使用简仪科技产品构建扫描隧道显微镜控制快速原型系统

应用

扫描隧道显微镜，利用量子隧道效应，获取样本表面立体形状，是研究物质微观结构外貌的利器。用户希望构建一套灵活可重构的电子学系统，通过软件快速原型技术，设计性能更好，适用材料更广的扫描隧道显微镜。

挑战

本系统需要使用AI采集显微镜的数据，使用AO输出控制位置，使用DO输出控制CCD相机的拍摄时间，需要在固定位置上采集数据并拍照，所以需要将模块中的AI、AO、DO三种功能都同步起来。关键技术难点如下：

多通道模拟输入输出、数字输出，同步动态运行

微秒级动态控制更新速率

高精度模拟采集

快速上手实施的软件定义仪器的原型构建平台

解决方案

简仪科技多功能数据采集模块的优秀驱动架构使得各个功能间可以完成同步触发和时钟共享，达到客户的应用需求。配合开源的锐视测控开发软件和范例，完成软件的快速开发。

本方案采用简仪PCIe-5510多功能数据采集模块，具有高精度140 ppm，18位分辨率，32路AI通道，4个±10 V的AO通道，48个可编程DIO通道和4个双向计数器通道。这样的多功能综合模块为提升系统性价比，降低研发投入带来了很大优势。简仪多任务并行的面向对象驱动FirmDrive，为测控系统软件带来了跨越式的进步。模块自带的众多范例，覆盖了项目需要的全部功能，为二次开发奠定了坚实基础，使得快速原型真正实现了原型机的快速完成。

图 1 示波器监测到的简仪5510同步输出的模拟和数字波形

图 2 简仪扫描隧道显微镜测控方案原理示意图

使用的简仪产品

硬件

PCIe-5510 高精度140 ppm，18位分辨率，32通道，2 MS/s 多功能数据采集模块

软件

SeeSharpTools：锐视测控软件开发工具包

为什么选择简仪

锐视测控平台：锐视测控平台使用C# 语言开发，提供了一个强大且易于使用的开发环境，帮助客户快速实现项目开发。

成熟的产品：简仪产品经过长期市场验证，具有可靠的性能和稳定性。

POC验证服务：简仪提供售前的POC(原理验证)服务，帮助客户验证产品性能和适用性。

高精度：简仪的产品满足了客户对测试精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比国外品牌，简仪的解决方案不仅性能更优，而且在成本上具有明显优势，降低了客户的整体制造成本。

供货速度：简仪能够快速供货，确保项目按时进行。

技术支持和快速响应能力：简仪提供优质的本地化技术支持，快速响应客户需求，帮助客户解决问题，确保了测试任务的顺利进行。

通过采用简仪科技的PCIe-5510多功能数据采集模块与锐视测控平台，客户成功实现了AI、AO、DO三类信号的微秒级同步控制，解决了扫描隧道显微镜在固定位置高精度采集与成像的关键难题，展示出国产软硬件方案在精密科学仪器快速原型开发中的高效、可靠与成本优势，为后续材料微观结构研究奠定了坚实的技术基础。