MSA-400 マイクロシステムアナライザー - テクニカルデータ

構成

モデル名

測定モード

面外振動

面内振動

表面形状

シングル   測定

差分測定

20 MHz

MSA-400-M2

x

 

 

 

 

MSA-400-M2-D

x

x

 

 

 

MSA-400-M2-20

x

 

x

 

 

MSA-400-M2-20-D

x

x

x

 

 

MSA-400-P

 

 

 

x

 

MSA-400-PM2

x

 

 

x

 

MSA-400-PM2-D

x

x

 

x

 

MSA-400-PM2-20

x

 

x

x

 

MSA-400-PM2-20-D

x

x

x

x

 

MSA-400-T

 

 

 

 

x

MSA-400-TM2

x

 

 

 

x

MSA-400-TM2-D

x

x

 

 

x

MSA-400-TM2-20

x

 

x

 

x

MSA-400-TM2-20-D

x

x

x

 

x

MSA-400-TP

 

 

 

x

x

MSA-400-TPM2

x

 

 

x

x

MSA-400-TPM2-D

x

x

 

x

x

MSA-400-TPM2-20

x

 

x

x

x

MSA-400-TPM2-20-D

x

x

x

x

x

    
仕様

規格準拠

電気安全規格

IEC/EN 61010

EMC

IEC/EN 61326;

Emission: FCC Class A, IEC/EN 61000-3-2 and 61000-3-3

Immunity: IEC/EN 61000-4-2 to 61000-4-6 and IEC/EN 61000-4-11

レーザ安全規格

IEC/EN 60825-1 (CFR 1040.10, CFR 1040.11)

JIS C 6802

本体および電源

構成1)

MSA-I-400
センサヘッド

MSA-E-401   
ジャンクションボックス 

MSA-W-400  データマネジメントシステム

電源

MSA-E-401 ジャンクションボックス経由

100 VAC … 240 VAC ±10 %,    50/60 Hz; max. 60 W

100 VAC … 240 VAC ±10 %, 50/60 Hz; max. 350 W

外形寸法

[W x L x H]

図参照

450 mm × 355 mm × 135 mm

450 mm x 550 mm x 190 mm

重量

10.4 kg

~8 kg

~ 18 kg

使用温度範囲

+5 °C … +40 °C

保存温度範囲

-10 °C … +65 °C

相対湿度

Max. 80%, 結露なきこと

1) OFV-5000 振動計コントローラおよびOFV-551/552 光ファイバ干渉計は面外振動測定に必要となります。

 

    
システム構成およびアクセサリ

 

MSA-O-400 光学ユニット

MSA-O-400-P

MSA-O-400-TP1

面内振動測定用顕微鏡本体とビデオストロボスコープシステム

MSA-O-400-S

MSA-O-400-TS1)

面内振動測定用顕微鏡本体とビデオストロボスコープシステムとスキャニング振動計用のミラー

OFV-551 光ファイバ干渉計(別紙データシート参照)

MSA-O-400-D

MSA-O-400-TD1)

面内振動測定用顕微鏡本体とビデオストロボスコープシステムと、2 セットのスキャンミラー
(ひとつはスキャニング測定用、もうひとつは参照用で、参照用ビームはフロントパネルより、XY 方向にコントロール可能)

OFV-552 デュアルファイバ干渉計(リファレンス用ミラー含)(別紙データシート参照)

すべてのバージョンには長焦点用の10 倍対物レンズが付きます。

1) 表面形状の測定には、ピエゾオブジェクティブポジションステージと干渉レンズが付きます。

 

光学系

カメラ

プログレッシブスキャンカメラ1.4 Mpixel(1392 x 1040)、IEEE 1394 FireWire インターフェース

光源

LED, 770 nm, コヒーレント長12 µm

レーザ安全規格1)

クラス2(< 1 mW 可視光源)

ビーム径1) (半値幅)

~0.9 µm (50X 対物レンズ)

スキャナ1)

調整済みダブルピエゾスキャナ、分解能:視野内512 x 512 ポイント

ピエゾ2)

ピエゾ式オブジェクティブトランスレーションステージ, 移動範囲: Max. 250 μm

振動測定用対物レンズ 3)

 

倍率

作動距離(mm)

視野範囲

(µm x µm)

光学分解能(µm)

MSA-A-M10X

10X

30.5

  900 x  670

1.6

オプション対物レンズ

MSA-A-M2X

  2X

34.0

4500 x 3350

8.5

MSA-A-M5X

  5X

37.5

1800 x 1340

3.6

MSA-A-M20X

20X

20.0

  450 x   335

1.2

MSA-A-M50X 

50X

17.0

  180 x   134

0.85

表面形状測定用対物レンズ 2)

 

倍率

作動距離(mm)

視野範囲

(µm x µm)

光学分解能(µm)

MSA-A-I10X

10X

7.40

  900 x  670

1.6

オプション対物レンズ

MSA-A-I2.5X

2.5X

10.3

3590 x 2630

6.3

MSA-A-I5X

  5X

9.30

1800 x 1340

3.6

MSA-A-I20X

20X

4.70

  450 x   335

1.2

MSA-A-I50X 

50X

3.70

  180 x   134

0.85

1) スキャニング振動計を含むシステムのみ

2) 表面形状測定を含むシステムのみ

3) スキャニング振動計および/または面内振動測定を含むシステムのみ

 


OFV-5000 振動計コントローラ

バージョン

標準の構成 
MSA-400-…-M2 (1.5 MHz)

高周波の構成 MSA-400-…-M2-20

HF速度

HF変位

デコーダ構成
(詳細はデコーダデータシート参照)

VD-02: 広帯域速度デコーダ

VD-06: 高精度デジタル速度デコーダ

VD-02: 広帯域速度デコーダ

VD-05: 10 MHz 速度デコーダ

VD-02: 広帯域速度デコーダ

DD-300: 20 MHz 変位デコーダ

性能および分解能については14 ページの性能仕様書の項を参照してください。

 

MSA-E-401 ジャンクションボックス

諸機能

- 振動計コントローラとデータマネジメントシステムを接続します。

- スキャナ用のピエゾドライバ、励起信号発生およびピエゾフォーカス電源出力用アンプを装備しています。     

- LED ストロボ信号を送信し、構造物の励起信号と同期させる顕微鏡ストロボコントローラを装備しています。

デジタルインターフェース

RS-232, USB とフォーカスコントロール

入力信号

±200 mV ... ±10 V  振動計および参照信号用のアナログ入力、トリガおよびゲート用TTL 入力1)

出力信号

デバイス駆動用のアナログ電圧出力、TTL 出力はSYNC およびAUX

駆動電圧用ブースタ

内蔵アンプ(差動出力、最大出力10 V / 50 mA)

1) 20 MHz のシステムには対応しておりません。

 

MSA-W-400 データマネジメントシステム

コンピュータ

工業用PC, min. AMD Athlon™ XP3000+, 2,6 GHz, 1 GB RAM, 120 GB HDD

データバックアップ/ストレージ

DVD(8 倍速)、CD(32 倍速)レコーダおよびストレージ

ライブビデオボード

VIVO 付きハイエンドグラフィックボード

ADC /ジェネレータボード

下記のセクション参照

IEEE 1394 FireWire アダプタ

プログレッシブスキャンカメラからの映像信号収集用(12 ページの光学系参照)

データリンク

Ethernet LAN

OS

Microsoft Windows® XP

面外振動データ収集用ハードウエア

バージョン

標準の構成

MSA-400-…-M2

高周波の構成

MSA-400-…-M2-20

入力チャンネル

2 (4, PSV-S-VDDオプション使用時)

2

分解能

12...16 bit(帯域による)

12 bit

入力電圧レンジ

±200 mV ... ±10 V

±200 mV ... ±10 V

トリガ

外部またはアナログ、プリ/ポストトリガ

外部またはアナログ、プリ/ポストトリガ

ゲート

ゲート測定用入力

 -

FFT 周波数範囲

DC ... 1 MHz; DC ... 2 MHz (オプション) 

DC … 40 MHz

駆動電圧出力

内部シグナルジェネレータ、Max. 2MHz まで(高周波は40MHzまで)、出力電圧Max.± 10 V オフセット調整機能付き

 

面内振動データ収集用ハードウエア

カメラ

プログレッシブスキャンカメラ1.4 Mpixel(1392 x 1040)、IEEE 1394 FireWire インターフェース

ストロボジェネレータ

測定物ストロボ光源照射用パターンジェネレータボード内蔵

駆動電圧出力

内部シグナルジェネレータ、Max. 2 MHz まで、出力電圧Max.± 10 V オフセット調整機能付き

 

アクセサリ(オプション)

MSA-A-440

ベーススタンド

光学テーブルに取り付け可能なベーススタンド

寸法: 342 mm x 430 mm x 350 mm

重量: ~ 8 kg

MSA-A-450

標準スタンド

エアダンピング機能付き標準スタンド
メートル穴またはインチ穴を用意

寸法: 500 mm x 750 mm x 590 mm

重量: ~ 70 kg

MSA-A-460 

ワークステーション

アクティブエアダンピング機能付き定盤
モニタアーム、BNC コネクタおよびスタンドを含む

メートル穴またはインチ穴を用意

寸法: 900 mm x 900 mm x 1325 mm
デスクトップ高さ:910 mm

重量: ~ 175 kg

圧縮空気供給圧: 6.5 bar ... 12 bar ;
流量: Max. 1120R/min

MSA-A-010

システムキャビネット

MSA-A-020

拡張システムキャビネット

 

データマネジメントシステム、振動計コントローラおよびジャンクションボックス収納用19 インチシステムキャビネット

MSA-A-460 の下に収納可

寸法: 555 mm x 630 mm x 555 mm

重量: ~ 65 kg

MSA-A-020 拡張システムキャビネット(右):スタンドアローンなシステムキャビネット光学テーブルから離して設置したい場合に使用

 

 

 

    
性能仕様

面外振動測定

バージョン

標準の構成
MSA-400-…-M2

高周波の構成
MSA-400-…-M2-20

標準

PSV-S-VDD1)使用時

高周波速度

高周波変位

最大振動周波数

1.5 MHz

(2 MHz)2)

2 MHz

10 MHz

20 MHz

最大変位

 - 

 任意

-

± 75 nm

変位分解能

 -

< 0.4 pm/ÖHz

-

<0.1 pm/ÖHz 3)

最大振動速度

± 10 m/s

速度分解能 (rms)4)

< 1 µm/s

1) PSV-S-VDD デジタル復調機能(オプション)使用時

2) PSV-S-BW2M 帯域幅拡張機能(オプション)使用時

3) 反射率100%時

4) OFV-5000 振動計コントローラの分解能の限度値は振動計のスキャナを接続した場合変わります。分解能は、3M Scotchlite TapeTM(反射テープ)を貼って測定した場合、10 Hz 帯域におけるS/N 比が0 dB における電圧値で定義されています。

面内振動測定

振動周波数範囲

0.001 Hz …1 MHz

最大速度

> 0.1 m/s … 10 m/s (対物レンズの倍率による)

面内振動振幅および分解能:

顕微鏡対物レンズの倍率

   5X       

10X

20X 

40X      

50X      

100X

最大振幅(p-p)@ 2 kHz

1795 µm

897 µm

448 µm

224 µm

179 µm

89 µm

変位分解能1)

1 nm

時間分解能

100 ns(ストロボ照射時間); 最大ストロボジッター± 40 ns

位相精度

0.16 mrad (0.009°) @ 1 kHz;  0.016 rad (0.9°) @ 100 kHz;
0.16 rad (9°) @ 1 MHz

システム出力

変位データ、ボード線図、ステップ応答プロット図、リングダウンプロット図、軌跡図

1)  防振テーブル上において、512 ショット取り込み時における各周波数ノイズレベルは、15nm rms

表面形状測定

Z 軸方向

250 µm (対物レンズ内蔵ピエゾ式オブジェクティブトランスレーションステージ)

測定性能1)  

サンプリングステップサイズ

10 nm

130 nm

評価法

位相評価

エンベロープ評価

位相評価

エンベロープ評価

分解能 (rms)2)

28 pm

525 pm

50 pm

1,95 nm

分解能single (rms)2)

195 pm

3.65 nm

300 pm

14 nm

リピータビリティ3)

175 pm

4 nm

300 pm

15 nm

再現性4)

300 pm

5 nm

2 nm

20 nm

精度5)

0.9 nm

16 nm

2.9 nm

62 nm

校正誤差 6)

リピータビリティ(20 ステップ測定時のrms 偏差)

0.03 %

精度(校正されたステップ高さからの平均偏差+ 3 x リピータビリティ)

0.25 %

測定時間

演算時間

測定時間 = (Z軸レンジ+ 20 μm)/(サンプリングステップサイズx フレームレート)

計算例 7)

~ 2 min

~ 10 s

1) 防振テーブルを使用し、全反射ミラー上で測定した場合

2) 平均数50 回における振幅値の2 乗平均値(rms)。分解能の値は単独測定結果。

3) リピータビリティ=ノイズフィルタ装着後に測定した2 つの測定値間の差の最大振幅値

4) 再現性=わずかに傾いた鏡で測定した残留波形の最大振幅

5) 精度=再現性+ 3 x 分解能single

6) PTB(ドイツ物理工学研究所)によるトレーサブルな標準校正法による。標準タイプA1(ISO 5436-1)、サンプリングステップサイズ130 nm、ステップ高さ50 μm。

7) 測定条件:Z軸レンジ20 μm、フレームレート30/s、平均化なし

    
ソフトウエア

 

面外振動測定

データ収集

ビデオディスプレイ

インタラクティブスキャンのセットアップやレーザビームの位置決めができるユーザーインターフェースに、ライブ映像、全領域表示および被測定物の白黒ビデオ映像も組み込まれています。

ライブビデオ映像はデジタルズーム可能。

レーザの位置決め

マウスでクリック&ドラッグすると、カーソルでライブ映像上のレーザ点を移動できます。

スキャンエリアの定義

形状に関係なく全測定領域において512 x 512 ポイントまでのAPS プロフェッショナルモードを使用可能、

測定ポイントはマウスを使ってライブビデオ映像の上に重ねて、定義されます。ユーザーは極線、直交座標または六角形グリッドで被測定物を描いたり、あるいは点による測定ポイントを決められます。

グループ化または他の測定エリアとアングループ化されているどの測定エリアも、移動または伸張することができます。

振動計のコントロール

速度範囲、トラッキングフィルタといったすべての振動計のパラメータはRS-232 インターフェースで
コントロールされています。

表示

実際のレーザスポットを示しているライブビデオ映像、スキャンポイントを含む全体のスキャン範囲、
および様々な信号(時間トレース、スペクトラム)の複数のアナライザ画像を同時に表示します。

駆動電圧信号

正弦波、ホワイトノイズ、ランダム、スウィープおよび任意信号を含む広範囲の波形

スキャンデータの収集

全スキャンポイントのデータは、スペクトラム成分で収集

ファストスキャン(Fast Scan)

高速のデータ収集モードとして、単一周波数のみで測定可能で、周波数帯域幅の定義が可能

時間軸データ(オプション)

時間軸データの収集、平均化、アニメーション化が可能

ゲート入力

間欠スキャンコントロール用ゲート入力

スキャンデータの有効性チェック

シグナルエンハンスメント(SE)モードで全スキャンポイントごとのデータチェック。

MSA-400 は、スペクトラムごとにデータ品質をチェック。平均スペクトラムは、最高のS/N 比を得られるまで、加算平均を行います。

測定ポイントには次のようなラベルデータが表示されます。: optimal(最適)(SE only)、
valid(有効)、or A/D overload(オーバーロード)

トリガ

オートもしくはマニュアルスレッショルド、立上がり、立下り ソース:外部または測定信号

平均化

Complex、Magnitude、Peak hold、Time

オーバーラップFFT

減少平均時間に対して75% まで

FFT ライン

標準: 6,400 ライン オプション: 12,800 ライン、Zoom FFT

ウインドウ関数

Rectangular, Hamming, Hanning, Flat top, Blackman Harris, Bartlett, Exponential

データ処理および解析

表示

等高線、カラー/グレースケール、白抜き/黒塗りで表示。ボード線図、ナイキスト線図、ラインプロ
ファイル、ポイントごとの各スペクトラム、スキャンポイント上の平均スペクトラム。

取り込んだビデオ映像(静止あるいはアニメーション)と重ねて表示できる3D レリーフマップ(形状の立体表示)。結果をすばやくアニメーション化。速度、加速度および変位のスケール、対数およびリニア軸表示。

データ変換

ASCII、ユニバーサルファイルフォーマット、ME'scope バイナリデータインターフェース(オプション)

画像変換

20 種類以上の画像フォーマットに対応(AVI、JPEG、BMP、TIFF 他)

データ処理

スキャンまたはシングルポイントデータの伝達関数の解析において、次のような物理量による表示ができ
ます。:マグニチュード、マグニチュードdB(A)、位相、実数、虚数、周波数応答機能(FRF)、H1、
H2 オートパワー、クロスパワー、コヒーレンス、全周波数RMS アベレージ、1/3 オクターブ解析

ポリテックシグナルプロセッサ
(Polytec Signal Processor)

MS Excel のような使いやすいプレゼンテーションモードで信号処理ができる統合ツール

自動処理

ソフトウエアはVisualBasic® 対応スクリプトで自動処理

 

 

面内振動測定

データ収集

動作原理

データ収集モードにて、動画像列は独自に開発した測定アルゴリズムでサンプリングおよび解析

ストロボ照射コントロール

ストロボパルス(間隔、パルス長)をコントロール

データ収集

FireWire インターフェースを介したストロボ映像の収集、被測定物の動きをそのまま表示

駆動電圧信号

駆動周波数1 MHz までの正弦波およびパルス波形を内蔵ジェネレータより出力

データ処理および解析

動作原理

インタラクティブな振動解析
ピクセルに基づく動作量が抽出され、X、Y 変位値として表示
サブピクセル単位の分解能により、ナノメーターレンジの振動解析が可能

ライブビデオディスプレイ

ライブビデオモードで、ビジュアル化された被測定物の動きを、スローモーションで連続表示

表示

– 各周波数、それらの微分、周波数スペクトラムを自在に置換え可能
– ボード線図- 水平および垂直方向- モーションを様々な方法でビジュアル化
– どのグラフでもカーソルを使って解析したり、ズームイン/アウト、罫線の太さやマーカー色の選択が可能

データ変換

グラフはイメージファイルまたはASCII ファイルとしてエクスポート可能
映像はAVI ファイルとして保存可能

 

表面形状測定

データ収集

動作原理

サンプルに対して干渉する被写体を切り替えることにより、高分解能のX-Y-Z マッピングを作成します。

干渉パターンはビデオカメラでキャプチャーされます。

測定モード

- ショートコヒーレント測定、エンベロープまたは位相シフト測定(オプション)
- 拡張コントラスト領域のオーバーレイテクニック;別途Visual Basic ® マクロで可能

データ収集

FireWire インターフェースを介したビデオ映像データの収集

データ処理および解析 

ポストプロセッシング

エンベロープまたは位相評価

データ評価

直線回帰;多項式フィット;サブトラクション;平均化;メディアンやエロージョン等のフィルタ, ハイパスおよびローパスフィルタ;各種マスキング機能

データディスプレイ

– 平面画像:ビデオオーバーレイ付き2 次元、3 次元および等高線表示
– 側面図:断面図;相関曲線;粗さ/起伏度パラメータ;グラフ/図形、平行度、角度、高さ、半径等の幾何学データ

データ変換

グラフは各種共通イメージグラフィックフォーマットへのエクスポート可能
測定データはASCII ファイルとしてエクスポート可能

自動処理

ソフトウエアはVisualBasic ® 対応スクリプトで自動処理

Windows® およびVisual Basic® はMicrosoft Corp.の登録商標です。