MFP NanoIndenter - 保護所の研究からの量的な材料性格描写のための最初 AFM ベースの NanoIndenter

カバーされるトピック

背景
導入
革新的で、強いデザイン
単一デザインはドリフトおよびエラー詳細な測定を除去します
正確さおよび精密のための Nanopositioning
回折限られた光学は先端およびサンプルの高リゾリューションの観覧を提供します
使いやすい前目盛りを付けられたセットアップおよび口径測定の確認
押しおよび回転調節は口径測定を維持します
先端の性格描写および正確な結果のための直接測定
アプリケーション

背景

保護所の MFP NanoIndenter は本当の取り付けられた圧子で、字下がりにするメカニズムの一部として片持梁を使用しない最初の AFM ベースの圧子です。 最新式 AFM センサーのこれらの特性そして使用は他の nanoindenting システム上の正確さ、精密および感度の相当な利点を提供します。

導入

片持梁圧子とは違って、 MFP NanoIndenter (図 1) は表面に字下がりにする先端の垂直を移動します。 この縦動きは片持梁ベースのシステムに装備されているエラーおよび側面動きを避けます。 慣習的な商用化された取り付けられた nanoindenters と比較されて、 MFP NanoIndenter は技術を感じる AFM の優秀な精密を力および刻み目の深さのより低い検出限界そして高リゾリューションの測定に与えます。

図 1。 MFP NanoIndenter の intregrates 高められた正確さ、精密および感度を先端材料の性格描写に与える AFM/SPM の解像度の取り付けられた nanonindenters の量的な機能。

圧子は接触域の量を示す一義的な機能を提供する AFM と両方の AFM の度量衡学の実行によって完全に字下がりにする先端および生じる刻み目 (図 2) 統合されます。 これらの直接測定は前例のない正確さの相関的な間接計算方法の物質的な特性の分析を可能にします。 デザインは単一たわみ、最小化のドリフトおよび他のエラー詳細な測定によって受動の作動を使用します。

字下がりにする象牙質の図 2. (ひびの残っている)、および人間の歯のサンプルのエナメル (右の)。 各列の刻み目は (1 列は一周されます) 同じ最大力と作成されたすべてでした。 エナメルの小さい刻み目はそれが象牙質より堅いこと、 70µm スキャンを示します。 礼儀 D. Wagner および S. Cohen の科学の Weizmann の協会を見本抽出して下さい。

サンプル平面の位置の正確さは MFP の閉じたループ nanopositioning センサーを使用して subnanometer です。 関心領域に CCD の画像の捕獲とつながれる NanoIndenter ヘッドは高度の回折限られた光学をサンプル先端の精密運行のためにで利用します。

統合ソフトは標準解析法のテンプレートを含む実験制御および分析機能の全必要量を、提供します。 システムキットは一組の nanoindenting 先端を、 3 つのサンプル台紙、感度のための 2 つの口径測定の標準含み、一定した確認、また材料のフルレンジの実験を字下がりにすることを行うのに必要なツールおよびアクセサリはねます。 ハイエンド AFM の機能と結合されるこの非常に量的なツールは薄膜、コーティング、ポリマー、生体材料、および多くの他を含む多様な材料の性格描写の新開地を壊します。 MFP NanoIndenter のモジュールは標準 (ばねの定数の typ で使用できます。 4,000N/m) および低い力 (ばねの定数の typ。 800N/m) 保護所 MFP-3D™ AFM のための専らバージョン。

革新的で、強いデザイン

NanoIndenter の中心で量的な測定のための強い flexured トランスデューサーによって設計されている私達の独占記事 sensored 閉じたループヘッドはあります。

単一デザインはドリフトおよびエラー詳細な測定を除去します

従って慣習的な nanoindenters によって、電気作動により普通小さい部品はドリフトおよび測定誤差に終って、熱します。 単一デザイン (MFP NanoIndenter の flexured、 sensored Z 軸の図 3) はこれらのドリフト問題を除去し、限量化可能な結果を提供します。

図 3。 NanoIndenter のトランスデューサーは前例のない精密のための flexured、 sensored デザインおよび正確さです。

正確さおよび精密のための Nanopositioning

MFP の字下がりにするたわみの変位は piezo アクチュエーターによって行われ、 Nanopositioning 私達の特許を取られた低雑音の、 sensored システム (NPS™) と測定されます。 力は一定したばねおよび測定された圧子のたわみの変位の製品としてデジタル式に計算されます。 この測定は縦の字下がりにするたわみの変位に光シグナルを (MFP の光検出機構で測定される) 変換することによって生成されます。 圧子は 2 つの量の興味が最新式 AFM センサーによって測定される変位に基づいて - 深さおよび力 - 計算されるので前例のない解像度を提供します。 量的にリアルタイムの力を測定できない慣習的な取り付けられた nanoindenters とは違って光学レバーの検出は高い帯域幅、本当力のフィードバックを可能にします。 これは処理および石版印刷のための反復可能なイメージ投射、量的な機能測定、量的な力のカーブ、および正確な位置を可能にします。

回折限られた光学は先端およびサンプルの高リゾリューションの観覧を提供します

NanoIndenter の光学およびカメラアセンブリは水平からの 20 度の圧子の先端そしてサンプルの観覧をの斜めに提供します (図 4)。 圧子の先端は反射表面で 5x 目的の 20 マイクロメートルの正確さと置くことができます。

図 4 10um 口径測定の格子および立方体のコーナーの光学眺めはひっくり返ます。 先端 (底) の反射はサンプルで見ることができます。

サンプルの異なった領域は視覚の独立した変換の段階と見ることができます。 デザインは目的の容易な交換を異なったサンプル条件を取り扱うことを可能にします。 組み込みのアイリス絞りは調節可能な被写界深度を提供し、カメラは露光時間、利得、フレーム率、彩度およびガンマの調節を可能にします。

使いやすい前目盛りを付けられたセットアップおよび口径測定の確認

ばねの定数は 3 つの独立した方法と測定 - 追加大容量、参照のばねおよび微量はかり方法のエラーを最小化するために目盛りが付いています。 圧子のたわみアセンブリの口径測定は工場で行われます; ハードウェアおよびソフトウェアはユーザーによって口径測定の小切手に提供され、器械の生命にわたる精密そして正確さを保障します。

押しおよび回転調節は口径測定を維持します

NanoIndenter ヘッドの高度デザインは前もって調整された口径測定パラメータを維持し、偶然の変更から保護する押しおよび回転調節が含まれています。

先端の性格描写および正確な結果のための直接測定

先端の性格描写は nanoindenting アプリケーションの数量化解析のために非常に重要です。 慣習的な nanoindenters は理論的な、実験仮定のアプリケーションの標準試料 (石英ガラス) に対する字下がりにすることのような刻み目の結果に対する圧子の先端の幾何学の効果を、評価するのに間接方法を使用しなければなりません。 それに対して、 MFP NanoIndenter は標準 AFM の技術 (図 5) を使用して直接先端の度量衡学を可能にします。 この方法はとりわけ従来の方法 (例えばオリバーPharr) で固有理論的な仮定および関連実験エラーを避けます。 同様に、生じる刻み目の AFM の度量衡学 (図 6) はデータ解析のための理論の正確さに改良するために追加実験データを提供します。 さらに、損なわれたか、または身に着けられていた先端は AFM イメージ投射によって無効なデータが集められる前に識別され、廃棄することができます。

図 5. 先端 (Berkovich) 領域機能の直接測定は深さ (AFM Z センサーのデータ、上) および接触域 (データ、底の数値的な統合) 間の関係を、 5µm スキャン示します。

図 6. 粒状材料に物質的な特性の正しい推定のために測定されて不連続および必要性である接触域があります。 インジウムの錫の酸化物、 800nm スキャン。

アプリケーション

NanoIndenter はいろいろ nanoindenting アプリケーションにとって理想的を含むです:

  • 金属、製陶術、ポリマー、等の伸縮性がある動作。
  • 金属の転位現象
  • 製陶術のひび
  • 薄膜の機械動作、骨、生体材料
  • 残留圧力
  • 柔らかい金属およびポリマーの時間依存の機械特性
  • 現在電圧測定 (iv) との結合された nanoindenting
  • 結合された nanoindenting および Piezoresponse 力の顕微鏡検査

保護所 MFP-3D™ AFM のプラットホームは伸縮性がある反動、玉突き衝突のそして物質的なボリューム流しの正確な推定を可能にします。 AFM イメージ投射は字下がりにされたサンプルのひび、変位および障害の物理的な現象を明らかにするゾーン、また機能のイメージ投射の識別に主です。

ソース: 「保護所の研究からの量的な材料性格描写のための MFP によって取り付けられる NanoIndenter」

このソースのより多くの情報のために保護所の研究を訪問して下さい

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

Last Update: 13. June 2013 21:06

Ask A Question

Do you have a question you'd like to ask regarding this article?

Leave your feedback
Submit