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hpSPM 扫描探针显微镜控制器

技术规格

信号处理

• 采用先进现场可编程门阵列（FPGA）的控制器

• 具备可重构数字硬件以实现性能

• 32 位实时处理器，搭配 128MB DDR SDRAM

• USB2.0 高速接口，PC 接口速率达 480Mbps

成像选项

• 扫描隧道显微镜（STM）、原子力显微镜（AFM）、开尔文探针力显微镜（KPFM）、非接触式原子力显微镜（ncAFM）

STM 电流范围

• G = ±1V/nA、1pA - 1nA 量程，噪声基底＜5fA/√Hz ，无可见噪声或谐波

偏置电压

• 样品偏置 ±10V / 16 位 Bit DAC，数字调制用于 KPFM 和扫描隧道谱（STS）

反馈环路

• 硬件实现 7 个独立通道的数字反馈环路

PID 输入

• 来自锁相环（PLL）等的任意 24/32 位数字输入

• 带 24 位 ADC 的模拟输入或输出

• 任意 16 或 24 位数字到模拟转换器，48 位截短为 24 或 32 位数字输出

数字锁相环 - 锁相放大器

• 2 路数字锁相放大器，32 位数字输出（一路用于 PLL）

• 频率范围：100Hz - 1MHz

• 分辨率：40nHz

• 解调带宽：50Hz - 5kHz

• 输入：±10V，采样率：90MHz @ 16 位分辨率

• 输出：32 位数字 ΔF 和相位 / 16 位模拟 ΔF 和相位

• 恒定振幅反馈或恒定激励

• 数字滤波器带宽：10Hz - 3kHz 可调

高速 ADC

• 2 路 16 位模拟到数字转换器 @ 90MHz

• ±10V 输入范围；1MHz 4 阶巴特沃斯低通滤波器（LPF）

高速 DAC

• 2 路 16 位数字到模拟转换器 @ 90MHz；±10V 输出范围（一路用于偏置电压 ）

扫描 DAC（高分辨率）

• 4 通道 24 位数字到模拟转换器 @ 62.5kHz；±10V 输出范围（XYZ 及备用或 NSEW）

ADC（高分辨率）

• 同时采样 16 通道真 24 位模拟到数字转换器 @ 175kHz；±10V

• 输入范围：10kHz 4 阶巴特沃斯 LPF

DAC

• 2 通道 24 位和 12 通道 16 位数字到模拟转换器，±10V 输出范围

高压放大器

• 5 通道低噪声、高压放大器，±200V 摆幅

粗进电机

• 可调高压脉冲发生器：±200V

• 压摆率：400V/2μs @ 33nF 容性负载

• 19 通道滑架输出，可编程输出（带机械继电器）

• 滑架波形选择：指数型 / 1/r² / 线性 / 时间反转指数型

• 操纵杆和软件用户界面

成像通道

• 16 通道 24 位频率数字输入扫描，同时采集 Δf、振幅等，分辨率达 8192×8192 像素

功率要求

• 100/110/220/240V 交流电，50/60Hz，500VA

工作范围

• 搭载 Windows 10 操作系统和双 27 英寸液晶显示器（LCD）的 PC 工作站顶部

尺寸

• 高度 150mm × 宽度 483mm × 深度 520mm

软件与驱动

• 用 C# 和 DirectX 11 编写的 64 位操作系统代码

• 用于脚本编写的 LabView™驱动

• 可按需进行软件定制

• 免费软件升级

• 签署保密协议（NDA）等后，源代码可能可用