株式会社ユニソク

Nanonis™ Mimea™ 第６世代 高精度・高機能SPM コントロールシステム

次世代の計測・制御システム

第 6 世代の Nanonis™ Mimea™ SPM 制御システムは、SPM制御技術を新たな次元へと進化させます。20年以上にわたる継続的な研究開発と、世界中の研究コミュニティへ導入された1,600台以上の実績を基盤に、さらなる進化を遂げました。

最先端研究をさらにその先へ

10年以上にわたり、第5世代Nanonis™ Mimea™ SPM制御システムは、世界最高レベルのSPM実験を支える中核技術として、多くの科学的ブレークスルーやハイインパクト論文を支えてきました。
「計測システムが研究の制約となってはならない」という理念のもと、Nanonis™はSPMコミュニティの声を直接取り入れながら、継続的な製品開発を進めてきました。
最先端技術とユーザー主導の開発思想を融合したNanonis™ Mimea™ SPM制御システムは、これからも世界の科学研究の発展に貢献し続けます。

RC6 リアルタイムコントローラ

Nanonis™独自の高速モジュラーアーキテクチャ最大の特長は、システム内のあらゆる生信号へ直接アクセスし、リアルタイムで可視化できることです。これにより、外部機器による前処理やデータレート制限を意識する必要がありません。
RC6では、低遅延かつ高速・高信頼なデータ転送を実現するため、新しいデータ転送アーキテクチャを採用しました。従来比7倍のデータ転送速度、最大200 MS/sのサンプリングレート、全インターフェース間での同期入出力、さらにプラグアンドプレイ動作に対応しています。
また、高周波（HF）ノイズを抑制し、微小信号測定に最適化された分散型アーキテクチャを採用。ガルバニック絶縁された光ファイバー接続により、信号インターフェースを中央処理ユニットRC6から離れた場所へ配置できます。
複雑な測定環境においても、1システムで128以上の入出力と250以上のモニタリング信号を処理可能です。ユーザーインターフェース上では200以上の信号を同時表示でき、膨大なデータ処理を支えるために、大容量FPGA、高性能CPU、高速ストレージを搭載しています。

SC6 信号変換ユニット

SC6は、信号インターフェース性能を新たな次元へ引き上げる信号変換ユニットです。
24ビット・2 MS/s ADCと、可変ゲインおよび200 kHz帯域幅を備えた低ノイズ・低ドリフト入力ステージにより、広帯域ノイズを従来比3分の1に低減し、実効分解能を8倍向上させました。さらに、オーバーサンプリングは1 Hzの低周波領域まで有効です。
高インピーダンス入力バッファ、真の差動入力、柔軟なグランド設計により、多様な試料や電気的構成に対して最適な測定環境を提供します。また、高ゲインAC結合モードにより、極めて微小な変調信号の検出も可能です。
31ビットDACアーキテクチャにより、極低振幅領域でも極めてクリーンな信号出力を実現し、外部アダー（加算器）を必要としません。さらに、可変フィルタは従来比6倍の帯域幅と最適化されたインパルス応答を提供し、高速かつ安定したフィードバック制御を可能にします。
出力ノイズは従来の半分以下、±2.5 Vレンジでは最大6分の1まで低減されており、その効果は0.1 Hz以下の低周波領域にまで及びます。
加えて、出力電流・電圧は常時モニタリングされ、すべての出力は最大25 mAの定電流源としても利用可能です。

OC6 オシレーション・コントローラ

OC6は、OC4の5倍の帯域幅を備え、最大100 MHzまでの微小振幅信号を生成可能な次世代信号ジェネレータです。
再設計された出力信号パスにより、線形性と信号純度を大幅に向上させるとともに、完全デジタル制御による高精度な振幅制御を実現しました。
ユーザー選択可能なレンジ設定とフィルタ機能により広帯域ノイズを低減し、用途に応じて最適な信号品質を提供します。DC領域に至るまで妥協のない性能を発揮します。
高電流が不要な用途では、高電流出力ステージをバイパスすることで、出力ノイズ密度を5 nV/√Hz未満まで抑制可能です。
OC6は高性能デジタイザとしても機能し、DC結合・高インピーダンス・完全差動入力ステージにより、DCから25 MHz、さらに100 MHzまでの信号を高精度に処理します。
微小信号測定への影響を最小限に抑える設計により、従来モデル比5分の1の低ノイズ化、1/fノイズのコーナー周波数低減、低歪み化を実現しています。
OC6は、AFM測定の厳しい要求に応えるだけでなく、新たな測定手法の可能性を広げるオールインワン・ソリューションです。

ソフトウェアおよびアドオンモジュール

Nanonis™ V6ソフトウェアは、従来の優れた操作性を継承しながら、さらなる高機能化を実現しました。実績あるV5eソフトウェアをベースに、強化されたモニタリング機能や安全機能、リアルタイムでアクセス可能な200以上の信号など、新世代ハードウェアの性能を最大限に引き出します。
信号変調およびミキシング機能はさらに柔軟性を増し、周波数ジェネレータとデモジュレータの数は従来比2倍に拡張されました。また、量子輸送計測プラットフォーム「Nanonis™ Tramea™」で培われた高度な計測ツール群も統合されています。
磁場・温度コントローラやRFジェネレータなど外部機器との統合制御にも対応し、SPM計測と輸送特性評価を組み合わせた複合実験を効率的に実現します。
20年以上にわたり研究現場を支えてきたプログラミングインターフェースは、汎用フレームワークに対応し、PythonやLabVIEW™との専用インターフェースによって迅速な自動化・拡張開発を可能にします。さらに、機械学習ベースの実験制御や解析にも対応しています。
V6ソフトウェアは、高い信頼性、柔軟なモジュール構成、そして継続的な進化を兼ね備えた次世代SPM制御プラットフォームです。