กล้องจุลทรรศน์โพรบสแกน ตัวแรกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2524ที่ห้องปฏิบัติการวิจัย ในเมืองซูริก ซึ่งทั้งคู่ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ในปี พ.ศ. 2529 ทำงานโดยการสแกนทิปเล็กๆ บนพื้นผิว แล้วสร้างภาพจากการวัดตามช่วงเวลาปกติ แม้ว่า จะวัดกระแสไฟฟ้าที่อุโมงค์ระหว่างส่วนปลายและพื้นผิว แต่ สมัยใหม่ก็สามารถรับข้อมูลอื่นๆ ได้เช่นกัน ซึ่งรวมถึงการวัดแรงทางแสงและแรงแม่เหล็ก
เพื่อให้แน่ใจ
ว่าทำการวัดค่าที่เหมาะสม SPM ทั้งหมดจำเป็นต้องมีตัวควบคุมที่ซับซ้อนเพื่อให้แน่ใจว่าทิปอยู่ในตำแหน่งที่ถูกต้องในเวลาที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ขณะนี้ กำลังจะเปิดตัวคอนโทรลเลอร์เจเนอเรชันถัดไปแบบดิจิทัลเต็มรูปแบบ ซึ่งมีชื่อว่า R9 ซึ่งไม่ต้องใช้สายจัมเปอร์มากมายที่เกี่ยวข้องกับการทดลอง
ทางฟิสิกส์มากมาย โดยจะแทนที่ด้วยเครื่องมือเสมือนที่ใช้งานในเกทอาร์เรย์ที่ตั้งโปรแกรมฟิลด์ได้ ซึ่งเป็นโปรเซสเซอร์ดิจิทัลที่สามารถตั้งโปรแกรมใหม่ได้ทันที ออกแบบมาสำหรับผู้เชี่ยวชาญและผู้เริ่มต้น ซึ่งเป็นประธานบริษัทกล่าวว่าเป้าหมายโดยรวมของ R9 คือการส่งมอบระบบที่ทั้ง “เปิดใช้งาน
และมีส่วนร่วม” แก่ผู้ใช้ นี่เป็นความท้าทายเนื่องจากผู้ควบคุมและ SPM ของบริษัทถูกใช้โดยบุคคลต่างๆ มากมาย ตั้งแต่ผู้ที่เชี่ยวชาญในการตรวจวัดสเปกโทรสโกปีที่มีความแม่นยำบนโครงสร้างนาโนขนาดเล็ก ไปจนถึงนักฟิสิกส์ที่ใช้ SPM ในบางครั้งเพื่อระบุลักษณะเฉพาะของตัวอย่างที่นำไปใช้ประโยชน์อื่นๆ
ผู้ควบคุมของบริษัทบางคนยังใช้งานโดยนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ไม่เคยเห็น SPM ด้วยซ้ำ นับประสาอะไรกับการใช้มันและแน่นอนว่าตัวควบคุมใด ๆ ที่คุ้มค่ากับเกลือจะต้องตอบสนองความท้าทายพื้นฐานนั่นคือการเคลื่อนปลายโพรบขนาดเล็กไปรอบ ๆ พื้นผิวด้วยความแม่นยำของพิโคมิเตอร์
ในขณะที่วัดค่าที่เล็กมากแต่มีความสำคัญ ด้วยคอนโทรลเลอร์รุ่นก่อน RHK เริ่มสร้างระบบที่สามารถใช้ควบคุม SPM ได้ นี่เป็นแนวทางที่รุนแรงในช่วงเวลาที่บริษัทอื่นสร้างตัวควบคุมสำหรับเครื่องมือของตนเองโดยเฉพาะ วิธีแก้ปัญหาของ Kollin คือการรวมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่จำเป็นทั้งหมดไว้
ในตู้เดียว
และใช้สายจัมเปอร์ภายในเพื่อให้ผู้ใช้สามารถตั้งค่าที่เหมาะสมสำหรับกล้องจุลทรรศน์เฉพาะที่ทำการวัดเฉพาะ “เราสามารถใช้กล้องจุลทรรศน์ชนิดใดก็ได้ และจนถึงทุกวันนี้ยังไม่มีใครสามารถทำได้” อธิบาย “จุดแข็งที่สุดของซอฟต์แวร์ของเราคือเขียนโดยนักฟิสิกส์วิจัย และจุดอ่อนที่สุดคือเขียน
โดยนักฟิสิกส์วิจัย” แม้ว่าวิธีนี้จะยืดหยุ่นมาก แต่ เป็นคนแรกที่ยอมรับว่าวิธีนี้ไม่ได้มีส่วนร่วมมากนัก อันที่จริง โอกาสในการจัดเรียงสายจัมเปอร์ที่ยุ่งเหยิงใหม่เพื่อปรับเปลี่ยนการทดลองอาจเป็นเรื่องที่ท้าทายสำหรับทั้งนักเรียนและมือเก๋า ซอฟต์แวร์ที่รันคอนโทรลเลอร์ก็ลึกและซับซ้อนเกินไปสำหรับมือใหม่
ดังที่ กล่าวไว้ “จุดแข็งที่สุดของซอฟต์แวร์ของเราคือมันถูกเขียนขึ้นโดยนักฟิสิกส์วิจัย และจุดอ่อนที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของมันคือมันถูกเขียนโดยนักฟิสิกส์วิจัย” “ในทางเทคนิคแล้วการวัดนั้นถูกต้อง และดีกว่าและมีความสามารถมากกว่าเครื่องมืออื่นๆ ที่ผู้คนเคยใช้มาก่อน” กล่าวต่อ ปัญหาคือระบบมีเมนูมากมาย
จนมีผู้ใช้เพียงไม่กี่คนที่มีเวลาหรือพลังงานที่จะหาวิธีใช้ประโยชน์จากคุณค่าทั้งหมดของระบบ “เราทุ่มเงินหลายล้านดอลลาร์ให้กับซอฟต์แวร์ และนักฟิสิกส์ผู้ใช้ที่มีความต้องการน้อยกว่าก็ปฏิบัติกับมันเหมือนกับ พวกเขาใช้การตรวจสอบการสะกดคำและการพิมพ์ที่เทียบเท่ากัน โดยไม่สนใจ
ความสามารถ
อื่นๆ อีก 99.9%” จากข้อมูล ระบบเมนูของซอฟต์แวร์และสายจัมเปอร์ที่ยุ่งเหยิงไม่ได้ช่วยให้ผู้ใช้เข้าใจได้ดีว่าคอนโทรลเลอร์กำลังทำอะไรอยู่ “มีช่วงการเรียนรู้ที่สูงชันเกินไปสำหรับผู้ใช้ทั่วไป” เขาอธิบาย “เรากำลังสูญเสียยอดขายในภาคส่วนนี้ ผู้มีโอกาสเป็นลูกค้าบ่นว่า ‘นักเรียนของฉัน
จะไม่มีวันรู้เรื่องนี้’ หลังจากได้รับแจ้งเรื่องนี้สองสามครั้ง มุ่งมั่นที่จะให้บริษัทสร้างระบบที่ใช้งานง่ายและสนุกสำหรับมือใหม่ แต่นั่นก็ยังมอบพลังและความยืดหยุ่นให้กับผู้ใช้ที่มีประสบการณ์ในการทำการทดลองเฉพาะทางของตนเอง ความรู้อย่างต่อเนื่องในการทดลอง ใดๆ ผู้ใช้ต้องกำหนด
ค่ากล้องจุลทรรศน์ก่อน ซึ่งหมายถึงการทำความเข้าใจว่าสายจัมเปอร์เหล่านี้ทำอะไรได้บ้างเพื่อให้สามารถเชื่อมต่อได้อย่างถูกต้อง “ด้วย R9 คุณสามารถทำสิ่งนี้แบบกราฟิกบนหน้าจอคอมพิวเตอร์ได้” “ถ้าคุณต้องการ [แอคทูเอเตอร์ที่ควบคุมตำแหน่งของปลาย หนึ่งอัน ให้ลากไอคอนไปทับด้วยเมาส์
หรือคุณสามารถลากไปสองหลอด ซอฟต์แวร์รู้ว่าถ้าคุณมีหลอดสองหลอด คุณก็ต้องควบคุมทั้งสองหลอด” “ทุกการทดลองจริงที่ให้ข้อมูลจริงในระยะเวลาจริงมีเวกเตอร์การกำหนดค่าเฉพาะ”เมื่อกำหนดค่ากล้องจุลทรรศน์แล้ว ระบบจะสามารถตั้งค่าให้รวบรวมข้อมูลในการกำหนดค่าการทดลองที่แตกต่างกัน
มากมาย ซึ่งได้รับการฝึกฝนให้เป็นนักฟิสิกส์และปัจจุบันเป็นผู้จัดการโครงการด้านวิศวกรรมกล่าวว่า “โครงสร้างทางปัญญาหลัก” ที่ R9 ใช้ติดตามพารามิเตอร์ทั้งหมดในการทดลองคือ “เวกเตอร์การกำหนดค่า” ซึ่งกำหนดสถานะทั้งหมดของ ทดลองเป็นจุดเดียวในเฟสสเปซของพารามิเตอร์
“ทุกการทดลองจริงที่ให้ข้อมูลจริงในระยะเวลาจริงจะมีเวกเตอร์การกำหนดค่าที่ไม่เหมือนใคร”
เวกเตอร์นี้ ซึ่งรวมถึงพารามิเตอร์อินพุตทั้งหมดไปยัง ความตื่นเต้นที่เกิดขึ้นกับตัวอย่างและวิธีการตอบสนอง; เช่นเดียวกับอัลกอริทึมที่ใช้ระบบปฏิบัติการ ถูกบันทึกทุกๆ 20 ns และจัดเก็บโดยใช้เทคนิค
การบีบอัดข้อมูล ผลที่ตามมาคือ นักฟิสิกส์สามารถรู้ได้อย่างแน่ชัดว่าเกิดอะไรขึ้นในการทดลองอย่างต่อเนื่อง แทนที่จะเห็นภาพ เป็นการแสดงตัวอย่างตามเวลาเฉลี่ย “การทดลอง จริงจะไม่ใช่ภาพรวม” อธิบาย “ความจริงก็คือ แต่ละจุดในภาพถูกถ่ายในช่วงเวลาหนึ่ง และจุดถัดไปจะถูกถ่ายช้ากว่ากำหนดเล็กน้อย
