原子力顯微鏡（AFM）是唯一的一種能夠在空氣、真空或者兩者間緩沖環境下提供亞納米級別分辨率影像的一種顯微技術。這個強大的顯微鏡技術能夠幫助研究人員觀察原子，獲取前所未有的原子級別的影響，幫助研究人員探究納米世界。盡管AFM是一個功能強大的儀器。但是機械條件的限制和探針與樣本交互的問題已經限制了這個儀器在靜態或準靜態條件下使用。速度和精確度的提高使AFM具有通過實時視頻影像觀察納米級的處理過程的能力，允許AFM能夠被應用到科學研究和工程應用中，從半導體制造到分子生物學。

來自MIT（美國麻省理工學院）的Iman Soltani Bozchalooi, A.C. Houck和K. Youcef-Toumi已經從一些方面提升了AFM操作的性能，例如控制、信號處理、數據獲取和處理以及儀器的機械化設計。他們提升的LRVR（寬范圍，高視頻速率）AFM技術能夠實時的生成納米級處理過程的視頻流影像。LRVR AFM使用五個精確控制的壓電納米定位器，激光偏轉傳感系統，高速控制系統，同步數據記錄和圖像處理平臺。LRVR AFM的X、Y坐標機械部件使用同軸的壓電制動器（分別滿足慢速寬范圍和高速小范圍的粗略和精細的位移測量）在掃描了幾百微米的范圍后獲得納米級分辨率的圖像。這個系統具有橫向120?m 和水平7?m的測量范圍，水平100khz和橫向10khz的測量頻率，是世界上測量范圍最廣，高速度的原子力顯微鏡（AFM）。

LRVR AFM的成像和控制功能是基于美國國家儀器公司的PXIe（PXI擴展）儀表，使用LabVIEW和LabVIEW FPGA工具進行編程設計。NI公司的PXIe產品線使用多個FPGA生產出一個高速控制器，實現高速處理和預留出專用的I/O接口，以及實現高速數據獲取功能。PCIe平臺的豐富特性幫助研究人員滿足他們的研究需要。

利用LabVIEW軟件的抽象設計的優點，高層次圖形化編程環境幫助研究人員將更多的經歷集中到更具挑戰的工程開發部分。使用FPGA通過文本編程環境例如VHDL語言實現LRVR AFM復雜的控制功能將會是開發工作和測試非常的困難，產生一些不必要的麻煩。LabVIEW無縫融合了其他的編程開發環境，例如MATLAB軟件和C語言，這使得研究人員將他們在各種各樣的編程環境下的專業知識集中到統一的LabVIEW平臺上進行開發研究。

這個控制系統采用NI PXIe-1085 18-Slot 3U PXI Express 作為底架，搭載NI PXIe-7966R NI FlexRIO FPGA 模塊，采用賽靈思Virtex-5 FPGA芯片。這個系統也使用了NI 5781 Baseband 收發器來調節探針樣本的接觸強度，通過PID控制器校正命令信號來驅動兩個獨立的水平方向的壓電制動器，采用了高階無限脈沖響應(IIR)過濾器獲取和傳輸行同步和場同步信號，隨著激光偏轉和PID命令信號不斷傳輸給PXIe控制器就會產生視頻影像。NI 7851R FPGA模塊（同樣是基于賽靈思Virtex-5 FPGA芯片）控制一個步進電機來控制探針和樣本的接觸，驅動橫向的壓電制動器掃描樣本，校正橫向掃描信號，避免掃描儀的動態錯誤觸發。

在八月出舉辦的NI Week大會期間，在NI 工程影響力頒獎儀式上，這項工程獲得了高級研究工程分類領域里的最佳工程獎勵。

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