扫描探针显微镜控制器-R10

扫描探针显微镜控制器-R10

继美国RHK Technology公司推出的革命性扫描探针显微镜控制器R9取得极大成功之后,其研发团队通过升级其软硬件和功能隆重发布了新一代R10控制器。


相比于R9控制器,R10控制器性能提升主要包括: 


> 全新的FPGA固件构架极大地提高了配置灵活性

> 对于高级测量提供了60多个可用的数据通道

> 数据流和扫描速度均提高5倍

> 优化的高压输出电路板,噪声水平降低到R9控制器的1/4

> 两个扫描探针控制系统

> 可设置任意密度的网格点进行图谱测量

R10扫描探针显微镜控制器产品特点


全集成SPM控制平台:模式和测量之间的所有连接都是通过数字域中的软件进行的,提供了最大的灵活性和信号纯度。获得专利的图形硬件和实验设置系统允许快速方便的定制。

数字锁定放大器:最多2个PLL和6个锁定放大器可配置为独立工作或连接在一起以跟踪多个谐波。可以生成并解调<1 Hz到10 MHz以上的参考频率。解调带宽从10mHz到100kHz。专利方法允许精确跟踪边带,即使参考频率快速移动。

反馈回路:增添至9个。在200 kHz时计算反馈回路。

开尔文探测:测量多频KPFM。反馈回路测量接触电势。所有交流和直流模式可用。

多速率数据通路:革命性的方法提供同步的高速(16位@100 MHz)和高精度(22位@25 kHz)测量和完美的同步。

探针防护装置/锁防护装置:基于时间的数据采集二次扫描发生器和反馈回路快速、故障安全提示接近,接近在输入设定点检测的5μs内停止。锁定防护装置停止扫描,并在超出范围参数的5μs内取出探头。返回范围后自动继续扫描。

基于时间的数据采集:所有数据和事件都会在时间基础上进行捕获,以供以后检查。对测量参数(如扫描速度、反馈回路设定点、偏置电压)的更改以亚像素精度存储在数据文件中,并显示在存储的图像上。

二次扫描发生器和反馈回路:一套R10控制器可控制2个独立的扫描系统。这可以是带有两个扫描仪(大范围和小范围)的单个扫描头,也可以是两个独立的扫描头。

数据安全:所有数据都存储在每个扫描线末端的HDD中,以防止断电时数据丢失。所有数据类型(地形、光谱、FFT、示波器记录道)的最后100个文件存储在硬盘上,以供将来分析。

显微镜诊断工具:瞬态记录器:检测短至10ns的瞬态。瞬态记录器:100 MS/s采集,持续1秒。50MHz带宽FFT;4通道示波器@50kHz;数据记录器最多可记录五天的数据。

访问所有I/O信号:可配置控制路由和60+I/O信号采集。

IHDL/Inventor SDK:交互式硬件开发语言:用户自定义的例程。支持LabVIEW VIshh、MATLAB、Python等,无需添加软件模块。

内置偏置调制:用小到10μV的正弦波直接调制输出偏置DAC。调制频率高达10兆赫。

Z位置调制多频调制与检测:直接调制输出DAC,正弦波小至10 pm




R10扫描探针显微镜控制器基本参数


Analog   InputsUltra-high speed input channels
Sample rate100 MS/s
QuantityUp to 2
Analog bandwidth17 MHz
Input range± 10V, ± 1V switchable under software control
Input impedance50 Ω, 1 M Ω switchable under software control
Effective Resolution16 bit @ 100 MHz , 18 bit @ 6.25 MHz, 20 bit @ 390 kHz, 22 bits @ 25 kHz,   24 bit @ 1.5 kHz
Programmable gainUp to 512x at full bandwidth
Input offsetInput signal can be offset via software to correct for errors in external signal amplifiers.

Programmable AD/DC coupling


Input signal can be AC or DC coupled as defined in software configuration.


Analog Inputs (Continued)High speed input channels
Sample rate1 MS/s
QuantityUp to 6
Input range± 10V
Analog bandwidth1 MHz

Effective Resolution


24 bit @ 200 kHz, 26 bit @ 12 kHz


Analog OutputsUltra-high speed output channels
Output rate100 MS/s
QuantityUp to 2
Analog bandwidth17 MHz
Output range± 1V/ , ± 10V on separate outputs
Effective Resolution16 bit @ 100 MHz , 18 bit @ 6.25 MHz, 20 bit @ 390 kHz, 22 bits @ 25 kHz,   24 bit @ 1.5 kHz
Programmable attenuationUp to 1024x at full bandwidth

Output offset


Output signal can be offset via software to correct for errors in external signal amplifiers



High speed output channels
Sample rate1 MS/s
QuantityUp to 10
Analog bandwidth100 kHz
Effective Resolution20 hbit @ 1 MHz , 22 bit @ 62 kHz, 24 bit @ 3.9 kHz
Digital pulse countingFour channels @ 100 MHz count rate
Digital Input/Output32 DIO lines


R10扫描探针显微镜控制器设备构造


前面板

后面板


高压放大器


内部构造

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利用R10采集扫描隧道谱图,

允许实时显示10条阈值谱线,且谱线的每个像素点可以单独显示和分析。

部分用户名单(排名不分先后),科研成果以及用户评价:

清华大学、中科院物理所、中国科学技术大学、华中科技大学、国防科技大学、浙江大学......


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