Разработка нового РЭМ с бесшовной визуализацией поверхности для элементного анализа и составления отчетов
В августе 2017 года компания JEOL выпустила свой новейший современный сканирующий электронный микроскоп (СЭМ) JSM-IT500HR. Новый JSM-IT500HR обеспечивает максимальное практическое увеличение в 100,000 500 раз, а также интегрирует в систему энергодисперсионный рентгеновский спектрометр (EDS). Этот СЭМ следующего поколения позволяет беспрепятственно выполнять операции для различных приложений, таких как визуализация поверхности, элементный анализ и создание отчетов. В следующих закулисных разработках SEM мы представляем вам членов нашей команды разработчиков, чей «нон-стоп» драйв и страсть сделали возможным запуск JSM-ITXNUMXHR.
Юсуке Исида
Группа разработки 2, группа разработки, отдел разработки,
ДЖЕОЛ Техникс Лтд.
Рёта Мисима
Группа разработки 1, группа разработки, отдел разработки,
ДЖЕОЛ Техникс Лтд.
Хирофуми Кувахара
Системная группа 2, отдел разработки систем,
ДЖЕОЛ Техникс Лтд.
Хисаси Дзаимоку
Системная группа 2, отдел разработки систем,
ДЖЕОЛ Техникс Лтд.
Разработка нового РЭМ с бесшовной визуализацией поверхности для элементного анализа и составления отчетов
JEOL Technics: в погоне за совершенным РЭМ
JEOL Technics Ltd. является разработчиком и производителем высокопроизводительных и многоцелевых СЭМ. СЭМ — это электронные микроскопы, используемые для визуализации поверхности образцов. Сфокусированный электронный пучок используется в качестве зонда для отслеживания поверхности образца. Из-за взаимодействия с лучом образец испускает сигналы различной интенсивности, называемые «вторичными электронами» или «обратно рассеянными электронами», которые обнаруживаются с помощью СЭМ для создания изображения, раскрывающего топографическую и композиционную информацию о поверхности образца.
СЭМ JEOL Technics способны отображать широкий спектр биологических, органических и неорганических образцов.
SEM не ограничиваются только лабораториями. Они широко используются для контроля качества и проверки безопасности в таких отраслях, как производство бытовой техники, автомобилей и продуктов питания. Следовательно, SEM используются разнообразной группой пользователей, которым требуется, чтобы их SEM были интуитивно понятными и удобными для пользователя, чтобы они могли легко работать с SEM и без необходимости обращаться к руководству по эксплуатации. Это была проблема, с которой столкнулась команда разработчиков SEM, когда они впервые приступили к разработке следующего поколения SEM.
Проблема сокращения времени разработки
В сентябре 2014 года в ответ на спрос пользователей и рыночные тенденции компания JEOL Technics Techniques создала группу инженеров и разработчиков, которым было поручено спроектировать и построить новый многоцелевой SEM, подходящий для всех типов пользователей. Новый SEM даст пользователям возможность просматривать образцы с очень большим увеличением и будет включать встроенную возможность интеграции EDS для бесшовного элементного анализа. Команда разработчиков столкнулась с двумя основными техническими проблемами: во-первых, реализовать возможность получения четкого изображения целевого участка при любом увеличении. Второй заключался в интеграции EDS, важной функции элементного анализа, с системой SEM для упрощения анализа. Эта последняя проблема была критической из-за частого использования функции элементного анализа. Фактически, 80% пользователей сообщают об использовании СЭМ для элементного анализа микрозон субмикронных структур и инородных материалов, а также для визуализации поверхности. Система EDS обычно приобретается отдельно у производителя EDS, а затем прикрепляется к прибору SEM в качестве внешнего приспособления. Однако, поскольку JEOL является единственным производителем, выпускающим как системы SEM, так и системы EDS, идея интеграции режимов наблюдения и функций анализа казалась естественным результатом деятельности компании.
Пожалуй, самым большим вызовом для команды стал крайний срок завершения. У них было два года. Президент JEOL Technics подчеркнул актуальность: «Нам необходимо оперативно удовлетворять разнообразные потребности и быстро меняющийся рынок».
Хотя члены его команды думали, что эта цель невыполнима, Юсуке Исида, руководитель группы, понял и осознал срочность. В течение многих лет Ишида работал непосредственно с клиентами в качестве представителя по техническому обслуживанию и обслуживанию приборов и часто получал отзывы о необходимости улучшения РЭМ. Он рассматривал этот проект как хорошую возможность для компании.
Исида и члены его команды приступили к работе над проектом. Они рассмотрели спецификации для SEM и методы разработки для них.
Хотя команда согласилась улучшить удобство использования инструмента SEM, у каждого человека были разные проблемы, учитывая их разные роли. Например, один сказал: «Среди всего увеличение должно быть достаточно большим». В то время как другой утверждал: «Было бы лучше сначала улучшить пользовательский интерфейс». Во время их обсуждений Исида сохранял непредвзятость, сосредотачиваясь на целях удобства использования и работоспособных спецификациях.
Юсуке Исида
Группа разработчиков 2, группа разработчиков, отдел разработки, JEOL Technics Ltd.
Хобби и навыки: Гастрономический тур, болельщик Boston Red Sox.
Имея опыт сервисного инженера с местными и зарубежными клиентами, Исида возглавил команду и привнес в проект разработки свои знания о том, чего хотят пользователи.
Суперкар с автоматической коробкой передач
Образец: частицы золота
Ускоряющее напряжение: 15 кВ, увеличение ×100,000 XNUMX
Высоковакуумный режим, изображение во вторичных электронах
Команда разработчиков начала работать над улучшением максимального практического увеличения. Обычные многоцелевые РЭМ имеют увеличение в 20,000 0.1 раз. Этого увеличения недостаточно, чтобы обнаружить мельчайшие посторонние вещества или дефекты размером 100,000 мкм или меньше, и оно является требованием для применения в прецизионных приборах. Для этих приложений требуется увеличение в XNUMX XNUMX раз. Было рассмотрено использование высококачественных электронных пушек высокой яркости, поскольку они обеспечивают более узкий электронный пучок, чем пучок обычных вольфрама (W) или борида лантана (LaB).6) электронные пушки и значительно увеличили бы увеличение. Однако, чтобы улучшить увеличение, камера электронной пушки должна быть расположена в состоянии сверхвысокого вакуума с минимальным количеством молекул газа. Электронные пушки такого типа дороги и используются в высокотехнологичных моделях РЭМ, которые изготавливаются для работы с лабораторным качеством и, следовательно, требуют деликатного обращения. Рынок требовал доступного, простого в использовании, многоцелевого, совместимого с образцами SEM с увеличением x100,000 XNUMX.
Чтобы инструмент оставался доступным, команда решила поместить пистолет в компактный корпус и сконфигурировать его для удобства использования.
Рёта Мисима, еще один член группы разработчиков и эксперт по проектированию электронно-оптической системы, поделился важной мыслью: «Я удивляюсь, как пользователи и разработчики слишком сильно запутались в здравом смысле того, что «РЭМ — это сложно».
На самом деле он утверждал, что пользователям SEM нужны изображения и данные для их анализа. Они не заинтересованы в полном использовании системы. Если это так, то должны быть способы свести к минимуму ручные операции, даже если это может не обеспечить высочайшего качества производительности. Управление хрупкими оптическими системами может быть простым и понятным благодаря более совершенным технологиям и схемам управления. «Кнопка автоматической настройки может решить все проблемы. Мы могли производить суперкары с автоматической коробкой передач, но мы создали только суперкары с механической коробкой передач», — сказал Мисима.
Хотя проект продемонстрировал хороший прогресс, за последние шесть месяцев разработки команда столкнулась с неожиданной проблемой. Блок питания РЭМ, который представлял собой высоковольтный бак, нуждался в замене. В то время было два танка, но команда разработчиков разделилась во мнениях относительно того, какой танк выбрать. Способы управления каждым из танков были разными. Электрическая схема и оборудование обоих танков требовали существенной доработки. Поскольку до даты выпуска оставалось всего полгода, у конструкторов не хватило времени на разработку схемы управления, если пришлось ждать окончательного решения по танку. Все были в растерянности, что делать дальше. Хирофуми Кувахара, тихий человек, отвечающий за разработку прошивки, сказал: «Так что не будет никаких проблем, если я сделаю прошивку, которая работает в обоих сценариях». С этими словами Кувахара намеревался сделать именно это. Он завершил прошивку для каждого танка менее чем за шесть месяцев. к двухлетнему юбилею проекта.
Рёта Мисима
Группа разработчиков 1, группа разработчиков, отдел разработки, JEOL Technics Ltd.
Хобби и навыки: тренировки (карьера: 1.5 месяца)
Отвечает за проектирование и разработку, которые являются решающими факторами эффективности SEM. В этом проекте разработки Мисима улучшил эффективность оптической колонны многоцелевого СЭМ и успешно реализовал недорогую интеграцию электронной пушки высокой яркости.
Хирофуми Кувахара
Системная группа 2, отдел разработки систем, JEOL Technics Ltd.
Хобби и навыки: бег трусцой, садоводство.
Отвечает за разработку прошивки. В этом проекте разработки он завершил прошивку в установленные сроки с сильным чувством ответственности и нравственностью, несмотря на неожиданное и внезапное изменение всей электрической цепи высоковольтного резервуара.