應用

掃描隧道顯微鏡，利用量子隧道效應，獲取樣本表面立體形狀，是研究物質微觀結構外貌的利器。用戶希望構建一套靈活可重構的電子學系統，通過軟件快速原型技術，設計性能更好，適用材料更廣的掃描隧道顯微鏡。

挑戰

本系統需要使用AI采集顯微鏡的數據，使用AO輸出控制位置，使用DO輸出控制CCD相機的拍攝時間，需要在固定位置上采集數據并拍照，所以需要將模塊中的AI、AO、DO三種功能都同步起來。關鍵技術難點如下：

多通道模擬輸入輸出、數字輸出，同步動態運行

微秒級動態控制更新速率

高精度模擬采集

快速上手實施的軟件定義儀器的原型構建平臺

解決方案

簡儀科技多功能數據采集模塊的優秀驅動架構使得各個功能間可以完成同步觸發和時鐘共享，達到客戶的應用需求。配合開源的銳視測控開發軟件和范例，完成軟件的快速開發。

本方案采用簡儀PCIe-5510多功能數據采集模塊，具有高精度140 ppm，18位分辨率，32路AI通道，4個±10 V的AO通道，48個可編程DIO通道和4個雙向計數器通道。這樣的多功能綜合模塊為提升系統性價比，降低研發投入帶來了很大優勢。簡儀多任務并行的面向對象驅動FirmDrive，為測控系統軟件帶來了跨越式的進步。模塊自帶的眾多范例，覆蓋了項目需要的全部功能，為二次開發奠定了堅實基礎，使得快速原型真正實現了原型機的快速完成。

圖 1 示波器監測到的簡儀5510同步輸出的模擬和數字波形

圖 2 簡儀掃描隧道顯微鏡測控方案原理示意圖

使用的簡儀產品

硬件

PCIe-5510 高精度140 ppm，18位分辨率，32通道，2 MS/s 多功能數據采集模塊

軟件

SeeSharpTools：銳視測控軟件開發工具包

為什么選擇簡儀

銳視測控平臺：銳視測控平臺使用C# 語言開發，提供了一個強大且易于使用的開發環境，幫助客戶快速實現項目開發。

成熟的產品：簡儀產品經過長期市場驗證，具有可靠的性能和穩定性。

POC驗證服務：簡儀提供售前的POC(原理驗證)服務，幫助客戶驗證產品性能和適用性。

高精度：簡儀的產品滿足了客戶對測試精度和可靠性的高要求。

成本效益：相比國外品牌，簡儀的解決方案不僅性能更優，而且在成本上具有明顯優勢，降低了客戶的整體制造成本。

供貨速度：簡儀能夠快速供貨，確保項目按時進行。

技術支持和快速響應能力：簡儀提供優質的本地化技術支持，快速響應客戶需求，幫助客戶解決問題，確保了測試任務的順利進行。

通過采用簡儀科技的PCIe-5510多功能數據采集模塊與銳視測控平臺，客戶成功實現了AI、AO、DO三類信號的微秒級同步控制，解決了掃描隧道顯微鏡在固定位置高精度采集與成像的關鍵難題，展示出國產軟硬件方案在精密科學儀器快速原型開發中的高效、可靠與成本優勢，為后續材料微觀結構研究奠定了堅實的技術基礎。