SII操作说明书Nanopics NPX100M001 原子力显微镜湖南大学机械与汽车精密制造工程实验室翻译1.1版本 1999年11月1.2版本 2000年9月在使用该仪器之前请认真阅读该操作手册并按里面的说明操作。

把该说明书放置在仪器旁边，当遇到仪器操作的问题时请参考之。

该产品的技术受国际交易控制法和国际贸易控制法的保护，未经日本政府权威机构的书面允许不得泄漏。

©1999,2000日本精工Seiko公司。

所有的权利都受保护未经许可不得复制该手册该说明书内容改变不再通知前言感谢您选择了Nanopics产品。

该手册为使用注意事项和指导说明，将有助于您安全地使用本仪器，为了充分发挥该仪器的功能，请务必彻底地阅读操作说明书，必要时参考该说明书。

用途在操作该仪器之前请仔细阅读说明书的安全指南和警告标志，并按照说明书及仪器上所示的注意事项操作，以获得一个安全的使用环境。

保修该仪器的保修期为从交货之日起一年内。

在该期间内提供免费保修，但由于不按操作说明书操作而产生的损坏除外。

保修内容的详细信息请参阅5.4节的保修部分。

用户登记为了方便使SII向您提供软件不断升级及维护服务通知，请返回Nanopics用户信息。

在该说明书内有一张用户登记卡，请按卡上的传真号码寄回。

若不寄回该卡则可能对该仪器的升级信息的通知及免费维修等带来不便，故建议您及时寄回。

安全指导为了正确使用该仪器，请注意以下事项1．在操作之前参考主要设备及附件的操作说明书，按照说明书上的指导要求操作，可保证操作的安全简便。

2．请把操作说明及安全指导书放在仪器旁边，以便于参考。

3．请注意仪器上的所有警告标志，参考后续部分的警告栏信息。

4．该仪器通过三根插线接地，为了避免触电请不要随意乱动或拔下接地线。

5．在修理设备的任何部件之前，请关掉所有的电源。

6．为了防止温升，在腔内置有通风冷却扇，请不要取下或阻碍其运转。

7．为了避免触电类事件发生，请不要把您的手或身体其他部分靠近仪器的开关，特别是通风部分。

8．请把仪器放置在稳定的位置。

9．不要在粉尘过多或温度过高的环境中使用该仪器。

10．不要改置改仪器，除非特殊情况下向SII代理商请求被许可或者在警告栏的指导下。

打开或除去罩子会产生大量的电流，从而发生危险事件，如漏电或着火。

操作手册的注意点该操作手册把注意点分成5个不同的等级。

因此您可以选择装置的最佳操作环境并且使操安全保险。

我们强烈建议您在想要使用该仪器前特别注意以下几点仪器上的警告标志下图显示了仪器上的警告标志的位置。

参考上一页对这些标注栏重要性的描述。

仔细阅读标签上的文字以明白其重要性。

警告标志的位置小心为了获得一安全的操作环境，请特别注意以下的警示标志。

目录第一章介绍1.1 Nanopics介绍1.2 系统组成1.3 各组成部分及其功能1.4 测量的理论基础1.5 探针的使用寿命第二章拆包/安装/连接2.1 拆包2.2 安装2.3 连接第三章操作3.1 仪器的启动及观察前准备工作3.2 进针3.3 图像观察3.4 回退探针及取下试件第四章参数设置4.1 扫描速度4.2 反馈增益4.3 256/512帧4.4 对比度4.5 边界增强4.6 高电阻4.7 调出/保存4.8 开始4.9 小振幅模式第五章维修5.1 故障检修5.2 更换电熔丝5.3 日常维护5.4 维修5.5 定购耗损件第一章介绍1.1 Nanopics介绍1.2 系统组成1.3 各组成部分及其功能1.4 测量的理论基础1.5 探针的使用寿命1.6 零部件的规格说明1.7 操作流程图1.1Nanopics产品介绍该Nanopics原子力显微镜，以下简称为原子力显微镜，是利用试件和探针之间的相互作用来测量并显示纳米级的尺寸上的被测试件的外貌。

该仪器由以下几个部分组成：•测量头单元（NPX100）•控制器（Nanopics1000）特点：•测量头内置有自感应悬臂和抗振机构该仪器在硅悬臂内装有一个力传感器，并采用了位移自感应悬臂，因此力改变，则悬臂的倾斜程度也变化。

根据现有的技术，不必再采用激光探测系统的光学调整，进针和拿取试件是很简单的。

由于装有抗振机构的测量头，该仪器结构紧凑。

•切面及表面形状的颜色设置对于试件表面和切面的图像可以设置颜色以易于观察。

•图像的可视输出由于该仪器有标准的图像输出接口，因此显示的图像可以输出到大屏幕的CRT、VTR显示器上，也能进行打印。

•专门的分析软件（可选）利用外部计算机可以通过专门的分析软件（可选）进行精确的分析和做出更高水平的图像处理，如三维方式显示、粗糙度分析、增益大小分析。

•从正上方观察探针和试件通过光学显微镜（可选）可瞬间实现对观察区域的调整，同时也可以从正上方观察样品和试件。

1.2 系统组成该仪器由标准部件、附件及可选件组成。

根据下图检查您的部件。

【】中所列的数字是产品的代码标准零部件标准附件可选件1.3 各部件名称及功能该节讲述测量头（NPX100）和控制器（Nanopics1000）的各组成部分名称及功能。

请参考该节以确定零部件在仪器中的位置及名称。

测量头（NPX100）控制器（Nanopics1000）（前部）前面板单元（后部）按任何一个键，若灯变绿，表明开始操作。

按STOP键或当操作完成时，表明操作结束。

操作一停止则绿灯就会熄灭显示面板该面板用来调整屏幕LCD以320*240色素显示图像。

调整LCD倾斜程度以便于观察图像。

为了便于观察图像，图像以不同的颜色显示。

图像高度以红色显示，也就是说，越红的地方表示越突出。

图像较高部分（探针收缩）以蓝色显示，较低部分（探针拉升）以绿色显示。

光源探针扫描方向Image如左图所示，相当于试件表面的右上方有一光源。

LightDark观察面板该面板用于控制扫描的帧数、探针的靠近/回退（探针相对于试件表面的大移动）及自动测量。

该面板用来设置反馈增益、对悬臂施加的力、扫描速度及扫描范围。

该面板用来设置测量的工作模式及数据获取模式显示面板该面板用于控制LCD的显示该键用来改变功能。

指针面板该面板用来控制屏幕上的指针。

上插槽类似于电路板中插槽数据电路板下插槽*：根据终端不同而不同。

1.4 观察的理论基础显示仪器的操作状态。

当探针接近试件表面时，如图1－1所示，在探针和试件之间各种工作力。

通过悬臂检测该力的值，并对之加以控制，是在试件表面和探针之间的力保持恒定。

以下是用该仪器对试件进行观察时的两种工作模式。

1.接触模式：该模式控制探针的弯曲以便于当探针和试件接触时，使试件表面和探针之间的排斥力保持恒定。

2.非接触模式：该模式使以恒定幅值周期性振动的探针移动到试件表面附近，控制试件表面和探针的距离是得振动幅值稳定减小。

根据你所观察的试件和应用场合的不同采用相应的模式。

详情请查阅3.1节。

图1－1 接触模式和动态模式图1-2显示了整个仪器的功能结构图。

该仪器的主电路是Z向伺服电路及XY扫描电路。

当探针接近于试件表面时，z向伺服电路可以使之在不平整的试件表面上下移动，而XY扫描电路控制在扫描面积的XY方向扫描。

图1-2 仪器的特征框图1.5 探针的使用寿命悬臂的尖端装有探针用来获得试件的表面形状信息。

Nanopics原子力显微镜的固有分辨率由探针尖端的状态所决定。

使用前在悬臂的尖端有一直径为10nm的曲线。

但是随着扫描的重复及灰尘和试件所带来的其它杂质粘附在探针的尖端，观察到的图像分辨率下降。

当在高分辨率下（100纳米或更小）观察时，这一点尤其值得注意。

这时建议应更换探针。

影响探针使用寿命的因素根据试件的表面形状（硬度和变形）及目标分辨率的不同，探针的使用寿命也不同。

因此没有一套现成的指导可遵循。

当想预计探针的寿命时请注意以下几点：·与非接触模式相比，接触模式时探针和试件之间的工作力更大一些。

因此磨擦加速了寿命的缩短。

·扫描面积越大或者扫描速度越快，探针越容易磨损，特别是在100mm或更大的扫描区域内。

·当采用不适当的观察参数进行扫描时，不仅图像效果很差，而且损伤探针，使得探针使用寿命缩短·对于非常不平整或者有大的坑槽时，扫描速度不能太快。

·力参考值太大·反馈增益值（I或P）太大或者探针振动或值太小。

·与软的试件相比，试件越硬越易损坏，缩短了使用寿命。

·当试件表面很脏或者有杂质附在试件上时，这些杂质会附在探针上，扫描控制不稳定，使得探针寿命缩短。

1.6 单元技术说明测量头单元（NPX100）能量供应技术要求通过连接线向控制器供电试件观察可视的，但是借助于可选的光学显微镜，可同时观察到探针和试件表面抗振机构内置<探针工作原理>分辨率（竖直） 0.5mm10um 扫描范围水平（X/Y）：500nm~800um，竖直（Z）：＋—靠近/回退粘性运动方式<试件台>运动范围任何一个方向X/Y/Z：10mm试件大小最大面积为30mm2，高度为5mm控制器（Nanopics1000）10％供能 *输入电压：AC100到120V~240V＋—耗能：最大为1500VA接地：1000hms<扫描头单元>扫描范围（um） 800,400,200,100,80,40,20,10,8,4,2,1,0.5扫描速度 *12秒到1800秒每帧Z向伺服装置类似于控制方式（手动设置增益X1～X38）靠近全自动观察模式接触模式、非接触模式放大机构在200/100um的扫描范围是自动的测量常数调出/保存特性内置自动操作特性内置<图像显示单元>图像显示二维彩色（显示刻度标尺）、切面显示（显示步/宽）面板显示传感器输出值、Z电流输出值<图像调整>自动增益控制：内置弯曲检验特征：内置倾斜检验特征：内置颜色的显示调整特征：内置<I/O>输出信号视频终端（包括终端/S终端）（可用于连接外VTR、CTR、图像打印机）并行接口（连接计算机）自感应悬臂弹簧常数大约3N/m（接触模式）大约30N/m（非接触模式）光学显微镜（可选）供能 *输入电压：AC100V＋10V，50/60Hz—耗能：最大值为50VA方式光束向下放大倍数 X60 *：根据终端不同而不同。

1.7 操作流程图下面的流程图描述了从仪器的拆包到使用的全过程。

每一步详细信息请参考后续章节。

* 通过改变前面控制面板上的参数可以调整和设置仪器。

执行这几步操作是很有必要的。

（参考第四章的参数设置）第二章拆包/安装/连接2.1 拆包2.2 安装2.3 连接该仪器打包成三个箱，两个是标准件（控制器、测量头），一个是定购的可选件。

在标准箱内的零部件对每位顾客都是相同的，但是可选件是特别为您定购的。

打开每一个箱子后，请参考箱内的包装单，确信零件没有损坏或丢失（参考1.2节零件明细表）。