显微镜维修基于PIC16C65单片机的扫描隧道显微镜电

大家好，这里是老上光显微镜知识课堂，在这里你可以学到所有关于显微镜知识，好的，请看下面文章： 扫描探针显微镜（STM）是纳米技术发展的重要工具，它以量子力学的隧穿理论为基础。该理论的核心是，其直径为原子尺度，可以扫描金属样品的表面，并且与样品具有一定偏置电压，当样品与之间的距离非常接近时，电子可以从传输到样品或样品。通过隧道效应到达，从而形成隧道电流。隧道电流的大小与其间距{1}：
    
     其中：I是样品与之间的隧道电流；B是与样品与之间的偏置有关的系数；K是与自由电子的质量和有效平均势垒高度有关的系数；S是样品与之间的隧道电流。
    
     基本组成部分可分为三个部分：头部系统、计算机系统。扫描器的质量决定了的控制精度和样品间距，从而决定了STM图像的质量。目前，管状PZT压电陶瓷被广泛使用。扫描器可以在X、y、Z三个方向上进行纳米精度的运动。ep电压发生器产生三角波等扫描波形，控制扫描仪逐行扫描样品。针固定在扫描仪上并随扫描仪移动。在针尖和样品之间的偏置电压下，当针尖和样品足够接近时，调谐。产生隧道电流。灵敏电流放大器检测隧道电流，将其转换为电压，然后与电流设定点进行比较。在STM电子系统中，通常采用PI控制器作为反馈电路来调节扫描器的z向运动，以保持隧道电流的恒定。与样品在z轴方向上的距离反映了样品表面高度的波动，这就是STM{2}的恒流模式。
    
     目前，中国有很多的扫描隧道显微镜制造商。内部电子部分基本上由DSP芯片为核心、外部高精度A/D或D/A等外围器件组成，由于DSP芯片结构和功能的复杂性，使用和学习不方便。介绍了一种以单片机中档为核心，采用16位AD转换器MAX195和DA转换器AD1866构成的扫描隧道显微镜（STM）电子系统。
    
     由Microchip公司生产的PIC系列微控制器具有哈佛双总线结构。它们采用简化指令集和指令流水线的结构。MX195是Maxm公司生产的16位串行输出A/D转换器。它具有高速、低功耗和自校准能力。Max 195主要用于隧道电流的采集，Max 195和PIC16C65之间的连接以及Max 195的外围连接如图1所示。
    
     在图1中，PIC16C65单片机通过通用IO端口D端口的7个引脚与MAX195和MC114555连接，AD转换过程由PIC16C65的程序控制。重新读取数据。在转换开始时，设置低级别/CONV以启动转换。转换后，SCM不断检查E/EO C引脚的电平是否变低。如果转换较低，SCM通过RD5端口构造16个串行输出脉冲以发送到Max 195。转换后，16位数据通过RD4端口逐位发送到PIC单片机，内部读取和处理。
    
     AD1866是AD公司生产的双通道16位D／A转换器。每个通道由一个参考电压、一个16位输入寄存器、一个16位输入锁存器、一个16位DAC和一个输出放大器组成，AD1866的工作过程也由PIC单片机的程序控制。D/A转换所需的16位数据从高比特发送到低比特率的AD186 6数据寄存器。然后，LL和LR引脚构造下降沿脉冲。数据寄存器中的16位数据被发送到DAC进行D/A转换，DAC的输出被相应地更新，其接口电路如图2所示。
    
     工作过程如下：首先，步进电机通电，使电机连续运转，并逐渐向下接近样品。小直径探头安装在步进电机的前面，随电机一起运动，当探头接近样品时，步进电机的工作模式由连续工作模式变为点工作模式，同时，探头被偏置直到预设的隧道电流。通过检测压电陶瓷在z轴方向上的距离，与预设值进行比较，得到点的表面高度，利用该方法，可以扫描出样品的所有表面形状，然后将数据发送给计算机。通过一定的图像处理可以获得样品的表面图案。
    
     以PIC16C65为核心的扫描隧道显微镜电子系统，通过与PC机的接口以及显示和图像处理程序，可以清晰地显示金属样品的表面，具有成本低廉、成本低廉等特点。清晰的图像显示。它在精密测量、微驱动、材料研究等领域有广阔的应用前景。
    
     { 2 } Acthon P D.纳米精密机构{J}Me测量控制. 1998年，31（3）
    
     北航大学教授从事单片机和嵌入式系统的推广工作已有20多年。
    
     网站网友点击量更高的文献目录排行榜： 点此链接 关注页面底部公众号，开通以下权限： 一、获得问题咨询权限。 二、获得工程师维修技术指导。 三、获得软件工程师在线指导 toupview,imageview,OLD-SG等软件技术支持。 四、请使用微信扫描首页底部官主账号！