JPS-9010MCの制御ソフトウェアについて分かったこと

 

1. 通信プロトコル（装置との対話ルール）

Portmonのログ解析により、PCと装置（DAU）がどのような条件で話しているかが確定しました。

• 物理設定: RS-232C シリアル通信

  • 速度: 9600 bps

  • データ: 8 bit / パリティ: なし / ストップビット: 1 bit

• 基本コマンド形式: ASCIIテキスト＋末尾に \r\n (0x0D 0x0A)。

• 主なコマンドの意味:

  • JOB: 通信開始の「握手」。装置は ERR1 と返せば準備OK。

  • JOB1: スキャン設計図の送信（開始電圧、ステップ数、Dwell Timeを含む）。

  • JOB2: 動作モードの切り替え（2,9 が測定モードへの移行）。

  • JOB7: パスエネルギー（PE）の選択。

  • CNT3: 計測実行のトリガー（引き金）。

  • JOB5: 測定データの一括要求。

  • DD: 装置からのデータ返信（16進数形式のカウント値列）。

2. レンズパラメータとエネルギー制御（計算式）

最も大きな収穫は、結合エネルギー（eV）を装置が理解するデジタル値（DAC値）に変換する法則を見つけたことです。

• 16bit制御: 装置内部のDAC（D/Aコンバータ）は 0〜65535 の範囲で動作。

• 変換比率: 1 eV ＝ 64 ステップ。

• 計算式: DAC値 = 64501 - (結合エネルギー[eV] × 64)

  • この「64501」という基準値は、spec_xps.ini 内の Offset=4075 によって個体調整されている可能性があります。

• 自動スイープ: PCが1点ずつ電圧を指令するのではなく、JOB1 で範囲を伝え、CNT3 を送るたびに装置が内部で自動的に電圧を1ステップ（64単位）ずつ引き下げていく仕組みです。

3. ハードウェアとシステム構造

回路図と .ini ファイルから、装置の物理的な仕組みが裏付けられました。

• 16bit DACの存在: 回路図に描かれた16bit DACが、上記の「64単位ステップ」という高精度な電圧制御を物理的に支えています。

• 16bitアプリの動作: SpecXPS.exe は Windows 3.1 時代の16bitアプリであり、XP上では ntvdm.exe という仮想マシン経由で動いています。このため、現代の32bitプログラム（BCC55等）から直接 WriteFile 等のAPIでCOMポートを叩けば、古いアプリの制限を受けずに制御可能です。

• 安全装置: ソフトを閉じるとX線が落ちるのは、終了シーケンス（JOB5 や CLEANUP）が送られるためです。X線を手動モードにすることで、この制約を回避し、自作ソフトからの自由な制御が可能になりました。

JPS9010MC:試料交換ハッチのOリングの規格

 
この部分のOリングの規格は「JISB2401 G115 4D」です。

JPS9010MC:アルゴンスパッタ銃

 JPS9010MCのアルゴンスパッタ装置に関する情報はあまりないが、最新のJPS9030のパンフレットの中にアルゴンスパッタ装置の情報があり、外観的には9010と変わりがないように見える。電圧の設定は9010MCが400Vからなのに対して、9030は300Vから設定できるようだ。なお、9010MCについても400V以下については自分で調整すれば設定可能みたい(manu設定)。

参考リンク：JEOL 光電子分光装置JPS9030

JPS9010MC:GIVの型番

 光電子分光装置JPS9010MCにおけるGIV(Gas Inlet Valve)の型番

CKD HVB112-6N-5

24V DC駆動。出力 4W（4/24=0.16A）を電線にかければよい。メーカーに聞いたところ、電線に極性はないとのこと。

JPS9010MC:光電子分光装置のターボ分子ポンプ交換

 実験で使っている光電子分光装置JPS-9010MCのターボ分子ポンプ(TMP)が壊れたので、島津の真空ポンプにつけかえた。

やったこと

・ターボ分子ポンプを交換

・ロータリーポンプも別に準備

・窒素リークバルブは元々、TMPについているので、別にリークバルブをとりつけた

・GIV(ガスインレットバルブ)はインターロックに連動しているので、直流電源を使ってバルブの開け閉めをするときは24Vをかける

交換した結果

・常に「VENT」ランプがつきっぱなしになる。

・真空引きの時はTMPとロータリーをそれぞれスイッチを入れる。

・V1バルブを開けるときは注意する

・「PROTECT」スイッチを切っておく

・そのため、ベーキングは手動

ターボ分子ポンプの型番：Pfeiffer TPU-240

Youtubeに動画をアップロードしました

TMPエラー

金曜日（8/29）に休みを取って、 今朝、出勤したら、XPSのターボ分子ポンプが止まっていた(Pfeiffer TCP120)。以下の対応をとってみたが、真空度が0.15Paぐらいより上がらず、そのうち、TMPポンプエラーで止まるので、どこかがリークしているようだ。

（0.15Paは、ゲージにおいて、Lランプがついて、少し真空をひいたところ。）

・先週（8/27(水)）に交換したアルゴンスパッタ用フィラメント周辺を再度、組みなおし。

・サンプル交換用の蓋のOリングを外して、キムワイプで拭いて確認。

トラブルに気づいて、サンプル交換用の蓋を開けたときに、シューシューと空気が漏れているような音がした。通常時は、そのような音はした記憶がない。何度か開け閉めをしているとそのような音がしなくなった。

XPS本体背面の排気ファン交換

X-ray電源をオンにすると回りだす本体背面の排気ファンが、ガラガラと音を立てるようになったので、新品を買って交換した。配線については、元々、はんだ付けされていた。それを外して、銅線を繋ぎなおして、熱収縮チューブで絶縁しておいた。

JPS9010MCのアルゴンスパッタリング装置

 

光電子分光（JPS-9010MC）に付属しているアルゴンスパッタリング装置の動画です。通常、エッチングレート100%で使いますが、ツマミでエッチングレートを下げることができます。