การพัฒนา SEM แบบใหม่ที่สามารถทำงานแบบไร้รอยต่อตั้งแต่การถ่ายภาพพื้นผิว ทำการวิเคราะห์องค์ประกอบจนถึงการรายงานผล
ในเดือนสิงหาคม 2017 JEOL ได้เปิดตัวกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราด (SEM) อันล้ำสมัยล่าสุด JSM-IT500HR JSM-IT500HR ใหม่ให้กำลังขยายสูงสุดที่ใช้งานได้จริงถึง 100,000 x และยังรวมเอาเอ็กซ์เรย์สเปกโตรมิเตอร์ (EDS) แบบกระจายพลังงานเข้ากับระบบ SEM รุ่นใหม่นี้ช่วยให้สามารถดำเนินการสำหรับการใช้งานต่างๆ เช่น การสร้างภาพพื้นผิว การวิเคราะห์องค์ประกอบ และการสร้างรายงานได้อย่างราบรื่น ในการพัฒนาเบื้องหลังของ SEM ต่อไปนี้ เราแนะนำให้คุณรู้จักกับสมาชิกในทีมพัฒนาของเราซึ่งมีแรงผลักดันและความมุ่งมั่น “ไม่หยุดหย่อน” ซึ่งทำให้การเปิดตัว JSM-IT500HR เป็นไปได้
ยูสุเกะ อิชิดะ
ทีมพัฒนา 2, กลุ่มพัฒนา, ฝ่ายพัฒนา,
บริษัท จอล เทคนิค จำกัด
เรียวตะ มิชิมะ
ทีมพัฒนา 1, กลุ่มพัฒนา, ฝ่ายพัฒนา,
บริษัท จอล เทคนิค จำกัด
ฮิโรฟุมิ คุวาฮาระ
กลุ่มระบบ 2 ฝ่ายพัฒนาระบบ
บริษัท จอล เทคนิค จำกัด
ฮิซาชิ ไซโมคุ
กลุ่มระบบ 2 ฝ่ายพัฒนาระบบ
บริษัท จอล เทคนิค จำกัด
การพัฒนา SEM แบบใหม่ที่สามารถทำงานแบบไร้รอยต่อตั้งแต่การถ่ายภาพพื้นผิว ทำการวิเคราะห์องค์ประกอบจนถึงการรายงานผล
JEOL Technics: ในการแสวงหาสุดยอด SEM
JEOL Technics Ltd. เป็นผู้พัฒนาและผู้ผลิต SEM ประสิทธิภาพสูงและอเนกประสงค์ SEM เป็นกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนที่ใช้สำหรับการถ่ายภาพพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ ลำแสงอิเล็กตรอนแบบโฟกัสถูกใช้เป็นโพรบเพื่อติดตามพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ เนื่องจากการมีปฏิสัมพันธ์กับลำแสง ชิ้นงานทดสอบจะส่งสัญญาณที่มีความเข้มต่างกันที่เรียกว่า "อิเล็กตรอนทุติยภูมิ" หรือ "อิเล็กตรอนที่กระจัดกระจาย" ซึ่ง SEM ตรวจพบเพื่อสร้างภาพที่เปิดเผยข้อมูลภูมิประเทศและองค์ประกอบบนพื้นผิวของชิ้นงานทดสอบ
SEM ของ JEOL Technics สามารถถ่ายภาพตัวอย่างทางชีวภาพ สารอินทรีย์ และอนินทรีย์ได้หลากหลาย
SEM ไม่ได้จำกัดอยู่แค่ในห้องปฏิบัติการเท่านั้น มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในการควบคุมคุณภาพและการตรวจสอบความปลอดภัยในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น การผลิตเครื่องใช้ในบ้าน รถยนต์ และอาหาร ดังนั้น SEM จึงถูกใช้โดยกลุ่มผู้ใช้ที่หลากหลายซึ่งต้องการให้ SEM ของพวกเขาใช้งานง่ายและเป็นมิตรกับผู้ใช้ เพื่อให้พวกเขาใช้งาน SEM ได้อย่างง่ายดายและไม่จำเป็นต้องอ่านคู่มือการใช้งาน นี่คือความท้าทายที่ทีมพัฒนา SEM ต้องเผชิญเมื่อเริ่มออกแบบ SEM รุ่นต่อไปเป็นครั้งแรก
ความท้าทายของเวลาในการพัฒนาที่ลดลง
ในเดือนกันยายน 2014 เพื่อตอบสนองต่อความต้องการของผู้ใช้และแนวโน้มของตลาด JEOL Technics Techniques ได้จัดตั้งทีมวิศวกรและนักพัฒนาที่ได้รับมอบหมายให้ออกแบบและสร้าง SEM อเนกประสงค์ใหม่เพื่อรองรับผู้ใช้ทุกประเภท SEM ใหม่จะทำให้ผู้ใช้สามารถดูภาพตัวอย่างด้วยกำลังขยายที่สูงมาก และจะรวมความสามารถในตัวเพื่อรวม EDS เพื่อการวิเคราะห์องค์ประกอบที่ไร้รอยต่อ ทีมพัฒนาต้องเผชิญกับความท้าทายทางเทคนิคที่สำคัญสองประการ: ประการแรกคือการตระหนักถึงความสามารถในการรับภาพที่ชัดเจนของไซต์เป้าหมายในทุกการขยาย ประการที่สองคือการรวม EDS ซึ่งเป็นหน้าที่สำคัญของการวิเคราะห์องค์ประกอบเข้ากับระบบ SEM เพื่อปรับปรุงการวิเคราะห์ ปัญหาหลังนี้มีความสำคัญเนื่องจากมีการใช้งานคุณลักษณะการวิเคราะห์องค์ประกอบสูง อันที่จริง ผู้ใช้ 80% รายงานว่าใช้ SEM สำหรับการวิเคราะห์องค์ประกอบในโครงสร้างย่อยระดับไมครอนที่มีพื้นที่ขนาดเล็กและวัสดุแปลกปลอม ตลอดจนสำหรับการถ่ายภาพพื้นผิว โดยทั่วไปแล้ว ระบบ EDS จะซื้อแยกต่างหากจากผู้ผลิต EDS และต่อจากนั้นจะต่อเข้ากับเครื่องมือ SEM เป็นไฟล์แนบภายนอก อย่างไรก็ตาม เนื่องจาก JEOL เป็นผู้ผลิตเพียงรายเดียวที่ผลิตทั้งระบบ SEM และ EDS แนวคิดในการผสานรวมโหมดการสังเกตและฟังก์ชันการวิเคราะห์จึงดูเหมือนเป็นผลพลอยได้จากบริษัท
บางทีความท้าทายที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของทีมคือเส้นตายที่ทำให้เสร็จ พวกเขามีเวลาสองปี ประธานของ JEOL Technics เน้นย้ำถึงความเร่งด่วน: “เราจำเป็นต้องตอบสนองความต้องการที่หลากหลายและตลาดที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วโดยทันที”
แม้ว่าสมาชิกในทีมจะคิดว่าเป้าหมายนี้เป็นไปไม่ได้ แต่ Yusuke Ishida หัวหน้าทีมก็เข้าใจและตระหนักถึงความเร่งด่วน เป็นเวลาหลายปีที่ Ishida ทำงานโดยตรงกับลูกค้าในฐานะตัวแทนด้านการบำรุงรักษาและการบริการ และมักจะได้รับคำติชมเกี่ยวกับความจำเป็นในการปรับปรุง SEM เขามองว่าโครงการนี้เป็นโอกาสที่ดีสำหรับบริษัท
Ishida และสมาชิกในทีมเริ่มทำงานในโครงการ พวกเขาพิจารณาข้อกำหนดสำหรับ SEM และวิธีการพัฒนาในลักษณะเดียวกัน
แม้ว่าทีมงานจะตกลงที่จะปรับปรุงความสามารถในการใช้งานเครื่องมือ SEM แต่แต่ละคนก็มีความกังวลที่แตกต่างกันไปตามบทบาทที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น มีคนพูดว่า "ในบรรดาทั้งหมด กำลังขยายควรสูงเพียงพอ" ในขณะที่อีกคนแย้งว่า “จะดีกว่าถ้าปรับปรุงส่วนต่อประสานผู้ใช้ก่อน” ในระหว่างการพูดคุยกัน Ishida จะเปิดใจกว้างในขณะที่จดจ่อกับเป้าหมายการใช้งานและข้อมูลจำเพาะที่ใช้การได้
ยูสุเกะ อิชิดะ
ทีมพัฒนา 2, กลุ่มพัฒนา, ฝ่ายพัฒนา, JEOL Technics Ltd.
งานอดิเรก & ทักษะ :ทัวร์กิน, แฟนบอสตันเรดซอกซ์
จากประสบการณ์วิศวกรบริการกับลูกค้าในประเทศและต่างประเทศ Ishida เป็นผู้นำทีมและนำความรู้ของเขามาสู่โครงการพัฒนาที่ผู้ใช้ต้องการ
เกียร์ออโต้ ซุปเปอร์คาร์
ตัวอย่าง : Au อนุภาค
แรงดันไฟเร่ง : 15 kV, กำลังขยาย ×100,000
โหมดสุญญากาศสูง ภาพอิเล็กตรอนทุติยภูมิ
ทีมพัฒนาเริ่มทำงานเพื่อปรับปรุงกำลังขยายที่ใช้งานได้จริงสูงสุด SEM อเนกประสงค์ทั่วไปมีกำลังขยาย x20,000 กำลังขยายนี้ไม่เพียงพอที่จะสังเกตสิ่งแปลกปลอมหรือข้อบกพร่องเล็กๆ น้อยๆ ที่หรือต่ำกว่า 0.1 ไมโครเมตร และเป็นข้อกำหนดในการใช้งานเครื่องมือที่มีความแม่นยำ สำหรับการใช้งานเหล่านี้ ต้องใช้กำลังขยาย x100,000 การใช้ปืนอิเล็กตรอนคุณภาพสูงและความสว่างสูงได้รับการพิจารณาเนื่องจากส่งลำอิเล็กตรอนที่แคบกว่าที่ส่งโดยทังสเตน (W) หรือแลนทานัมบอไรด์ (LaB)6) ปืนอิเล็กตรอนและจะเพิ่มกำลังขยายอย่างมาก อย่างไรก็ตาม เพื่อปรับปรุงกำลังขยาย ห้องปืนอิเล็กตรอนต้องอยู่ในสถานะสุญญากาศสูงพิเศษโดยแทบไม่มีโมเลกุลของแก๊สเลย ปืนอิเล็กตรอนประเภทนี้มีราคาแพงและใช้ในรุ่น SEM ระดับไฮเอนด์ซึ่งผลิตขึ้นเพื่อประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ จึงต้องมีการจัดการที่ละเอียดอ่อน ตลาดที่ต้องการคือ SEM ราคาไม่แพง ใช้งานง่าย อเนกประสงค์ เข้ากันได้กับชิ้นงานทดสอบ โดยมีกำลังขยาย x100,000
เพื่อให้เครื่องมือมีราคาไม่แพง ทีมงานจึงเลือกที่จะใส่ปืนลงในกล่องหุ้มขนาดกะทัดรัดและกำหนดค่าให้ง่ายต่อการจัดการ
Ryouta Mishima สมาชิกทีมพัฒนาอีกคนหนึ่งและผู้เชี่ยวชาญในการออกแบบระบบแสงอิเล็กตรอน ได้แบ่งปันข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญ: "ฉันสงสัยว่าทั้งผู้ใช้และนักพัฒนาซอฟต์แวร์มักเข้าใจผิดคิดว่า SEM เป็นเรื่องยาก"
ในความเป็นจริง เขาโต้แย้งว่าผู้ใช้ SEM ต้องการรูปภาพและข้อมูลสำหรับการวิเคราะห์ พวกเขาไม่สนใจที่จะใช้ระบบอย่างเต็มที่ หากเป็นเช่นนั้น ก็ต้องมีวิธีลดการดำเนินการด้วยตนเองให้น้อยที่สุด แม้ว่านั่นอาจไม่ให้ประสิทธิภาพคุณภาพสูงสุดก็ตาม การจัดการระบบออปติคัลที่ละเอียดอ่อนสามารถแสดงผลได้ง่ายและตรงไปตรงมาด้วยเทคโนโลยีการควบคุมและสคีมาขั้นสูง “ปุ่มปรับอัตโนมัติสามารถแก้ปัญหาทั้งหมดได้ เราสามารถสร้างรถซุปเปอร์คาร์เกียร์อัตโนมัติได้ แต่เราได้สร้างรถซุปเปอร์คาร์เกียร์ธรรมดาเท่านั้น” มิชิมะกล่าว
ในขณะที่โครงการมีความคืบหน้าที่ดี ทีมงานพบปัญหาที่ไม่คาดคิดในช่วง XNUMX เดือนที่ผ่านมาของการพัฒนา จำเป็นต้องเปลี่ยนแหล่งจ่ายไฟสำหรับ SEM ซึ่งเป็นถังแรงดันสูง ในเวลานั้นมีรถถังสองคัน แต่ทีมพัฒนาถูกแบ่งออกเป็นรถถังที่จะเลือก วิธีการควบคุมรถถังแต่ละคันแตกต่างกัน วงจรไฟฟ้าและฮาร์ดแวร์สำหรับถังทั้งสองถังต้องมีการปรับปรุงครั้งใหญ่ เหลือเวลาเพียงหกเดือนก่อนวันวางจำหน่าย นักออกแบบไม่มีเวลาเพียงพอในการออกแบบวงจรควบคุม หากพวกเขาต้องรอการตัดสินใจขั้นสุดท้ายเกี่ยวกับรถถัง ทุกคนต่างตกตะลึงกับสิ่งที่จะทำต่อไป ฮิโรฟุมิ คุวาฮาระ ชายผู้เงียบขรึมที่ดูแลการพัฒนาเฟิร์มแวร์กล่าวว่า "ดังนั้น จะไม่มีปัญหาหากฉันสร้างเฟิร์มแวร์ที่ใช้งานได้ทั้งสองสถานการณ์" ด้วยคำพูดเหล่านั้น Kuwahara มุ่งมั่นที่จะทำอย่างนั้น เขาเสร็จสิ้นเฟิร์มแวร์เพื่อรองรับรถถังทั้งสองคันภายในเวลาไม่ถึงหกเดือน การทำงานที่มีชีวิตชีวาของ Kuwahara เป็นไปได้ด้วยความตั้งใจอันแรงกล้าของเขาที่จะบรรลุไทม์ไลน์การออกผลิตภัณฑ์ทำให้ฮาร์ดแวร์ SEM เสร็จสมบูรณ์โดย ครบรอบสองปีของการเริ่มต้นโครงการ
เรียวตะ มิชิมะ
ทีมพัฒนา 1, กลุ่มพัฒนา, ฝ่ายพัฒนา, JEOL Technics Ltd.
งานอดิเรก & ทักษะ :ออกกำลังกาย (อาชีพ: 1.5 เดือน)
รับผิดชอบการออกแบบและพัฒนาซึ่งเป็นปัจจัยชี้ขาดในประสิทธิภาพของ SEM ในโครงการพัฒนานี้ มิชิมะได้ปรับปรุงประสิทธิภาพของคอลัมน์ออปติคัลของ SEM อเนกประสงค์ และประสบความสำเร็จในการนำการผสานรวมของปืนอิเล็กตรอนความสว่างสูงที่มีต้นทุนต่ำมาสู่ความเป็นจริง
ฮิโรฟุมิ คุวาฮาระ
กลุ่มระบบ 2 ฝ่ายพัฒนาระบบ JEOL Technics Ltd.
งานอดิเรก & ทักษะ :วิ่งจ๊อกกิ้ง, ทำสวน
รับผิดชอบการพัฒนาเฟิร์มแวร์ ในโครงการพัฒนานี้ เขาทำเฟิร์มแวร์ให้เสร็จภายในเวลาที่กำหนดด้วยความรู้สึกผิดชอบชั่วดีและศีลธรรมในกระบวนการ แม้จะเกิดการเปลี่ยนแปลงอย่างกะทันหันของวงจรไฟฟ้าทั้งหมดสำหรับถังแรงดันสูงก็ตาม