MFP NanoIndenter - Första AFM-Baserade NanoIndenter för Kvantitativ MaterialKarakterisering från AsylForskning

Täckte Ämnen

Bakgrund
Inledning
Innovativ Robustt Design
Den Monolitiska Designen Avlägsnar djupgående Mätningar för Driva och för Fel
Nanopositioning för Exakthet och Precision
Diffraction-Begränsad Optik Ger KickUpplösningsVisning av Spetsen och Tar Prov
Pre-Kalibrerade Enkla Att Använda Ställer In och KalibreringsVerifikationen
Push- och VändJusteringar Underhåller Kalibrering
Rikta Mätningen för SpetsKarakterisering och Exakta Resultat
Applikationer

Bakgrund

Asyl MFP NanoIndenter är en riktig instrumenterad indenter och är den första AFM-baserade indenteren som inte använder cantilevers som del av den inryckande mekanismen. Dessa kännetecken och bruket av statlig-av--konst AFM-avkännare ger verkliga fördelar i exakthet, precision och känslighet över andra nanoindenting system.

Inledning

I Motsats Till cantileverindenters flyttningarna för MFP NanoIndenter (Figurera 1), den inryckande spetsperpendicularen till ytbehandla. Denna lodlinje vinkar undviker de sidorörelsen och felen som är naturlig i cantilever-baserade system. Jämfört till konventionella commerciallyavailable instrumenterade nanoindenters, ger MFPEN NanoIndenter lägre upptäckt begränsar och högre upplösningsmätningar av styrka och inryckningsdjup med den överlägsna precisionen av AFM som avkänner teknologi.

Figurera 1. Intregratesna för MFP NanoIndenter de kvantitativa kapaciteterna av instrumenterade nanonindenters med upplösningen av AFM/SPM att ge avancerad materialkarakterisering med förhöjd exakthet, precision och känslighet.

Indenteren integreras fullständigt med AFMEN som ger den unika kapaciteten att kvantifiera kontaktområden, genom att utföra AFM-metrology av båda den inryckande spetsen och den resulterande inryckningen (Figurera 2). Dessa riktar mätningar möjliggör analys av materiell rekvisita med aldrig tidigare skådad exakthetssläkting till indirekta beräkningsmetoder. Designen använder passivumaktivering till och med en monolitisk flexure och att minimera driva och annan djupgående mätning för fel.

Figurera 2. Inrycka på dentinen (som lämnas av sprickan) och emalj (rätt) på en människatand ta prov. Alla som inryckningarna i varje ror (man ror cirklas), var skapas med det samma maximat styrka. De mindre inryckningarna på emaljen visar, att den är mer hård än dentinen, den 70µm bildläsningen. Ta Prov artighet D. Wagner och S. Cohen, det Weizmann Institutet av Vetenskap.

Positioneringexaktheten i den plana ta prov är subnanometeren som använder de stängda MFP'SNA, kretsar nanopositioning avkännare. Det NanoIndenter Huvudet använder avancerad diffraction-begränsad optik som kopplas ihop med CCD, avbildar tillfångatagandet för precisionnavigering av spetsen till områden av intresserar på ta prov.

Den inbyggda programvaran ger ett fullt komplement av experimentellt kontrollerar, och analys fungerar, inklusive standarda mallar för analysmetoden. Systemsatsen inkluderar en uppsättning av nanoindenting spetsar, tar prov fjädrar olika tre monteringar, två kalibreringsnormal för känslighet och konstant verifikation, såväl som bearbetar, och tillbehören som är nödvändig att utföra inryckning av experiment på ett fullt, spänner av material. Detta högt kvantitativt bearbetar, kombinerat med kick-avslutar AFM-kapaciteter, avbrott som nytt slipat i karakteriseringen av olika material gör tunnare däribland filmar, beläggningar, polymrer, biomaterials och många andra. Enheten för MFP NanoIndenter är tillgänglig i standart (fjädra konstant typ. 4,000N/m) och låg styrka (fjädra konstant typ. 800N/m) versioner exklusivt för Asylen MFP-3D™ AFM.

Innovativ Robustt Design

På hjärtan av NanoIndenteren är vår stängda artikel med ensamrätt sensored kretsar huvudet som planläggs med en robustt flexured omformare för kvantitativa mätningar.

Den Monolitiska Designen Avlägsnar djupgående Mätningar för Driva och för Fel

Med konventionella nanoindenters orsakar den elektriska aktiveringen typisk lilla delar för att värma upp och att resultera i fel för driva och, därför, mätnings. Den monolitiska designen (Figurera 3), av den flexured och sensored Z-axeln av MFPEN NanoIndenter avlägsnar dessa drivaproblem och ger för kvantifierbara resultat.

Figurera 3. Den NanoIndenter omformaren är en flexured sensored design för aldrig tidigare skådad precision och exakthet.

Nanopositioning för Exakthet och Precision

Förskjutning av MFP'SENS inryckande flexure utförs med en piezo utlösare, och mätt med patenterat vårt låg-stoja, det sensored Nanopositioning Systemet (NPS™). Styrkan beräknas digitalt som produkten av fjädrakonstanten och den mätte indenterflexureförskjutningen. Denna mätning frambrings, genom att konvertera det optiskt, signalerar (mätt på MFP-fotodetektorn) in i förskjutningen av lodlinjen som inryckar flexure. Indenteren ger aldrig tidigare skådad upplösning, därför att det två antalet av intresserar - djup och styrka - är beräknat baserat på förskjutningar som mätas med statlig-av--konst AFM-avkännare. I Motsats Till konventionella instrumenterade nanoindenters, som inte kan quantitatively mäta styrkan i real-time, använder påtryckning de optiska upptäckt möjliggör kickbandbredd, true styrkaåterkoppling. Detta låter repeatable avbilda, kvantitativ särdragmätning, buktar kvantitativ styrka, och den exakta positioneringen för behandlig och lithography.

Diffraction-Begränsad Optik Ger KickUpplösningsVisning av Spetsen och Tar Prov

Den NanoIndenter optiken och kameraenheten ger visningen av indenterspetsen och tar prov på en meta av 20 grader från horisontal (Figurera 4). Indenterspetsen kan placeras med en exakthet av 20 mikrometrar med ett mål 5x på ett reflekterande ytbehandlar.

Figurera Optiska 4 beskådar av gallret för kalibreringen 10um, och kuben tränga någon spets. Reflexionen av spetsen (botten) kan ses på ta prov.

Olika regioner av ta prov kan beskådas med den optiska oberoende översättningen arrangerar. Designen låter för lätt utbyte av mål hysa olikt tar prov krav. En inbyggd irismembran ger justerbart djup av sätter in, och kameran låter för justering av exponeringstid, affärsvinst, inramar klassar, saturation och gamma.

Pre-Kalibrerade Enkla Att Använda Ställer In och KalibreringsVerifikationen

Fjädrakonstanten kalibreras med tre oberoende metoder för att minimera fel i dina mätningar - tillfoga-samlas, att hänvisa till fjädra och mikro-balansera metoder. Kalibreringen av indenterflexureenheten utförs på fabriken; maskinvara och programvara ges för kalibreringskontroller av användare och att se till precision och exakthet över livet av instrumentera.

Push- och VändJusteringar Underhåller Kalibrering

Den avancerade designen av det NanoIndenter huvudet inkluderar push-och-vänden justeringar som underhåller de förinställda kalibreringsparametrarna och skyddar mot tillfälliga ändringar.

Rikta Mätningen för SpetsKarakterisering och Exakta Resultat

Spetskarakteriseringen är extremt viktig för kvantitativ analys i nanoindenting applikationer. Konventionella nanoindenters måste använda indirekta metoder för att utvärdera verkställa av indenterspetsgeometrin på inryckningsresultaten, liksom inryckning på ett standart ta prov (den fixerade silicaen) med applikation av teoretiska och experimentella antaganden. I kontrast låter MFPEN NanoIndenter riktar spetsmetrology genom att använda standarda AFM-tekniker (Figurerar 5). Denna metod undviker specifikt de teoretiska antagandena och de tillhörande experimentella felen som är naturliga i konventionella metoder (e.g. Oliver-Pharr). På motsvarande sätt ger AFM-metrology av resulterande inryckningar (Figurera 6), extra experimentella data för att förbättra på exaktheten av teorier för dataanalys. I tillägg kan skadada eller slitna spetsar identifieras till och med AFM som avbildar och kasseras, för ogiltiga data samlas.

Figurera 5. Rikta mätningen av område för spetsen (Berkovich) fungerar shows förhållandet mellan djup (AFM-Z-Avkännaren data som, är bästa) och kontaktområde (numerisk integration av datan, bottnen), den 5µm bildläsningen.

Figurera 6. Gryniga material har kontaktområden som är avbrutna och behöver att mätas för ett korrekt anseende av materiell rekvisita. Indiumtinoxid, bildläsning 800nm.

Applikationer

NanoIndenteren är ideal för en variation av nanoindenting applikationer däribland:

  • Resåruppförande av belägger med metall, keramik, polymrer, Etc.
  • Förskjutningfenomen belägger med metall in
  • Bryter i keramik
  • Mekaniskt uppförande av tunt filmar, benar ur, biomaterials
  • Resterande spänningar
  • Time-Anhörig belägger med metall mekaniska kännetecken av mjukt och polymrer
  • Kombinerad nanoindenting med ström-spänning mätningar (DROPPEN)
  • Kombinerad nanoindenting- och Piezoresponse StyrkaMicroscopy

Plattformen för Asylen MFP-3D™ AFM låter det ombundna exakta anseende av resåret, högen-upp och sjunka-i materiella volymer. Att avbilda för AFM är nyckel- till ID av sprickor, förskjutning, och fel zonplanerar, i inryckat, tar prov, såväl som att avbilda av särdrag som avslöjer läkarundersökningfenomen.

Källa: ”den MFP Instrumenterade NanoIndenteren för Kvantitativ MaterialKarakterisering” från AsylForskning

För mer information på denna källa behaga besökAsylForskning

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

Last Update: 13. June 2013 21:30

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit