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전례 없는 성능과 사용성으로 새로운 FE-SEM을 만들다!

JEOL의 미래를 반영한 ​​JSM-7900F라는 이름의 전례 없는 성능과 사용성을 갖춘 새로운 FE-SEM의 개발은 하나의 특정 제어 이론에서 시작되었습니다.

전 JSM-7900F 스토리

놀라운 제어 이론

"굉장해!"

2011년, Takehiko Shinzawa(SM 사업부 R&D 부서 그룹 관리자)는 손에 제어 이론을 소개하는 30페이지 분량의 논문을 들고 뛸 듯이 기뻤습니다.
외부인은 그 종이에 쓰여진 숫자와 공식의 의미조차 이해할 수 없었습니다. 그러나 주사 전자 현미경(SEM)의 전문가는 그 안에 담긴 혁신을 생생하게 이해했습니다.

SEM은 x10에서 x1,000,000의 배율로 표본을 이미징할 수 있는 전자 현미경의 한 유형입니다. SEM은 전자 렌즈를 통해 표본 표면의 한 지점에 전자 빔을 집중시킵니다. 전자 렌즈는 한 지점에 햇빛을 집중시키는 확대 렌즈처럼 작동합니다. 집속된 전자빔은 표면을 추적하는 프로브 역할을 하고 XNUMX차 전자를 신호로 여기하여 시편 표면의 지형 미세 구조를 나타냅니다. 광학현미경의 광원에 해당하는 FE(field-emission) 전자총을 장착한 FE-SEM은 일반 SEM보다 좁은 빔을 생성할 수 있어 고배율 이미징이 가능하다.

JEOL은 1977년부터 FE-SEM 시장에서 활발하게 활동해 왔습니다. 고해상도는 미시적 시료의 표면 이미징에 매우 효과적이며 재료, 생물학, 식품 및 반도체 품질 관리의 기초 연구를 포함한 다양한 응용 분야에 널리 관여하고 있습니다.
따라서 FE-SEM은 응용 범위를 확장하는 방향으로 개발되어야 합니다. 예를 들어, 일부 애플리케이션에서는 지속적으로 높은 프로브 전류를 전달하거나 다른 애플리케이션에서는 작은 프로브 전류로 최소 전자빔 직경을 생성할 것으로 예상됩니다. 즉, SEM은 사용 요구 사항에 따라 마라톤 주자 또는 단거리 선수의 역할을 할 수 있어야 합니다.
다양한 목적을 위한 다양한 전자빔 조사 조건에서 최적의 전자빔 직경을 가지려면 SEM 기기 구성요소를 최적화해야 하며, 이는 기기 메커니즘에 대한 완전한 지식이 필요합니다.
JEOL은 납품 시 제품 작동에 대한 교육과 정기적인 워크숍을 제공하지만 사용자는 종종 기기를 최대한 사용하는 데 어려움을 겪는다고 주장합니다.
따라서 FE-SEM은 높은 해상도를 제공하지만 제조사를 불문하고 사용하기 쉽지 않다는 것이 전 세계적으로 공통된 개념이었습니다.

"우리는 FE-SEM의 해상도 분야에서 글로벌 리더였습니다. 그러나 우수한 해상도는 JEOL의 제품 개발의 궁극적인 목표가 아니었습니다. 다음 단계로 우리는 사용자가 원하는 정보를 얻을 수 있는 편안함을 사용자에게 제공하려고 합니다. 이것은 내가 생각한 것뿐만 아니라 회사의 모든 동료가 원하는 것"이라고 Shinzawa는 말했습니다.

"당시 사용 가능한 제어 방법은 고도로 정교한 SEM을 만들기에 충분히 정교하지 않았습니다. 이상적인 SEM을 현실로 만들기 위해 백지에서 기기 기능을 재정의하고 두 하드웨어에 대한 근본적인 검토를 수행해야 했습니다. 및 소프트웨어 구성."
그래서 신자와는 이론계산 전문가인 자신의 부하인 우노에게 기존의 제어 방식에서 '완전히 새로운 것'을 만들어 달라고 부탁했다. 새로운 제어 이론은 Uno가 요청에 따라 4개월이라는 짧은 기간에 편집한 것입니다.

선행 개발

전 JSM-7900F 스토리

"매우 사용자 친화적인 SEM을 실현하기 위한 하드웨어 개발은 ​​제어 이론을 구현하기 전에 시작되었습니다. 새로운 하드웨어는 동일한 운영 체제를 사용하여 각 모델에 대해 서로 다른 구성 요소를 제어하도록 설계되었으며, 이는 다양한 기기 모델에서 동일한 작동 감각을 제공할 것입니다. 다른 구성 요소.
동시에 SEM의 자동 조정 기능 개발에 참여하는 다른 팀이 혁신적인 성과를 보고했습니다. JEOL의 설계 및 개발 팀은 전례 없는 사용자 친화적인 현미경을 달성한다는 목표를 향한 강한 추진력에 의해 주도되었습니다."라고 Shinzawa가 말했습니다.

"자동 조정 기능이 통합된 하드웨어와 Uno의 제어 이론을 결합하여 고도로 정교한 SEM을 만들 수 있다고 믿게 되었습니다."

이 큰 가능성에 흥분한 것은 신자와만이 아니었다. Shinzawa와 함께 일했던 XNUMX명의 팀원들도 가능성을 인정하고 개발을 시작하기를 진지하게 원했습니다.
그러나 신자와에게는 걱정거리가 있었다. 그는 완전히 깨끗한 상태에서 시작하는 개발의 위험을 감수했습니다. 즉, 개발에 대한 지원과 승인을 얻는 것 외에도 제어 이론과 그 효과를 설명하는 데 상당한 시간 낭비를 초래할 것입니다. 개발의 지연된 시작은 오늘날의 속도에 대한 요구를 충족시키지 못할 수 있습니다. 그러나 그는 제어 이론을 먼저 구현하고 시연함으로써 훨씬 더 빨리 지지를 얻을 수 있다고 가정했습니다. 따라서 그는 자신의 책임하에 개발을 시작하기로 결정했습니다.

팀원들은 각자의 분야에서 최선을 다했다. 그러나 각자의 분야에서 노력의 결과를 통합하여 완성된 최종 도구의 이미지를 그들 중 누구도 완전히 이해하지 못했을 것입니다.
그는 "개발 엔지니어마다 새로운 FE-SEM에 대한 이미지가 있었지만 전체 장비의 특정 부분에 대해 작업하고 전체 또는 큰 그림을 이해하기 어려웠습니다. 전문 엔지니어는 자연스럽게 집중해야한다고 생각합니다. 각자의 분야에서 최고의 성과를 내고 있지만, FE-SEM은 자신의 업무 성과를 통합하여 완성해야 했고, 결과가 일치하지 않는 상황은 피해야 합니다. 모든 구성원이 공유하는 개발 개념입니다."

전 JSM-7900F 스토리

궁극적인 목표는 모든 전자빔 조사 조건에서 사용자에게 인식 가능한 이미지를 제공하는 것이었습니다. 블랙아웃 화면이나 난시가 있는 상태, 초점이 크게 벗어난 표본에서 선명한 이미지를 제공하는 것은 쉽지 않습니다. 그러나 다양한 응용을 위해 다양한 전자빔 조사 조건에서 사용자에게 인식 가능한 이미지를 제공하는 것이 필수적입니다.
처음에는 각 엔지니어가 자신의 기여가 기기를 "이전의 것보다 조금 더 편리하게" 만들 뿐이라고 생각할 수 있지만, 이러한 기여의 통합된 결과는 개발 프로젝트의 핵심이었던 Shinzawa를 놀라게 했습니다.

다른 노브를 조작할 필요 없이 버튼을 한 번만 누르면 표본 이미지를 얻을 수 있습니다.

그들은 거대한 패러다임 전환 직전에 있었습니다.

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