MFP NanoIndenter - Eerste AFM-Gebaseerde NanoIndenter voor de Kwantitatieve Karakterisering van Materialen van het Onderzoek van het Asiel

Besproken Onderwerpen

Achtergrond
Inleiding
Innovatief, Robuust Ontwerp
Het Monolithische Ontwerp Elimineert de diepgaande Metingen van de Afwijking en van Fouten
Nanopositioning voor Nauwkeurigheid en Precisie
De diffractie-Beperkte Optica Verstrekt het Bekijken van de Hoge Resolutie van Uiteinde en Steekproef
De Makkelijk Te Gebruiken pre-Gekalibreerde Controle van de Opstelling en van de Kaliberbepaling
De Aanpassingen van de Duw en van de Draai Handhaven Kaliberbepaling
Directe Meting voor de Karakterisering van het Uiteinde en Nauwkeurige Resultaten
Toepassingen

Achtergrond

MFP NanoIndenter van het Asiel is ware van instrumenten voorzien indenter en is eerste op AFM-Gebaseerde indenter die geen cantilevers als deel van het kartelende mechanisme gebruikt. Deze kenmerken en gebruik van overzichtsAFM sensoren verstrekken wezenlijke voordelen in nauwkeurigheid, precisie en gevoeligheid over andere nanoindenting systemen.

Inleiding

In Tegenstelling Tot cantileverindenters, verplaatst MFP NanoIndenter (Figuur 1) de kartelende uiteindeloodlijn naar de oppervlakte. Deze verticale motie vermijdt de zijbeweging en de fouten die aan op cantilever-gebaseerde systemen inherent zijn. Vergeleken bij conventionele in de handel verkrijgbare van instrumenten voorzien nanoindenters, voorziet MFP NanoIndenter lagere opsporingsgrenzen en hogere resolutiemetingen van kracht en inkepingsdiepte van de superieure precisie van het ontdekken AFM technologie.

Figuur 1. MFP NanoIndenter intregrates de kwantitatieve mogelijkheden van van instrumenten voorzien nanonindenters met de resolutie van AFM/SPM om geavanceerde materialenkarakterisering van verbeterde nauwkeurigheid, precisie en gevoeligheid te voorzien.

Indenter wordt volledig geïntegreerd met AFM, verstrekkend de unieke capaciteit om contactgebieden te kwantificeren door metrologie AFM van zowel het kartelende uiteinde als de resulterende inkeping (Figuur 2) uit te voeren. Deze directe metingen laten analyse van materiële eigenschappen met een ongekende nauwkeurigheid met betrekking tot indirecte berekeningsmethodes toe. Het ontwerp gebruikt passieve aandrijving door een monolithische buiging, die afwijking en andere fouten diepgaande meting minimaliseren.

Figuur 2. Kartelend op dentine (verlaten van barst), en (juist) email op een menselijke tandsteekproef. De inkepingen in elke rij (één rij wordt omcirkeld) waren allen gecreeerd met de zelfde maximumkracht. De kleinere paragrafen op het email tonen aan dat het harder is dan de dentine, 70µm aftasten. De hoffelijkheid D. Wagner en S. Cohen, van de Steekproef Instituut Weizmann van Wetenschap.

De het plaatsen nauwkeurigheid in het steekproefvliegtuig is subnanometer die de gesloten de lijn nanopositioning sensoren met behulp van van MFP. Het Hoofd NanoIndenter gebruikt geavanceerde diffractie-beperkte die optica aan beeld CCD wordt gekoppeld vangt voor precisienavigatie van het uiteinde aan aandachtsgebieden op de steekproef.

De geïntegreerde software verstrekt een volledige aanvulling van experimentele controle en analysefuncties, met inbegrip van de standaardmalplaatjes van de analysemethode. De systeemuitrusting omvat een reeks van het nanoindenting van uiteinden, drie de verschillende steekproef, twee kaliberbepalingsnormen voor gevoeligheid opzet en constante controle, evenals de hulpmiddelen en de toebehoren noodzakelijk opspringt om het kartelen van experimenten op een volledige waaier van materialen uit te voeren. Dit hoogst kwantitatieve die hulpmiddel, met high-end AFM mogelijkheden wordt gecombineerd, breekt nieuwe grond in de karakterisering van diverse materialen met inbegrip van dunne films, deklagen, polymeren, biologisch materialen, en vele anderen. De Module MFP NanoIndenter is beschikbaar in norm (lente constant type. 4,000N/m) en lage kracht (lente constant type. 800N/m) versies uitsluitend voor het Asiel mfp-3D™ AFM.

Innovatief, Robuust Ontwerp

Centraal bij NanoIndenter is onze exclusief sensored gesloten lijnhoofd, ontworpen met robuust flexured omvormer voor kwantitatieve metingen.

Het Monolithische Ontwerp Elimineert de diepgaande Metingen van de Afwijking en van Fouten

Met conventionele nanoindenters, beweegt de elektroaandrijving typisch stukken ertoe om omhoog te verwarmen, resulterend in afwijking en, bijgevolg, metingsfouten. Het monolithische ontwerp (Figuur 3) van flexured en sensored de as van Z van MFP NanoIndenter elimineert deze afwijkingsproblemen en voorziet kwantificeerbare resultaten.

Figuur 3. De omvormer NanoIndenter is a flexured, sensored ontwerp voor ongekende precisie en een nauwkeurigheid.

Nanopositioning voor Nauwkeurigheid en Precisie

De Verplaatsing van de het kartelen van MFP buiging wordt uitgevoerd met piezo actuator en gemeten met onze gepatenteerde met geringe geluidssterkte, sensored Systeem Nanopositioning (NPS™). De kracht wordt gegevens verwerkt digitaal als product van de de lenteconstante en de gemeten indenter buigingsverplaatsing. Deze meting wordt geproduceerd door het optische die signaal (bij de fotodetector MFP wordt gemeten) in de verplaatsing om te zetten die van de verticaal buiging kartelen. Indenter verstrekt een ongekende resolutie omdat de twee hoeveelheden belang - diepte en kracht - gegevens worden gebaseerd die op verplaatsingen verwerkt met overzichtsAFM sensoren worden gemeten. In Tegenstelling Tot conventionele van instrumenten voorzien nanoindenters die niet de kracht in echt kunnen kwantitatief meten - tijd, laat de optische hefboomopsporing hoge bandbreedte toe, koppelt de ware kracht terug. Dit staat herhaalbare weergave, kwantitatieve eigenschapmeting, kwantitatieve krachtkrommen, en het nauwkeurige plaatsen voor manipulatie en lithografie toe.

De diffractie-Beperkte Optica Verstrekt het Bekijken van de Hoge Resolutie van Uiteinde en Steekproef

De optica NanoIndenter en de cameraassemblage verstrekken het bekijken van de het indenter uiteinde en steekproef schuin van 20 graden van horizontaal (Figuur 4). Het indenter uiteinde kan met een nauwkeurigheid van 20 micrometers met een 5x doelstelling op een weerspiegelende oppervlakte worden geplaatst.

Figuur 4 Optische mening van 10um kaliberbepalingsgrating en het uiteinde van de kubushoek. De Weerspiegeling van het uiteinde (bodem) kan op de steekproef worden gezien.

De Verschillende gebieden van de steekproef kunnen met het optische onafhankelijke vertaalstadium worden bekeken. Het ontwerp staat voor gemakkelijke uitwisseling van doelstellingen toe om verschillende steekproefvereisten aan te passen. Een ingebouwd irisdiafragma verstrekt regelbare diepte van gebied en de camera staat voor aanpassing van blootstellingstijd, aanwinst, frame tarief, verzadiging, en gamma's toe.

De Makkelijk Te Gebruiken pre-Gekalibreerde Controle van de Opstelling en van de Kaliberbepaling

De de lenteconstante is gekalibreerd met drie onafhankelijke methodes om fouten in uw metingen te minimaliseren - de de toe:voegen-massa, de verwijzingslente, en micro-balance methodes. De Kaliberbepaling van de indenter buigingsassemblage wordt uitgevoerd bij de fabriek; de hardware en de software worden verstrekt voor kaliberbepalingscontroles door gebruikers, die precisie en nauwkeurigheid tijdens het leven van het instrument verzekeren.

De Aanpassingen van de Duw en van de Draai Handhaven Kaliberbepaling

Het geavanceerde ontwerp van het hoofd NanoIndenter omvat duw-en-draaiaanpassingen die de vooraf ingestelde kaliberbepalingsparameters handhaven en tegen toevallige veranderingen beschermen.

Directe Meting voor de Karakterisering van het Uiteinde en Nauwkeurige Resultaten

De karakterisering van het Uiteinde is uiterst belangrijk voor kwantitatieve analyse in het nanoindenting van toepassingen. Conventionele nanoindenters moeten indirecte methodes gebruiken om het effect te evalueren van de indenter uiteindemeetkunde op de inkepingsresultaten, zoals het kartelen op een standaardsteekproef (gesmolten kiezelzuur) met toepassing van theoretische en experimentele veronderstellingen. In tegenstelling, staat MFP NanoIndenter directe uiteindemetrologie toe gebruikend standaardtechnieken AFM (Figuren 5). Deze methode vermijdt specifiek de theoretische veronderstellingen en de bijbehorende experimentele fouten inherent aan conventionele methodes (b.v. oliver-Pharr). Op Dezelfde Manier de metrologie AFM van resulterende inkepingen (Figuur 6) extra experimentele gegevens verstrekt op de nauwkeurigheid van theorieën voor gegevensanalyse te verbeteren. Bovendien kunnen de beschadigde of versleten uiteinden door weergave worden geïdentificeerd AFM en worden verworpen alvorens de ongeldige gegevens worden verzameld.

Figuur 5. De Directe meting de functie van van het uiteinde (Berkovich) gebied toont het verband tussen diepte (Afm z--Sensor gegevens, bovenkant) en contactgebied (numerieke integratie van de gegevens, bodem), 5µm aftasten.

Figuur 6. De Korrelige materialen hebben contactgebieden die onderbroken zijn en voor een correcte schatting van materiële eigenschappen moeten worden gemeten. Het tinoxyde van het Indium, 800nm aftasten.

Toepassingen

NanoIndenter is ideaal voor een verscheidenheid van nanoindenting toepassingen met inbegrip van:

  • Elastisch gedrag van metalen, keramiek, polymeren, enz.
  • De fenomenen van de Dislocatie in metalen
  • Breuken in keramiek
  • Mechanisch gedrag van dunne films, been, biologisch materialen
  • Het Residu beklemtoont
  • Time-dependent mechanische kenmerken van zachte metalen en polymeren
  • Het Gecombineerde nanoindenting met huidig-voltagemetingen (iv)
  • De Gecombineerde het nanoindenting en van de Kracht Piezoresponse Microscopie

Het platform AFM van het Asiel mfp-3D™ staat nauwkeurige schatting van elastische reactie, pile-up en gootsteen-in materiële volumes toe. De weergave AFM is zeer belangrijk aan identificatie van barsten, verplaatsing, en mislukkingsstreken in gekartelde steekproeven, evenals weergave van eigenschappen die fysieke fenomenen openbaren.

Bron: „MFP Van Instrumenten Voorzien NanoIndenter voor de Kwantitatieve Karakterisering van Materialen“ van het Onderzoek van het Asiel

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve het Onderzoek van het Asiel

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

Last Update: 13. June 2013 20:52

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit