MFP NanoIndenter - Primo NanoIndenter AFM Basato per la Caratterizzazione di Materiali Quantitativa da Ricerca dell'Asilo

Argomenti Coperti

Sfondo
Introduzione
Progettazione Innovatrice e Robusta
La Progettazione Monolitica Elimina le Misure approfondite degli Errori e della Deriva
Nanopositioning per Accuratezza e Precisione
le Ottica Diffrazione-Limitate Forniscono la Visualizzazione Di alta risoluzione del Suggerimento e del Campione
Verifica Pre-Calibrata Di Facile Impiego di Calibratura e di Impostazione
Gli Adeguamenti di Giro e di Spinta Mantengono la Calibratura
Misura Diretta per la Caratterizzazione del Suggerimento ed i Risultati Accurati
Applicazioni

Sfondo

Il MFP NanoIndenter dell'Asilo è un penetratore fornito vero ed è il primo penetratore AFM basato che non utilizza le travi a mensola come componente del meccanismo di rientro. Queste caratteristiche e l'uso dei sensori avanzati del AFM forniscono i vantaggi sostanziali nell'accuratezza, nella precisione e nella sensibilità sopra altri sistemi nanoindenting.

Introduzione

A Differenza dei penetratori a mensola, il MFP NanoIndenter (Figura 1) muove il perpendicolare di rientro del suggerimento verso la superficie. Questo moto verticale evita il movimento e gli errori laterali che sono inerenti ai sistemi basati a a mensola. Confrontato ai nanoindenters forniti disponibili nel commercio convenzionali, il MFP NanoIndenter fornisce i limiti di segnalazione più bassi e le misure più di alta risoluzione di forza e di profondità della dentellatura la precisione superiore del AFM che percepisce la tecnologia.

Figura 1. I intregrates di MFP NanoIndenter le capacità quantitative dei nanonindenters forniti con la risoluzione di AFM/SPM fornire caratterizzazione di materiali avanzati accuratezza, precisione e la sensibilità migliorate.

Il penetratore completamente è integrato con il AFM, fornente la capacità unica di quantificare le aree di contatto eseguendo la metrologia del AFM di entrambi il suggerimento di rientro e la dentellatura risultante (Figura 2). Queste misure dirette permettono all'analisi dei beni materiali con ai i metodi indiretti relativi di calcolo di accuratezza senza precedenti. La progettazione usa l'attuazione passiva con una flessione monolitica, una deriva di minimizzazione e l'altra misura approfondita degli errori.

Figura 2. che Rientrano sulla dentina (lasciata della crepa) e smalto (destra) su un campione umano del dente. Le dentellature in ogni riga (una riga si circonda) erano tutte create con la stessa forza massima. I più piccoli margini sullo smalto dimostrano che è più duro della dentina, la scansione di 70µm. Campioni la cortesia D. Wagner e S. Cohen, Istituto di Weizmann di Scienza.

La precisione di posizionamento nell'aereo del campione è subnanometer facendo uso dei sensori nanopositioning del ciclo chiuso del MFP. La Testa di NanoIndenter utilizza l'ottica diffrazione-limitata avanzata accoppiata con l'acquisizione immagine del CCD per percorso di precisione del suggerimento ai centri di interesse sul campione.

Il software integrato fornisce un complemento completo delle funzioni sperimentali dell'analisi e di controllo, compreso i modelli standard di metodo di analisi. Il kit del sistema comprende un insieme dei suggerimenti nanoindenting, tre supporti differenti del campione, due standard di calibratura per la sensibilità e balza verifica costante come pure gli strumenti e gli accessori necessari per realizzare il rientro degli esperimenti su una gamma completa di materiali. Questo strumento altamente quantitativo, combinato con le capacità di qualità superiore del AFM, rompe un nuovo terreno nella caratterizzazione di diversi materiali compreso le pellicole sottili, i rivestimenti, i polimeri, i biomateriali e molti altri. Il Modulo di MFP NanoIndenter è disponibile nello standard (tipo costante della sorgente. 4,000N/m) e forza bassa (tipo costante della sorgente. 800N/m) versioni esclusivamente per l'Asilo MFP-3D™ AFM.

Progettazione Innovatrice e Robusta

Al centro del NanoIndenter è la nostra esclusiva testa di ciclo chiuso sensored, progettata con un trasduttore flexured robusto per le misure quantitative.

La Progettazione Monolitica Elimina le Misure approfondite degli Errori e della Deriva

Con i nanoindenters convenzionali, l'attuazione elettrica induce tipicamente le piccole parti a riscaldare, con conseguente deriva e, conseguentemente, errori di misurazione. La progettazione monolitica (Figura 3) dell'asse flexured e sensored di Z del MFP NanoIndenter elimina questi problemi della deriva e prevede i risultati quantificabili.

Figura 3. Il trasduttore di NanoIndenter è una progettazione per precisione senza precedenti e un'accuratezza flexured e sensored.

Nanopositioning per Accuratezza e Precisione

Lo Spostamento della flessione di rientro del MFP è eseguito con un azionatore piezo-elettrico ed è misurato con il nostro Sistema a basso rumore e sensored brevettato di Nanopositioning (NPS™). La forza è computata digitalmente come il prodotto della sorgente costante e dello spostamento misurato di flessione del penetratore. Questa misura è generata convertendo il segnale ottico (misurato al rivelatore fotoelettrico di MFP) in spostamento della flessione di rientro verticale. Il penetratore fornisce la risoluzione senza precedenti perché le due quantità di interesse - profondità e forza - sono computate in base agli spostamenti misurati con i sensori avanzati del AFM. A Differenza dei nanoindenters forniti convenzionali che non possono misurare quantitativamente la forza in tempo reale, la rilevazione ottica della leva permette all'alta larghezza di banda, vero feedback della forza. Ciò permette la rappresentazione ripetibile, la misura quantitativa della funzionalità, le curve quantitative della forza ed il posizionamento accurato per la manipolazione e la litografia.

le Ottica Diffrazione-Limitate Forniscono la Visualizzazione Di alta risoluzione del Suggerimento e del Campione

L'ottica di NanoIndenter e l'assembly della macchina fotografica fornisce la visualizzazione del suggerimento e del campione del penetratore ad angolo di 20 gradi dall'orizzontale (Figura 4). Il suggerimento del penetratore può essere posizionato con un'accuratezza di 20 micrometri con un obiettivo 5x su una superficie riflettente.

La Figura 4 visualizzazione Ottica dell'angolo della grata e del cubo di calibratura 10um fornisce di punta. Il Riflesso del suggerimento (fondo) può essere veduto sul campione.

Le regioni Differenti del campione possono essere osservate con la fase indipendente ottica di traduzione. La progettazione tiene conto lo scambio facile di obiettivi accomodare i requisiti differenti del campione. Un diaframma a iride incorporato fornisce la profondità di campo regolabile e la macchina fotografica tiene conto adeguamento di tempo di esposizione, di guadagno, del frame per secondo, della saturazione e della gamma.

Verifica Pre-Calibrata Di Facile Impiego di Calibratura e di Impostazione

La costante della sorgente è calibrata con tre metodi indipendenti per minimizzare gli errori nelle vostre misure - la aggiungere-massa, la sorgente di riferimento ed i metodi della microbilancia. La Calibratura dell'assembly di flessione del penetratore è realizzata alla fabbrica; il hardware ed il software sono forniti per gli assegni di calibratura dagli utenti, assicurando la precisione e l'accuratezza durante la durata dello strumento.

Gli Adeguamenti di Giro e di Spinta Mantengono la Calibratura

La progettazione avanzata della testa di NanoIndenter comprende gli adeguamenti di spinta-e-giro che mantengono i parametri di calibratura prestabiliti e proteggono dai cambiamenti accidentali.

Misura Diretta per la Caratterizzazione del Suggerimento ed i Risultati Accurati

La caratterizzazione del Suggerimento è estremamente importante per l'analisi quantitativa nelle applicazioni nanoindenting. I nanoindenters Convenzionali devono usare i metodi indiretti per valutare l'effetto della geometria del suggerimento del penetratore sui risultati della dentellatura, come rientro su un campione standard (silice fusa) con l'applicazione dei presupposti teorici e sperimentali. Al contrario, il MFP NanoIndenter permette la metrologia diretta del suggerimento facendo uso delle tecniche standard del AFM (Figure 5). Questo metodo specificamente evita i presupposti teorici e gli errori sperimentali associati inerenti ai metodi convenzionali (per esempio Oliver-Pharr). Similmente, metrologia del AFM delle dentellature risultanti (Figura 6) fornisce i dati sperimentali supplementari per migliorare sopra l'accuratezza delle teorie per l'analisi di dati. Inoltre, i suggerimenti nocivi o indossati possono essere identificati con la rappresentazione del AFM ed essere eliminati prima che i dati invalidi siano raccolti.

La Figura 5. misura Diretta della funzione di area del suggerimento (Berkovich) mostra la relazione fra profondità (dati, cima del Z-Sensore del AFM) e area di contatto (integrazione numerica dei dati, del fondo), scansione di 5µm.

La Figura 6. materiali Granulari ha aree di contatto che sono discontinue e necessità per essere misurato per una valutazione corretta dei beni materiali. Ossido di stagno dell'Indio, scansione 800nm.

Applicazioni

Il NanoIndenter è ideale per varie applicazioni nanoindenting compreso:

  • Comportamento Elastico dei metalli, della ceramica, dei polimeri, Ecc.
  • Fenomeni di Dislocazione in metalli
  • Fratture in ceramica
  • Comportamento Meccanico delle pellicole sottili, osso, biomateriali
  • Tensioni residue
  • Caratteristiche meccaniche Dipendenti Dal Tempo dei metalli e dei polimeri molli
  • Nanoindenting Combinato con le misure di corrente-tensione (iv)
  • Microscopia Combinata della Forza di Piezoresponse e nanoindenting

La piattaforma dell'Asilo MFP-3D™ AFM permette la valutazione accurata del rimbalzo elastico, tamponamento a catena e lavandino-nei volumi materiali. La rappresentazione del AFM è chiave all'identificazione delle crepe, dello spostamento e delle zone dell'errore in campioni rientrati come pure della rappresentazione delle funzionalità che rivelano i fenomeni fisici.

Sorgente: “Il NanoIndenter Fornito MFP per la Caratterizzazione di Materiali Quantitativa„ da Ricerca dell'Asilo

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego la Ricerca dell'Asilo

Date Added: Jul 31, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 21:03

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