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MFIA インピーダンスアナライザ

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Zurich Instruments の MFIA は、周波数範囲 DC~5 MHz におけるインピーダンス測定に対し、新しい基準を打ち立てるデジタル・インピーダンスアナライザとプレシジョン LCR メータです。MFIA は、0.05% の基本精度と1 mΩ~1 TΩ にわたる測定範囲を提供します。この機器には高い測定の再現性があり、温度ドリフトも小さくなっています。LabOne® ユーザーインターフェースを備えたMFIAでは、ソフトウェアのインストールの必要なしで、インピーダンスや LCR 測定のための待望の革新性を数多く提供します。

主な特長

  • DC~5 MHz、1 mΩ~10 TΩ
  • 20 ms / データポイントのレートで 0.05% の基本精度
  • 周波数用 LabOne スイーパ、バイアス電圧、試験信号振幅応答測定
  • 精度の高い測定のための補償アドバイザと信頼性インジケータ
  • 起動時間 25 秒、高い再現性
  • C、MATLAB®、LabVIEW®、Python 用 LabOne API
  • MFLI ロックインアンプのフル機能:336 ns~83 s の時定数動的測定
  • 生命科学:組織インピーダンス解析、単一細胞インピーダンス分光法(マルチ周波数)
  • 電気化学:バッテリ、燃料電池、腐食
  • 電子工学:半導体ウエハー構造、太陽電池、LED、LCD 試験
  • 材料科学:量子輸送、セラミックス / 複合材料、ナノ構造特性化
  • その他:走査型静電容量顕微鏡法、食品研究、MEMS センサ

MFIA オプション

  • MF-PIDクアッドPID/PLLコントローラ

    MF-PID クアッド PID/PLL コントローラ

    MF-PID オプションは4つの設定可能 PID(比例、積分、微分)コントローラを有します。様々な計測データを基に、多くの機器パラメータと出力値に迅速なフィードバックを行います。ロックインアンプとのシームレスな統合により、プログラマブル PID は2つのレーザーの位相同期用の PLL(フェーズロックループ)の設定や、CEO の安定化、高速 AFM モードのような幅広いアプリケーションでの動作を可能にします。LabOne® PID アドバイザは適切なパラメータを素早く見つける手引きとなり、ステップ応答と転送機能を表示して、セットアップの深い理解をサポートします。作動中は自動調整機能により残差 PID 誤差を最小限に抑えるよう制御パラメータを変更します。

  • MF-MD マルチ復調オプション

    MF-MD マルチ復調オプション

    マルチ復調オプションは、MFLIに拡張できます。

    • 3つの追加復調器、合計4つ。
    • 3つの追加発振器、合計4つ。
    • 1つの追加外部参照PLL、合計2つ。

    例えば、4つのプローブ計測や最大4周波数のデータを同時に信号から抽出できます。各復調器の入力とフィルタは、完全に独立しています。

  • MF-DIG デジタイザ

    MF-DIG デジタイザ

    1つの筐体内でMFLI ロックインアンプまたは MFIA インピーダンスアナライザとデジタイザの組み合わせることにより、連続ストリーミング、領域を横断したトリガ、セグメント化されたメモリを活用して、幅広い範囲での新しい測定の機会が得られます。2つのスコープチャンネルでは、差動電圧入力や電流入力からの信号を同時に表示することができます。

    完全な LabOne 統合により、ウェブインターフェースや LabOne API を仕様するプログラミングを通じた便利なコントロールが可能になります。

MFIA アクセサリ

  • MFITF Impedance Test Fixture

    MFITF インピーダンス テスト フィクスチャ

    付属の MFITF 試験装置を使用することにより、最高の測定結果を取得することができます。試験装置とキャリアは、どちらも寄生容量や減衰を最小限に抑えるよう設計されています。一方で、機器は市販されているその他の試験装置やインピーダンスセットアップとも完全な互換性があります。AUX 出力と入力が、DUT やアナログフィードバックから別の機器に対し、追加のコントロールシグナルを提供・受信します。DIO コネクタとトリガポートにより、セットアップのその他のパーツを用いた正確な同期を必要とする測定方法が可能になります。

MFIA の確率変数

  • MFIA 500 kHz インピーダンスアナライザ

    MFIA 500 kHz インピーダンスアナライザ

    MFIA 500 kHz インピーダンスアナライザ500 kHz MFIA インピーダンスアナライザとプレシジョンLCRメータは、MF-F5M 周波数拡張がないのみで、技術的には5 MHz MFIA のバージョンと同じです。500 kHz MFIA には、周波数範囲が500 kHzに限定されていることを除き、同じ機能、仕様、主な特長があります。

ハードウェア機能

フロントパネル インターフェイス

MFLI のフロントパネルには、1つの電流信号入力、1つの差動電圧入力、1つの差動信号出力、参照入力としての2つの AUX 入力、そして4つの AUX 出力があります。信号入力と出力の両方とも、シングルエンドモードと外乱ノイズを十分に除去が必要である実験用差動モードで動作します。信号のグランドは、装置のグランドか信号入力の BNC シールドで参照することができます。


バックパネル インターフェイス

バックパネルにある BNC コネクタには、2つのトリガ入力、2つのトリガ出力、10 MHz クロック同期のために1つずつ入出力があります。さらに、SCSI コネクタは、すべての DIO チャンネルへのアクセスを提供します。ユニットは、標準的な 90~240 V のメインの電源、またはグランドループから切り離すための外部バッテリーパック等により外部 12 V DC 電源により動作が可能となります。


高い再現性と、迅速な起動

高い再現性と、高速スタートアップ

機器の温度変化は、起動速度や測定の再現性を大幅に制限する可能性があります。MFIA は、上の起動ドリフトグラフやページ下部のリアクタンスチャートで見ることができる両方の側面で非常に良好に動作します。機器の電源を入れてから、ほんの 25 秒で最初の測定を開始することができます。


試験装置と追加インターフェース

テストフィクスチャ 及び 付加的インターフェイス

MFITF 試験装置を使用することにより、最高の測定結果を取得することができます。試験装置とキャリアは、どちらも寄生容量や減衰を最小限に抑えるよう設計されています。一方で、機器は市販されているその他の試験装置やインピーダンスセットアップとも完全な互換性があります。AUX 出力と入力が、DUT やアナログフィードバックから別の機器に対し、追加のコントロールシグナルを提供・受信します。DIO コネクタとトリガポートにより、セットアップのその他のパーツを用いた正確な同期を必要とする測定方法が可能になります。


電圧・電流測定

MFIA は、電圧測定と電流測定の両方をサポートしています。アナログフロントエンドは、入力インピーダンスとAC/DC カップリング選択を特長としています。アナログからデジタルサンプリングへの高周波数は、高いオーバーサンプリングファクターを提供し、優れたロックイン性能とスコープのための高い信号の正確さを確保しま す。

LabOne インピーダンス・ツールセット

MFIA には、LabOne 機器コントロールソフトウェアが付属しており、あらゆるウェブブラウザにグラフィカルなユーザーインターフェースを提供する組み込みデータやウェブサーバーを実行します。ローカルネットワークにイーサネットによってMFIAを追加するか、USB で直接接続し、機器のアドレスをウェブブラウザに入力するだけで、LabOne ツールセットにアクセスすることができるようになります。各ツールから得たデータは、マウスを1回クリックするだけでベクタ形式またはプレーンデータファイルに保存することができます。別のソフトウェアのさらなる解析では、ZView®、MATLAB®、およびカスタマイズされた CSV エクスポートファイル形式がサポートされています。時間ドメインや周波数ドメインで初期データ解析のために基本的なカーソルや統計機能を使用することができます。


スイーパ

スイーパにより、線形的または対数的のどちらかで自由にスキャンステップ数を調整し、定義された範囲で機器パラメータをスキャンすることでユーザが自動的に測定することを可能にします。最も重要なのは、周波数依存やバイアス電圧の変動を記録すること、または試験信号振幅により、簡単に自動化を行えることです。最適な設定を用いてユーザが測定する際に、様々なアプリケーションモードが役立ちます。また手動で面倒な微調整を行う必要なく、測定時間を抑えながら最高精度の結果を得ることができます。


Sweeper

上記の例は、デュアルプロット表現における1 GΩ抵抗器の100 Hz~5 MHzからの周波数スイープを示しています。上のプロットは、インピーダンス|Z|と抵抗Rpの絶対値を表します。下のプロットは、約30 fF時に全スキャン範囲における一定の浮遊容量Cpの測定を表します。追加パラメータの自由な選択により、同時に視覚化することが可能です。


数値データ

数値データツールは、ユーザ設定が可能な形式ですべての測定値とモデルパラメータを表示します。どのパラメータが最も重要であるか決定することができ、作業に関連するもののみを表示します。各インピーダンスユニットにより、インピーダンス値や基本となる電流や電圧測定に加え、導出パラメーター(L、C、R など)をベースとしたモデルを同時に表示することが可能です。


数値データ


プロッタと SW トリガ

プロッタとソフトウェアトリガは、時間ドメインで測定データやモデルパラメータを解析するツールです。プロッタは、複数のデータストリームを連続して表示することが可能です。ウィンドウ長が10 sの場合、時間分解能は 10 μs に下がります。ソフトウェアトリガは、多数の異なる内部・外部のトリガ条件に基づく個別のショットをキャプチャし、表示します。


プロッタと SW トリガ

LabOne プロッタは、連続してインピーダンスデータを表示します。上のプロットは、20 分における100 mΩ 抵抗器からのデータを示しています。ヒストグラムは、6 µΩ の標準偏差のみを示します。


信頼性インジケータ

信頼性インジケータ

すべての測定データは、別のツールでユーザに示される前に信頼性判断にかけられます。抑制、ゲイン誤差、補償誤差などにより測定精度が落ちている場合には、警告フラグが上がり、データが正確でない可能性があることを知らせます。警告のタイプにより、結果を改善するための方法を提案します。


補償アドバイザ

補償アドバイザ


高い測定精度を達成するため、試験装置や機器と被試験体(DUT)間の接続が原因の寄生効果を補償する必要があります。効率的なワークフローを通じてLabOne 補償アドバイザが段階的なガイダンスによるアドバイスを与え、最大限の測定性能を達成します。ショートオープン(SO)とショートオープンロード(SOL)補償に加え、その他にも様々な補償スキームを提供しています。各補償ステップは検証され、測定誤差に対しデータが修正される前にお客様にフィードバックを提供します。

MFIA と MF-IA インピーダンスの仕様

精度と測定範囲

下のリアクタンスチャートは、特定の周波数やインピーダンス値に対する機器の精度を示しています。白で示されている幅広い中心域では、1 mHz~500 kHz、1 Ω~1 MΩ の 0.05% の精度が詳細に記載されています(高周波数に対する制限あり)。10 mΩ~1 GΩ の測定範囲を網羅するために精度 を0.1%~1% に特定し、下げることで測定範囲がさらに広がります。この範囲外であっても、反復可能な測定を行うことができますが、精度は 1% よりも落ちる場合があります。 回線周波数に近い値を取得する必要がある場合、低周波数での高インピーダンスの測定は特に困難になります。同期フィルタに沿った適切なサンプルシールドとバッテリ駆動の実現性により、最高精度の結果をもたらします。

精度と測定範囲

精度と測定範囲


一般仕様
寸法 28.3 x 23.2 x 10.2 cm(11.1 x 9.2 x 4インチ)
重量 3.8 kg(8.4 lbs)
電源 AC:100~240 V、DC:12 V、2 A
インターフェース USB 2.0、LAN 1GbE
基本仕様
周波数範囲 DC~5 MHz
周波数分解能 1 µHz
基本精度 0.05%(1 mHz~500 kHz)
基本温度安定性 200 ppm/K
試験信号レベル 0 V~2.1 Vrms、モニタリングを含む
復調器の帯域幅 206 µHz~206 kHz
DC バイアス信号レベル 2T:±10 V、4T:±3 V
補償 SO、SOL、LLL、SL、L、OL
測定パラメータ、範囲、タイプ精度
インピーダンス Z 1 mΩ~1 TΩ、0.05%
アドミタンス Y 1 pS~1 kS、0.05%
電圧 V 0 V~3 V、1%
電流 I 0 mA~10 mA、2%
位相 ΘZ、ΘY、ΘV、ΘI ±180度、10 µdeg応答
抵抗 RS、RP 1 mΩ~1 TΩ、最大(10 µOhm、0.05%)1
キャパシタンス CS、CP 10 fF~1 F、最大(10 fF、0.05%)1
インダクタンス LS、LP 100 nH~1 H、最大(10 nH、0.05%)1
DC抵抗 RDC 1 mΩ~10 GΩ、2%
リアクタンス X 1 mΩ~1 TΩ、0.05%
コンダクタンス G、
サセプタンス B
1 nS~1 kS、最大(100 nS、0.05%)
損失係数 D 10-4~10'000
Q 因子 10-4~10'000
LabOne スイーパ
スイープパラメータ 周波数、試験信号振幅、バイアス電圧など
スイープポイント 2~100'000
スイープ分解能 任意、開始値、停止値、スイープポイント数により定義
ディスプレイパラメータ ZX、ZY、Z、ZΘ、VX、VY、VR、VΘ、IX、IY、IR、IΘ、
モデルパラメータ 1/2、周波数、AUX 入力
ディスプレイオプション シングルプロット、デュアルプロット(例:ボード線図)、
マルチトレース
アプリケーションモード インピーダンス、周波数応答アナライザ、3 オメガなど
スイープモード シーケンシャル、2 進法、双方向、リバース
スイープステップモード 線形、対数
スイープ速度 f > 10 kHz の場合、20 ms/pt
追加のツールと機能
LabOne ツールセット 数値ビュー、スペクトルアナライザ、プロッタ、SWトリガ、
オシロスコープ
API C、MATLAB、LabVIEW、Python
モード 2端末、4端末
信頼性インジケータ 抑制、補償、オーバーフロー、アンダーフロー
入力範囲コントロール 自動、インピーダンス、手動
試験信号振幅 自動、手動
帯域幅コントロール 自動、手動
交換回路モデル Rp||Cp、Rs+Cs、Rs+Ls、G-B、D-Cs、Q-Cs、D-Ls、Q-Ls
DCR 測定 あり
試験装置の互換性 あり

MFLI / MFIA 詳細仕様はこちら

質問をクリックすると回答がご覧になれます。

異なったハードウェア設定は可能ですか?
いいえ、すべての MF シリーズ機器は、同じハードウェアに基づきます。バリエーションはファームウェアとソフトウェアベースのみです。購入後、後日必要な時にいつでも、アップグレードできます。
MFLI を動作させるのにPCは必要ですか?
MFIA には、ウェブサーバが組み込まれており、ローカルネットワークに接続できるため、あらゆるウェブブラウザからアクセスできます。アドレスは、「http://mf-dev3XXX」です(3XXXはシリアル番号を表します)。
MFIA は、全周波数範囲や測定範囲において、0.05% の精度を達成しますか?
いいえ。全範囲における精度の詳細な仕様に関しては、仕様のリアクタンスチャートをご覧ください。
MFIA 内部には何個の復調器がありますか?
基本的な MFIA には、2つの完全な設定が可能な復調器があります。MF-MD オプションにより、計4つの復調器にまで拡張することが可能です。
MFIAインピーダンスアナライザとMFLIロックインアンプの関係は?
MFIA インピーダンスアナライザと MF-IA オプションがインストールされてい るMFLI ロックインアンプは、技術的には同じ機器です。唯一の相違点は、フロントパネルとユーザーインターフェースの機構(例:アプリケーションアイコンの順序など)です。
自分のセットアップに対し、どのように MFIA を接続することができますか?
すべての MFIA インピーダンスアナライザは、MFITF 試験装置と 12 個のキャリアと一緒にセットで送られます。既存のセットアップや試験装置をお持ちのお客様の場合:主要なコネクタ間隔(22 mm)には、その他のベンダのほとんどのアクセサリとの完全な互換性があります。

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