了多個(gè)成像通道的多幅圖像，則每一幅圖像均需要一套圖像顯示信息的數(shù)據(jù)。
 

　　譜測(cè)量顯示信息表：
 

　　譜測(cè)量顯示信息表用來記錄當(dāng)前譜曲線的測(cè)量及顯示的相關(guān)信息，以便根據(jù)這些信息還原當(dāng)前普曲線的顯示效果。譜測(cè)量顯示信息表包括一個(gè)譜測(cè)量顯示信息表表頭、若干個(gè)譜測(cè)量顯示信息表數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前譜文件包含了多個(gè)待測(cè)變量、多遍及多個(gè)測(cè)量位置的多條譜曲線，則每一條譜曲線均需要一套譜測(cè)量顯示的信息數(shù)據(jù)。
 

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