[1] 상위 레벨 설계

[1] 상위 레벨 설계

1.전체 제어 시스템

컨트롤러가 제어하는 전체 블록 다이어그램은 다음과 같다.

우선, 렌즈를 제어해서 전자빔을 집속하고 시료 위에 초점을 맞춘다. 그리고 스캔 코일을 제어해서 전자빔을 2차원적으로 편향시켜서 시료를 스캔한다. 그러면 전자빔이 시료에 부딪히고, 이로부터 나온 2차전자(SE)가 나온다. 아것을 검출기가 증폭하여 신호를 컨트롤러에 전달한다. 이 데이터를 이용하여 컨트롤러는 영상을 만들어 모니터에 나타낸다.

2.필요한 기능

영상 <Using a Scanning Electron Microscope

https://www.youtube.com/watch?v=kNCCMK7l_rU> 을 보고 SEM 소프트웨어로 필요한 기능들을 정리 해보았다.

-진공 켜기/끄기

-가속 전압 설정(시료에 따라서 이상적인 가속 전압이 다른 것 같다.)

-전자빔 켜기/끄기

-빔의 Spotsize 설정하기

-초점 맞추기을

-스캔 속도 조절하기

-확대할 범위 증가/감소

-관찰할 위치 이동하기

-contrast나 brightness와 같은 이미지 영상 처리

-영상 캡쳐하고 저장하기

이 중에서 꼭 해야하는 기능들은 밑줄을 표시하였다.

3.영상 만들기 블록 다이어그램

영상을 만들기 위해서는  Scan, Detector, image 시스템들을 따로 나누어 볼 수 없다. 영상을 만들기 위해서는 Scan System으로부터 영상의 좌표 값을 알아야 하고 Detector System으로부터 영상의 밝기 값을 알아야 하기 때문이다.

우선, Magnification 기능을 보자. +를 누르면 화면이 확대되고 -를 누르면 화면이 축소된다. 화면이 확대된다는 것은 시료 위에 관찰하고 싶은 범위가 작아지는 것이다. 그래서 +를 누르면 톱니파의 Vpp가 줄어든다. 이 값을 8bit SPI통신으로 하드웨어에 전달한다.

다음으로, Move 기능이다. 화살표를 누르면 그 방향대로 시료 위의 점들의 위치가 이동한다. 이 점들을 만드는 것은 톱니파이기 떄문에 이 파형에 일정한 전압을 더해주면 된다. 그러면 점들이 전체적이로 평행이동을 하게 된다. 그래서 이 일정한 전압에 대한 값을 하드웨어에 8bit SPI 통신으로 전달한다.

Screen 상에 영상은 검출기에서 얻은 2차전자의 신호와 스캔의 톱니파 데이터를 이용해서 점을 찍어서 만들면 된다.