Механизм погружения/подъема

Механизм погружения/подъема предназначен для контролируемого подъема образца из ванны. Он устанавливается на стойку слева от рамы ванны согласно схеме на рисунке 12.

Схема механизма погружения/подъема представлена на рисунке 14. Он обеспечивает вертикальное перемещение кронштейна в пределах 85+2 mm.

Рисунок 14 – Схема механизма погружения/подъема

Для фиксации подложки на кронштейне используется держатель (Рисунок 15).

Механизм погружения/подъема приводится в движение шаговым двигателем, управляемым блоком электроники. Электрический кабель от механизма погружения/подъема подсоединяется к разъему на левой боковой панели ванны под стойками. При необходимости с помощью ручки на вершине механизма погружения/подъема можно осуществлять ручное перемещение кронштейна.

Рисунок 15 – Держатель для фиксации подложки.

Механизм погружения/подъема имеет два крепления для штатива, расположенные на передней и задней стороне. Это позволяет производить контролируемое погружение образца как в непосредственно в ванну, так и во внешние ёмкости.

3 ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ УПРАВЛЕНИЯ LT-103

Экспериментальное устройство для нанесения пленок LT-103 работает под управлением специализированного программного обеспеченияLBTrough control, которое поставляется в комплекте и исполняется на IBM-совместимом персональном компьютере в операционной системе класса Win32.

3.1 Главное окно

После запуска LBTrough control на экране монитора отображается главное окно программы (Рисунок 16). Вверху главное окно содержит линейку меню, под линейкой меню - панель инструментов, в средней части - рабочая область и линейка состояния в основании. Рабочая область – это место, где панели управления и другие элементы интерфейса (окна визуализации, диалоги) выведены для операций с устройством и измеренными данными.

Рисунок 16 – Главное окно программы LBTrough control

Панели управления Deposition Control, Isotherm Control, Dipping Control и Manual Control Unit могут быть пристыкованы к правой границе рабочей области (Рисунок 16) при необходимости очистки пространства для других задач.

Меню обеспечивает доступ ко всем функциям программы. Пункт меню 'File' содержит команды, необходимые для действий с файлами, общие параметры настройки программы и команду выхода (рисунок 17 a). Пункт меню 'View' содержит команды вывода на экран специализированных панелей управления для операций с устройством. Пункт меню ‘Device’' обеспечивает команды для операций с аппаратными средствами: соединение с устройством, отсоединение устройства, инициализация устройства, и параметры настройки для порта коммуникации.

a	b	c

Рисунок 17 – Содержимое пунктов меню ‘File’ (a), ‘View’ (b) и ‘Device’ (c).

Панель инструментов содержит кнопки для быстрого доступа к главным операциям: сохранению файла, открытию диалогов, активации специализированных панелей управления, необходимых для работы с устройством (рисунок 18). Панель инструментов может быть отделена от области панелей под линией меню и помещена как всплывающая панель в пределах рабочего стола.

Рисунок 17 – Функции кнопок панели инструментов.

У нижней границы главного окна программы расположена линейка состояния (рисунок 18). Она представляет следующую информацию:

· текущее состояние соединения с устройством (Connected или Disconnected);

· текущее показание датчика поверхностного давления (SP:###);

· текущее положение барьера (BPos: ###);

· текущее значение площади свободной поверхности жидкости (Square: ###);

· текущее положение механизма погружения/подъема (DPos: ###);

· процесс, выполняемый в настоящее время, или индикатор его завершения (Process: <Description>).

Рисунок 18 – Пример линейки состояния.

Главная индикаторная панель всегда видна в рабочей области программы (Рисунок 19 слева). Она повторяет информацию, отображаемую в линейке состояния:

· текущее показание датчика поверхностного давления (SP);

· текущее положение барьера (BPos);

· текущее значение площади свободной поверхности жидкости (Square);

· текущее положение механизма погружения/подъема (DPos);

· процесс, выполняемый в настоящее время, или индикатор его завершения (Process).

Индикаторная панель не имеет средств управления для скрытия и восстановления. Однако, она не всегда на переднем плане и может перекрываться другими панелями.

Рисунок 19 – Главная индикаторная панель (слева) и индикатор состояния осаждения (справа).

Когда выполняется осаждение, дополнительный индикатор графическим и текстовым способами показывает продвижение процесса (рисунок 19, справа):

· левая колонка - относительная позиция механизма погружения/подъема (100 % - верхний предел, 0 - нижний предел);

· средняя колонка – процент выполнения процесса осаждения (текущий наносимой слой из общего количества);

· правая колонка – текущий процент площади свободной поверхности жидкости от общей площади. Так как идет процесс осаждения, уменьшение свободной области указывает на уменьшение количества осаждаемого вещества в ванне.

3.2 Панель параметров эксперимента

Панель параметров эксперимента (рисунок 20) служит для организации измерений. Она всегда находится в рабочей области, однако может быть минимизирована. Две закладки панели содержат средства для описания измеряемых значений (Description) и средства контроля набора данных (Data).

Закладка Description обеспечивает:

· главное описание эксперимента (группа –Data List–);

· задание рабочей папки на жестком диске для хранения данных (группа –Working Folder–). Рабочую папку рекомендуется задать (ввести вручную, или выбрать из уже созданных) сразу, при первом запуске программы;

· описание осаждаемого вещества (группа –Solution Composition–). Закладка справа –Solution Composition– позволяет входить в информацию о компонентах осаждаемой смеси или единственном веществе, если количество компонентов (Number of constituents) равно 1.

Рисунок 20 – Панель параметров эксперимента с активизированной закладкой Description (вверху) и Data Sheet (внизу).

3.3 Панели управления

Устройство для осаждения пленок управляется при помощи панелей управления (Рисунок 21). Они приспособлены для выполнения следующих задач:

· панельDeposition Control – осаждение пленки на подложку с контролем обратной связью и выведением экспериментальных данных на экран (Рисунок 21 a);

· панельDipping Control – программируемое окунание подложки в жидкость без обратной связи (Рисунок 21 b);

· панельIsotherm Control – выведение изотермы измерения на экран без осаждения (т.е. окунания подложки в жидкость) (Рисунок 21 c).

a	b	c	d	e	f

Рисунок 21 – Панели контроля осаждения (a), окунания (b), выведение изотермы (c), ручного управления с активным заданием нуля сенсора (d), ручного управления с возможностью задания скорости перемещения барьера (e) и ручного управления с возможностью задания скорости окунания (f).

Панель Manual Control Unit в верхней части показывает текущие данные датчика поверхностного давления, положение и скорость барьера (группа –Trough–), положение и скорость механизма погружения/подъема (группа –Dipper–), показания датчика температуры (группа –Temperature–) (Рисунок 21 d–f).

Внизу панели есть кнопки ручного управления шаговыми двигателями (группа –Drives control–) (Рисунок 21 d–f). Они позволяют перемещать барьер и механизм погружения/подъема непосредственно, без контроля обратной связи или программы погружения. Эта функция предназначена для быстрого перемещения барьера или кронштейна (с образцом, или без него) к позиции, определенной оператором, например для очистки ванны или замены образца. Кнопки управления имеют следующие функции:

(стрелка вверх) – начать движение кронштейна вверх;

(стрелка вниз) - начать движение кронштейна вниз;

(стрелка влево) – начать движение барьера влево;

(стрелка вправо) – начать движение барьера вправо;

(знак «стоп») – остановить движение.

Группа –Equipment Settings– на панели Manual Control Unit содержит три закладки: для назначения нуля сенсора (Balance) (Рисунок 21 d), настройки скорости перемещения барьера (Barrier) (Рисунок 21 e), а также настройки скорости движения механизма погружения/подъема (Dipper) (Рисунок 21 f). На закладке Dipper дополнительные кнопки обеспечивают следующие функции для ручного управления:

· Zero – назначить ноль для позиции кронштейна. Для установки нуля переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Zero на закладке;

· Up – назначить верхний предел перемещения кронштейна. Для установки верхнего предела переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Up на закладке;

· Down – назначить нижний предел перемещения кронштейна. Для установки нижнего предела переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Down на закладке.

Все позиции, назначенные вручную на панели Manual Control Unit автоматически устанавливаются в соответствующие места на панели Dipping Control для последующих операций.

Группа –Deposition– на панели Deposition feedback содержит кнопки для:

· Zero – назначить ноль для позиции кронштейна. Для установки нуля переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Zero на панели;

· Up – назначить верхний предел перемещения кронштейна. Для установки верхнего предела переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Up на панели;

· Down – назначить нижний предел перемещения кронштейна. Для установки нижнего предела переместить кронштейн вручную в нужную позицию и нажать кнопку Down на панели.

Все позиции, назначенные вручную на панели Deposition feedback автоматически устанавливаются в соответствующие места на панели Deposition Control для последующих операций.

3.4 Окно визуализации

При запуске осаждения, окунания или получения изотермы измеренные данные отображаются в графическом виде в специализированном окне (Рисунок 22).

Рисунок 22 – Пример представления информации в окне визуализации.

Графикизотермы строится в процессе осаждения и получения изотермы (рисунок 22). Кривая строится как функция поверхностного давления (ось Y) от площади свободной поверхности, приходящейся на одну молекулу (ось X). Поверхностное давление (Surface pressure, mN/m) определяется устройством как разница между абсолютной величиной поверхностного давления для чистой жидкой среды (для воды это 72.8 мН/м.), и текущим поверхностным давлением свободной поверхности жидкости. Текущее поверхностное давление свободной жидкости измеряется датчиком поверхностного давления. Площадь свободной поверхности, приходящееся на одну молекулу (Area per molecule, nm²), вычисляется, базируясь на положении барьера и количестве вещества, нанесенного на жидкую поверхность. Необходимые данные о веществе должны быть введены в группе –Solution composition– на панели Experimental Setup (закладка Description).

Включение функции осаждения выводит окно Deposition в дополнение к участкуизотермы. В окне Deposition строится зависимость количества осажденного вещества(левая вертикальная ось Transfer) и отношения R/Z (количество осажденного вещества R к числу нанесенных слоев Z, (правая вертикальная ось R/Z)) от числа нанесенных слоев (горизонтальная ось).

Включение функции окунания выводит окно визуализации Dipping, где отображается временная шкала процесса окунания.

3.5 Панели конфигурации

Для правильной настройки конфигурации аппаратных средств и непосредственно программы используются специализированные панели.

Перед проведением экспериментов с помощью установки должна быть выполнена настройка аппаратных средств для корректного соединения устройства и управляющего компьютера. Это производится при помощи панели Setup (рисунок 23), вызываемой командой Device > Device settings.

Рисунок 23 – Панель конфигурации аппаратных средств.

Панель Calibrate Device обеспечивает доступ к процедурам калибровки измерительной системы устройства (рисунок 24). Она позволяет правильно сопоставить относительные единицы, используемые системой, с физическими значениями расстояния, площади и количества вещества. Для вызова панели необходимо выполнить команду View > Calibrate или нажать кнопку в панели инструментов программы.

Рисунок 24 – Панель калибровки устройства.

Для установки минимального значения поднимите датчик поверхностного давления так, чтобы пластинка оказалась в воздухе и нажмите кнопку Top level («верхний уровень» означает, что пластинка датчика находится в верхнем положении, т. е. в воздухе). В окне справа от кнопки вручную вводится число, которое будет приниматься за минимальное значение (обычно «0»).

Для установки максимального значения опустите датчик поверхностного давления так, чтобы пластинка датчика погрузилась в чистую жидкость и нажмите кнопку Bottom level («нижний уровень» означает, что пластинка датчика в нижней позиции, т. е. погружена в жидкость). В окне справа от кнопки вручную вводится число, которое будет приниматься за максимальное значение (если жидкость – дистиллированная вода, то это значение «72.8»).

Группа –Area– обеспечивает автоматическую калибровку площади поверхности жидкости. После нажатия кнопки Auto калибруется область: барьер автоматически идет в крайнее левое, а затем в крайнее правое положение до остановки, для определения количества шагов шагового двигателя, соответствующее наибольшему и наименьшему значению области поверхности жидкости. В окнах справа от кнопок вручную вводятся числа, соответствующие физическим значениям наибольшей (верхнее окно) и наименьшей (нижнее окно) области поверхности жидкости. Эти значения - 358 см² (наибольшее) и 101 см² (наименьшее).

Для записи данных калибровки нажмите кнопку Store calibration на панели.

Поиск по сайту: