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Objective, high-throughput regularity quantification of laser-induced periodic surface structures (LIPSS)

  • The growing demand for precise surface functionalization through laser-generated periodic surface structures highlights the necessity for efficient, reproducible, and objective evaluation methods to evaluate their structural regularity. We introduce ReguΛarity (v.1.2.7), a freely available, Python-based software with a graphical user interface for the automated, quantitative assessment of the regularity of laser-induced periodic surfaces structures (LIPSS), obtained from optical microscopy, SEM, or AFM. The software integrates image segmentation, one- and two-dimensional Fourier analyses, and gradient-based orientation determination to facilitate a comprehensive regularity analysis of grating-like (quasi-)periodic surface patterns with spatial periods Λ. This is achieved through the proposed regularity tuple R, composed of five key parameters: the normalized spread of the spatial period RΛ,2D (from 2D-FT), the normalized variation of the most frequent spatial period RΛ (from 1D-FT),The growing demand for precise surface functionalization through laser-generated periodic surface structures highlights the necessity for efficient, reproducible, and objective evaluation methods to evaluate their structural regularity. We introduce ReguΛarity (v.1.2.7), a freely available, Python-based software with a graphical user interface for the automated, quantitative assessment of the regularity of laser-induced periodic surfaces structures (LIPSS), obtained from optical microscopy, SEM, or AFM. The software integrates image segmentation, one- and two-dimensional Fourier analyses, and gradient-based orientation determination to facilitate a comprehensive regularity analysis of grating-like (quasi-)periodic surface patterns with spatial periods Λ. This is achieved through the proposed regularity tuple R, composed of five key parameters: the normalized spread of the spatial period RΛ,2D (from 2D-FT), the normalized variation of the most frequent spatial period RΛ (from 1D-FT), the Gini coefficient G, the Dispersion of the LIPSS Orientation Angle δθ (DLOA), and the mean phase deviation . To demonstrate its applicability, we compare ideal sinusoidal patterns with SEM images obtained from LIPSS on stainless steel (AISI 316L) and aluminum alloy (AlMg5) surfaces, confirming the software’s ability to objectively distinguish between varying levels of structural regularity. ReguΛarity facilitates high-throughput analysis and data-driven process optimization in surface engineering and laser materials processing.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:E. Rahner, T. Thiele, Heike Voss, F.A. Müller, Jörn BonseORCiD, S. Gräf
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Applied Surface Science
Jahr der Erstveröffentlichung:2026
Organisationseinheit der BAM:6 Materialchemie
6 Materialchemie / 6.2 Material- und Oberflächentechnologien
Veröffentlichende Institution:Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Verlag:Elsevier B.V.
Jahrgang/Band:726
Aufsatznummer:165919
Erste Seite:1
Letzte Seite:12
DDC-Klassifikation:Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / Ingenieurwissenschaften / Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Freie Schlagwörter:Fourier analysis; Image processing; Laser-induced periodic surface structures (LIPSS); Regularity quantification; Structural homogeneity
Themenfelder/Aktivitätsfelder der BAM:Material
Material / Advanced Materials
DOI:10.1016/j.apsusc.2026.165919
URN:urn:nbn:de:kobv:b43-654070
ISSN:0169-4332
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei für die Öffentlichkeit verfügbar ("Open Access")
Lizenz (Deutsch):License LogoCreative Commons - CC BY - Namensnennung 4.0 International
Datum der Freischaltung:26.01.2026
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:09.02.2026
Schriftenreihen ohne Nummerierung:Wissenschaftliche Artikel der BAM
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