Provando al Livello di Nanometro da Sclerometry, da Nanoindentation e da Nanoscratching

Argomenti Coperti

Nanoindentation

Sclerometry

Nanoscratching

Sclerometry, Prova Non distruttiva Dinamica

NTEGRA Ha Basato Sclerometry

Perché è Importante Fondere SPM Con Nanoindentation?

Piattaforma di NTEGRA

NTEGRA + Hysitron TriboScope

Microscopia Acustica della Forza Atomica (AFAM)

Spettroscopia Atomica della Forza

Nanoindentation

Durante il nanoindentation la superficie di un campione è spostata mentre la pressione si applica dal suggerimento di una sonda. L'Analisi della dipendenza applicata “di Forza-Spostamento„ fornisce i dati sulla durezza di un campione ad un punto dato (fig.1). Si può analizzare le curve come pure la topografia delle immagini, scandendo il campione rientrato (fig.2).

Figura 1. curve Caricamento-Scaricanti. h - spostamento, P - caricamento, S - rigidezza del contatto.

Figura 2. superficie dello Zaffiro con i margini. Dimensione di Scansione: μm 5 x 5

Sclerometry

A Differenza della trave a mensola delle sonde comuni del AFM del silicio, la console piezoceramic della sonda per allo lo Sclerometry basato NTEGRA ha una maggior durezza (104-105 N/m). Ciò fa il grado di forza, applicato ad un campione molto maggior di nei sistemi usuali del AFM.

Nanoscratching

Nanoscratching è una tecnica basata sulla fabbricazione dei graffi sulla superficie del campione e sulla misurazione dei loro parametri: profondità e particolarmente larghezza.

Ciò dà un'opportunità di valutare quantitativamente la durezza dei materiali (fig.3, 4). I risultati ottenuti possono fornire In alcuni casi più informazioni che quello ottenuto dal nanoindentation, perché la larghezza di un graffio, come risultato del ripristino elastico, modifica di meno che la sua profondità.

Figura 3. Tre graffi delle profondità differenti, fatti in quarzo fuso. Dimensioni immagine 4 x μm 4.

Figura 4. La curva mostra la profondità & la larghezza dei graffi in quarzo fuso.

Sclerometry, Prova Non distruttiva Dinamica

Una sonda è fissata allo stiff ma alla trave a mensola flessibile, così l'ampiezza e la frequenza delle oscillazioni forzate della sonda possono essere usate per la rappresentazione della topografia ed i beni elastici difficili dei materiali (Fig. 5). In particolare, questo metodo fornisce un valore quantitativo del modulo Di Young ad ogni punto del campione scandito.

A causa di alta frequenza di risonanza della sonda piezoceramic, è possibile mappare i beni di elasticità e di durezza molto più velocemente di facendo uso delle tecniche standard della dentellatura con un alto caricamento (per esempio NTEGRA+Hysitron TriboScope). D'altra parte, a differenza di SPMs con le sonde convenzionali del silicio, ad uno Sclerometry basato NTEGRA permette di provare i materiali e le pellicole molto duri (Fig. 6).

La Figura un'alterazione di 5. Frequenze è registrata in funzione della posizione della sonda. Il Pendio di una curva Δf caratterizza il modulo Di Young di un campione.

Figura 6. L'immagine del composito (metallo + fullerite C60). Μm Medio di granulometria ~0.4-0.8. Dimensioni immagine: μm 3,5 x 3,5: topografia di a) di superficie; b) Mappa Di Young del modulo.

NTEGRA Ha Basato Sclerometry

La progettazione della sonda utilizzata ain Sclerometry basato NTEGRA permette l'uso di vari suggerimenti prefabbricati: suggerimenti di Berkovich del diamante, suggerimenti del diamante a semiconduttore, Ecc.

L'indagine su aderenza della pellicola sottile al substrato può essere considerata un esempio delle applicazioni di nanotribology. Nanotribology comprende lo scratch della pellicola con una forza aumentativa e la determinazione del caricamento della separazione della pellicola o dell'usura-fuori (fig.7).

La Figura 7. Pellicola dei nanotubes 45°-oriented con una traccia di graffio, resa a perpendicolare ai nanotubes pende. Dimensioni immagine: μm 5,9 x 5,9

a Sclerometry basato NTEGRA permette di lavorare con i vari tipi di pellicole all'interno di una vasta gamma di spessori (da parecchi nanometri fino a parecchi micron) e di hardnesses.

Perché è Importante Fondere SPM Con Nanoindentation?

Poiché è possibile fare un'SPM-immagine facendo uso della stessa sonda, cui è essenziale per:

1. Trovando i margini, fatti con caricamento leggero, che sono molto piccoli e duri da vedere con l'ottica usuale.

2. Misurazione quantitativa Accurata dei parametri del graffio e della dentellatura e trovare i difetti dei margini (pilastro-UPS, Ecc.).

3. Assicurandosi che l'oggetto necessario sia misurato nel caso abbia di piccola dimensione e non sia veduto nell'ottica, per esempio nanoparticelle, nanoscratches sulle pellicole, Ecc.

La Scansione del campione modificato con lo stesso suggerimento è precisa poiché un margine è sempre più ampio del suggerimento dovuto il ripristino elastico

Piattaforma di NTEGRA

La piattaforma di NTEGRA è stata destinata specialmente per integrare le tecniche differenti per dare i metodi infine nuovi ed unici di collaudo del materiale. Per esempio, la microscopia confocale di Raman può applicarsi per prevedere lo sforzo dopo il nanoindentation e nanoscratching (fig.8). La modifica Di Superficie e l'esame possono essere entrambe eseguiti dallo stesso strumento.

La Figura 8. Margini e graffi sulla superficie di GaAs (a) e sulle immagini dello sforzo ottenute mappando degli spettri di Raman si sposta (b, c). Dimensioni immagine: a). μm 80 x 100; b). μm 25 X.25; c). μm 6 x 6.

NTEGRA + Hysitron TriboScope

Tutto Il a sistema basato NTEGRA può essere fornito del sistema di nanoindentation di Hysitron TriboScope. Fornisce gli alti caricamenti (fino a 1N) e può essere montato con le varie sonde commerciali come pure a Sclerometry basato NTEGRA. La prova dinamica Non Distruttiva e la mappatura Di Young del modulo possono essere realizzate pure. Tutti I modi di sclerometry - nanoindentation, nanoscratching e nanotribology - possono applicarsi nelle prove con integrazione di Hysitron + di NTEGRA TriboScope.

Microscopia Acustica della Forza Atomica (AFAM)

L'idea principale dietro AFAM è la registrazione delle oscillazioni della sonda del AFM, quando un suggerimento a mensola è in contatto con un campione d'oscillazione. Simultaneamente con la rappresentazione acustica forma la topografia come è fatta mediante tecniche del AFM del contatto. La Mappatura del modulo Di Young non causa la distruzione del campione (nè le dentellature nè i graffi sono lasciati sudella superficie).

AFAM fornisce il forte contrasto della rappresentazione per i campioni duri & molli, mentre contrasto di sostegno di tecniche del AFM (per esempio rappresentazione di fase e modulazione della forza) soltanto per i materiali relativamente molli (fig.9, 11).

Figura 9. Bande di polietilene basso & ad alta densità con elasticità differente. Dimensione di Scansione: μm 47x47.

Le non omogeneità In alcuni casi interne possono essere visualizzate all'interno del volume di campione. È possibile perché l'intero esemplare è “ha scosso„ con le frequenze acustiche e l'intero volume è compreso nella generazione delle oscillazioni della sonda (fig.10).

Figura 10. superficie di HDD. Topografia (A) & AFAM (B) Una riga luminosa in mezzo all'immagine di AFAM traccia una crepa interna, che non è veduta sull'immagine della topografia. Dimensioni immagine: μm 0.8x0.8.

Figura 11. campione Lucidato di PZT. È veduto che il migliore contrasto è ottenuto con AFAM. Dimensione di Scansione: μm 4x4.

Spettroscopia Atomica della Forza

Nel spingere una superficie dalla sonda convenzionale del AFM, si può prevedere una dipendenza lineare di piegamento della trave a mensola e della forza applicata. Ciò potrebbe essere il caso, se il campione fosse assolutamente duro e non fosse spostato dalla sonda. Praticamente, sui campioni molli la curva di forza-distanza è non lineare. I Sui parametri possono essere usati per calcolare fino a che punto la superficie è spostata, quando una forza particolare è applicata. A sua volta, questo è il percorso alle valutazioni quantitative del modulo Di Young (fig.12).

Questo approccio riesce sulla morbidezza e sui campioni molto molli, perché la costante della sorgente delle travi a mensola convenzionali del AFM è relativamente piccola (solitamente non più di 102 N/m). Per lo studio dei tali oggetti sottili come le celle viventi e gli organelli naturali delle cellule (fig.13), la trave a mensola deve essere molle come possibile impedire la deformazione sostanziale del campione. I valori Tipici della costante della sorgente in questo caso sono 10-10-2-1 N/m.

Figura 12. Forzi i parametri della curva che sono usati per la valutazione quantitativa dei beni elastici di materiale. F - caricamento; d - spostamento a mensola; K - costante della sorgente a mensola; δ - dentellatura; ΔZ - spostamento del campione.

Figura 13. Modulo Di Young come stimato su una superficie delle cellule viventi e su un fondo della capsula di Petri. Un punto della superficie delle cellule è quasi due volte più duro altro, mentre la capsula di Petri È più duro sei ordini di grandezza. Dimensione di Scansione: μm 25x25

Confronto della Tabella 1. delle tecniche

Intervallo di Durezza

Distruzione

Durezza dei Campioni

Caricamenti Massimi

NTEGRA ha basato scleronmetry

0.1-100 GPa

Distruttivo e non distruttivo

Duro & molto duro

200 mn

NTEGRA + Hysitron Triboscope

0.1-100 GPa

Distruttivo e non distruttivo

Duro & molto duro

1 N

Opzione di AFAM

10kPa - 10GPa

Non Distruttivo

Duro & morbido

-

AFM

1 kPa - 1 GPa

Desctructive & non distruttivo

Morbido & molto delicatamente

2 mn

Sorgente: NT-MDT

Per ulteriori informazioni su questa sorgente visualizzi prego NT-MDT

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