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表面のトポグラフィー

surface topography

 固体表面の微細な形状.表面粗さより広義の意味で用いられ,表面うねりや場合によっては幾何偏差も含めた表面形状全般をさす.表面のトポグラフィーは,機械加工などの表面形成過程によってそれぞれ異なる特徴をもつ.表面が関与する現象において大なり小なり影響を及ぼし,特に機械しょう動面で生ずるトライボロジーの諸現象や,流体との境界での熱および物質の移動や流体の流れにおいて重要な役割を果たす.また,表面のトポグラフィーは表面の外観を左右するため,工業製品の品質を決める一因子となっている.観測方法としては,顕微鏡による観察のほか,触針式,あるいは非接触式粗さ測定器による粗さ曲線の測定が代表的であるが,最近は三次元的な粗さ曲面の測定も普及してきた.これらの測定範囲は最高高さで0.1~100μm程度であるが,工学では実用上この程度の凹凸が対象となることが多い.近年では走査トンネル顕微鏡,原子間力顕微鏡などにより,原子レベルでの観測も可能になってきた.表面のトポグラフィーを記述するためには,高さ,すなわち縦方向の情報と,表面のこう配や凹凸の波長を表す横方向の情報が必要であり,統計学的な解析方法に基づいて,それぞれ高さの分布とパワースペクトル,または自己相関関数,およびそれらから導出される種々の表面粗さパラメータが用いられている.