MFP NanoIndenter - o Primeiro AFM-Baseou NanoIndenter para a Caracterização de Materiais Quantitativa da Pesquisa do Asilo

Assuntos Cobertos

Fundo
Introdução
Projecto Inovativo, Robusto
O Projecto Monolítico Elimina Medidas detalhadas da Tracção e dos Erros
Nanopositioning para a Precisão e a Precisão
os Sistemas Óticos Difracção-Limitados Fornecem a Visão De alta resolução da Ponta e da Amostra
Verificação Pre-Calibrada Fácil de usar da Instalação e da Calibração
Os Ajustes do Impulso e da Volta Mantêm a Calibração
Medida Directa para a Caracterização da Ponta e Resultados Exactos
Aplicações

Fundo

O MFP NanoIndenter do Asilo é um indenter provido verdadeiro e é o primeiro indenter AFM-baseado que não usa modilhões como parte do mecanismo de recorte. Estas características e o uso de sensores avançados do AFM fornecem vantagens substanciais na precisão, na precisão e na sensibilidade sobre outros sistemas nanoindenting.

Introdução

Ao Contrário dos indenters do modilhão, o MFP NanoIndenter (Figura 1) move a perpendicular de recorte da ponta para a superfície. Este movimento vertical evita o movimento e os erros laterais que são inerentes em sistemas modilhão-baseados. Comparado aos nanoindenters providos disponíveis no comércio convencionais, o MFP NanoIndenter fornece uns mais baixos limites de detecção e umas medidas mais de alta resolução da força e da profundidade do recorte a precisão superior do AFM que detecta a tecnologia.

Figura 1. Os intregrates de MFP NanoIndenter as capacidades quantitativas de nanonindenters providos com a definição de AFM/SPM fornecer a caracterização de materiais avançados a precisão, a precisão e a sensibilidade aumentadas.

O indenter é integrado completamente com o AFM, fornecendo a capacidade original para determinar áreas de contacto executando a metrologia do AFM de ambos a ponta de recorte e o recorte resultante (Figura 2). Estas medidas directas permitem a análise de propriedades materiais com métodos indirectos relativos a do cálculo da precisão inaudita. O projecto usa a actuação passiva com um flexure monolítico, uma tracção de minimização e a outra medida detalhada dos erros.

Figura 2. que Recortam na dentina (deixada da rachadura), e esmalte (direito) em uma amostra humana do dente. Todos os recortes em cada fileira (uma fileira é circundada) eram criados com a mesma força máxima. Os recortes menores no esmalte demonstram que é mais duro do que a dentina, a varredura de 70µm. Prove a cortesia D. Wagner e S. Cohen, Instituto de Weizmann da Ciência.

A precisão de posicionamento no plano da amostra é subnanometer usando os sensores nanopositioning do laço fechado do MFP. A Cabeça de NanoIndenter utiliza sistema ótico difracção-limitado avançado acoplada com captação da imagem do CCD para a navegação da precisão da ponta às áreas de interesse na amostra.

O software integrado fornece um complemento completo de funções experimentais do controle e da análise, incluindo moldes padrão do método de análise. O jogo do sistema inclui um grupo de pontas nanoindenting, três montagens diferentes da amostra, dois padrões da calibração para a sensibilidade e salta verificação constante, assim como as ferramentas e os acessórios necessários executar o recorte de experiências em uma série completa dos materiais. Esta ferramenta altamente quantitativa, combinada com as capacidades do AFM da parte alta, quebra a nova base na caracterização dos materiais diversos que incluem filmes finos, revestimentos, polímeros, matérias biológicos, e muitos outro. O Módulo de MFP NanoIndenter está disponível no padrão (tipo constante da mola. 4,000N/m) e baixa força (tipo constante da mola. 800N/m) versões exclusivamente para o Asilo MFP-3D™ AFM.

Projecto Inovativo, Robusto

No centro do NanoIndenter é nosso exclusive cabeça de laço fechado sensored, projetada com um transdutor flexured robusto para medidas quantitativas.

O Projecto Monolítico Elimina Medidas detalhadas da Tracção e dos Erros

Com nanoindenters convencionais, a actuação elétrica faz com tipicamente que as peças pequenas aqueçam-se acima, tendo por resultado erros da tracção e, conseqüentemente, de medida. O projecto monolítico (Figura 3) da linha central flexured e sensored de Z do MFP NanoIndenter elimina estes problemas da tracção e prevê-os resultados determinantes.

Figura 3. O transdutor de NanoIndenter é um projecto para precisão inaudita e uma precisão flexured, sensored.

Nanopositioning para a Precisão e a Precisão

O Deslocamento do flexure de recorte do MFP é executado com um actuador piezo e medido com nosso Sistema de baixo nível de ruído, sensored patenteado de Nanopositioning (NPS™). A força é computada digital como o produto da mola constante e do deslocamento medido do flexure do indenter. Esta medida é gerada convertendo o sinal óptico (medido no fotodetector de MFP) no deslocamento do flexure de recorte vertical. O indenter fornece definição inaudita porque as duas quantidades de interesse - profundidade e força - são computadas com base nos deslocamentos medidos com os sensores avançados do AFM. Ao Contrário dos nanoindenters providos convencionais que não podem quantitativa medir a força no tempo real, a detecção óptica da alavanca permite a largura de faixa alta, feedback verdadeiro da força. Isto permite a imagem lactente repetível, a medida quantitativa da característica, curvas quantitativas da força, e o posicionamento exacto para a manipulação e a litografia.

os Sistemas Óticos Difracção-Limitados Fornecem a Visão De alta resolução da Ponta e da Amostra

O sistema ótico de NanoIndenter e o conjunto da câmera fornecem a visão da ponta e da amostra do indenter em um ângulo de 20 graus de horizontal (Figura 4). A ponta do indenter pode ser posicionada com uma precisão de 20 micrômetros com um objetivo 5x sobre uma superfície reflexiva.

A Figura 4 vista Óptica do canto do grating e do cubo da calibração 10um derruba. A Reflexão da ponta (parte inferior) pode ser considerada na amostra.

As regiões Diferentes da amostra podem ser vistas com a fase independente ótica da tradução. O projecto permite a troca fácil dos objetivos acomodar exigências diferentes da amostra. Um diafragma de íris incorporado fornece a profundidade de campo ajustável e a câmera permite o ajuste do tempo de exposição, do ganho, da taxa de quadro, da saturação, e da gama.

Verificação Pre-Calibrada Fácil de usar da Instalação e da Calibração

A constante da mola é calibrada com três métodos independentes para minimizar erros em suas medidas - a adicionar-massa, a mola da referência, e os métodos da microbalança. A Calibração do conjunto do flexure do indenter é executada na fábrica; o hardware e o software são fornecidos para verificações da calibração por usuários, assegurando a precisão e a precisão sobre a vida do instrumento.

Os Ajustes do Impulso e da Volta Mantêm a Calibração

O projecto avançado da cabeça de NanoIndenter inclui os ajustes da impulso-e-volta que mantêm os parâmetros de calibração pré-ajustados e os protegem contra mudanças acidentais.

Medida Directa para a Caracterização da Ponta e Resultados Exactos

A caracterização da Ponta é extremamente importante para a análise quantitativa em aplicações nanoindenting. Os nanoindenters Convencionais devem usar métodos indirectos para avaliar o efeito da geometria da ponta do indenter nos resultados do recorte, tais como o recorte em uma amostra padrão (silicone fundido) com aplicação de suposições teóricas e experimentais. Ao contrário, o MFP NanoIndenter permite a metrologia directa da ponta usando técnicas padrão do AFM (Figuras 5). Este método evita especificamente as suposições teóricas e os erros experimentais associados inerentes em métodos convencionais (por exemplo Oliver-Pharr). Similarmente, a metrologia do AFM de recortes resultantes (Figura 6) fornece dados experimentais adicionais para melhorar em cima da precisão das teorias para a análise de dados. Além, as pontas danificadas ou vestidas podem ser identificadas com a imagem lactente do AFM e ser rejeitadas antes que os dados inválidos estejam recolhidos.

A Figura 5. medida Directa da função da área da ponta (Berkovich) mostra o relacionamento entre a profundidade (dados, parte superior do Z-Sensor do AFM) e a área de contacto (integração numérica dos dados, da parte inferior), varredura de 5µm.

A Figura 6. materiais Granulados tem as áreas de contacto que são descontínuas e necessidade para ser medido para uma avaliação correcta de propriedades materiais. Óxido do estanho do Índio, varredura 800nm.

Aplicações

O NanoIndenter é ideal para uma variedade de incluir nanoindenting das aplicações:

  • Comportamento Elástico dos metais, da cerâmica, dos polímeros, Etc.
  • Fenômenos da Deslocação nos metais
  • Fracturas na cerâmica
  • Comportamento Mecânico de filmes finos, osso, matérias biológicos
  • Esforços Residuais
  • características mecânicas Tempo-Dependentes de metais e de polímeros macios
  • Nanoindenting Combinado com medidas da actual-tensão (iv)
  • Microscopia Combinada da Força nanoindenting e de Piezoresponse

A plataforma do Asilo MFP-3D™ AFM permite a avaliação exacta da repercussão elástica, pilha-acima e dissipador-em volumes materiais. A imagem lactente do AFM é chave à identificação das rachaduras, do deslocamento, e das zonas da falha em amostras recortadas, assim como da imagem lactente das características que revelam fenômenos físicos.

Source: “O NanoIndenter Provido MFP para a Caracterização de Materiais Quantitativa” da Pesquisa do Asilo

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor a Pesquisa do Asilo

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

Last Update: 13. June 2013 23:36

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