Testa på den Jämna Nanometeren vid Sclerometry, Nanoindentation och Nanoscratching

Täckte Ämnen

Nanoindentation

Sclerometry

Nanoscratching

Sclerometry Dynamiskt Oskadligt Testa

NTEGRA Baserade Sclerometry

Varför är det Viktigt till Sammanfogning SPM Med Nanoindentation?

NTEGRA-Plattform

NTEGRA + Hysitron TriboScope

Akustisk Microscopy för Atom- Styrka (AFAM)

Atom- StyrkaSpektroskopi

Nanoindentation

Under nanoindentation förflyttas ytbehandla av en ta prov som pressar appliceras av spetsen av en sond. Analys av det applicerade ”Styrka-Förskjutning” beroendet ger data på hårdheten av en ta prov på given pekar (fig.1). Man kan analysera buktar såväl som topografi av avbildar, genom att avläsa inryckad, tar prov (fig.2).

Figurera 1. Ladda-Avlastning buktar. H - förskjutning, P - ladda, S - kontaktar styvhet.

Figurera 2. Safir ytbehandlar med inryckningar. Bildläsningen storleksanpassar: μm 5 x 5

Sclerometry

I Motsats Till cantileveren av sonder för allmänningsilikonAFM tröstar de piezoceramic av sonden för denbaserade Sclerometryen har en mer stor hårdhet (104-105 N/m). Detta gör graden av styrka som appliceras till en ta prov som mycket är mer stor än i vanliga AFM-system.

Nanoscratching

Nanoscratching är en teknik som baseras på danandeskrapor på ta prov, ytbehandlar och mäta deras parametrar: djup och speciellt bredd.

Detta ger ett tillfälle att utvärdera hårdheten av material quantitatively (fig.3, 4). I vissa fall kan de erhållande resultaten ge mer information, än det erhållande av nanoindentation, därför att bredden av en skrapa, som resultatet av resåråterställningen, ändrar mindre än dess djup.

Figurera 3. Tre skrapor av olika djup som göras i fixerade kvartar. Image storleksanpassar μm 4 x 4.

Figurera 4. Bukta visar djup & bredden av skraporna i fixerade kvartar.

Sclerometry Dynamiskt Oskadligt Testa

En sond fästas för att göra fiasko bara den böjliga cantileveren, således kan amplitud och frekvens av tvungna svängningar av sonden användas för topografi som avbildar och testar resårrekvisita av material (Fig. 5). I synnerhet ger denna metod ett kvantitativt värderar av den Young modulusen på varje pekar av avläst tar prov.

Vara skyldig till kickresonansfrekvensen av den piezoceramic sonden, är det möjligheten som mycket snabbare kartlägger hårdhet- och spänstrekvisita, än genom att använda standarda inryckningstekniker med en kick ladda (e.g. NTEGRA+Hysitron TriboScope). Å andra sidan i motsats till SPMs med konventionella silikonsonder, låter filmar enbaserade Sclerometry att testa mycket hårda material och (Fig. 6).

Figurera 5. Frekvensförändringen antecknas, som en fungera av sonden placerar. Slutta av en bukta Δf karakteriserar den Young modulusen av en ta prov.

Figurera 6. Avbilda av komposit (belägga med metall + fullerite C60). Genomsnittligt korn storleksanpassar μm ~0.4-0.8. Image storleksanpassar: μm 3,5 x 3,5: topografi för a) av ytbehandlar; b) Den Young modulusen kartlägger.

NTEGRA Baserade Sclerometry

Designen av sonden som används i NTEGRA-baserade Sclerometry, låter bruket av en variation av fabrikstillverkade delarna till spetsar: diamanten Berkovich tippar, halvledarediamanten tippar, Etc.

Utredningen av tunt filmar adhesion till substraten kan vara ansedd ett exempel av nanotribologyapplikationer. Nanotribology gäller skrapa av filmar med en augmentative styrka, och bestämma ladda av filma avskildhet eller ha på sig-ut (fig.7).

Figurera 7. Filma av nanotubes 45°-oriented med en trace av en skrapa som göras perpendicularen till nanotubesna, sluttar. Image storleksanpassar: μm 5,9 x 5,9

NTEGRA-baserade Sclerometry gör det möjlighet för att fungera med olika typer av filmar inom en lång räcka av tjocklekar (från flera nanometers upp till flera mikroner) och hardnesses.

Varför är det Viktigt till Sammanfogning SPM Med Nanoindentation?

Därför Att det är möjligheten som gör enavbilda genom att använda den samma sonden, som är nödvändigt för:

1.      Finna inryckningar som göras med lätt att ladda, som är mycket lilla och hårda att se med vanlig optik.

2.      Exakt kvantitativt mäta av inrycknings- och skrapaparametrar och att finna hoppar av av inryckningar (hög-ups, Etc.).

3.      Se till, att de nödvändiga anmärker mätas det har i fall att litet att storleksanpassa, och ses inte i optik, e.g filmar nanoparticles, nanoscratches på, Etc.

Avläsande ändrad tar prov med den samma spetsen är preciserar, sedan en inryckning är alltid mer bred än resåråterställningen för spetsen tack vare

NTEGRA-Plattform

NTEGRA-plattformen har special planlagts för att integrera olika tekniker för att ge ultimately nya och unika metoder av materiellt testa. Till exempel kan confocal Raman microscopy appliceras för att visualisera spänningen, når nanoindentation och du har nanoscratching (fig.8). Ytbehandla ändring, och undersökning kan vara båda som utförs av samma, instrumenterar.

Figurera 8. Inryckningar och skrapor på ytbehandla av GaAs (a) och avbildar av spänningen erhållande, genom att kartlägga av Raman spectraförskjutning (b, c). Avbilda storleksanpassar: a). μm 80 x 100; b). μm 25 X.25; c). μm 6 x 6.

NTEGRA + Hysitron TriboScope

Något NTEGRA-baserat system kan utrustas med det Hysitron TriboScope nanoindentationsystemet. Det ger kick laddar (upp till 1N) och kan monteras med olika reklamfilmsonder såväl som NTEGRA-baserade Sclerometry. Oskadligt dynamiskt testa och Young kartlägga för modulus kan utföras som väl. Alla funktionslägen av sclerometry - nanoindentationen, nanoscratching och nanotribologyen - kan appliceras in testar med NTEGRA- + Hysitron TriboScope integration.

Akustisk Microscopy för Atom- Styrka (AFAM)

Den huvudsakliga idén bak AFAM är registreringen av AFM-sondsvängningar, när en cantileverspets är i kontakt med svänga tar prov. Samtidigt med akustiskt bildar när du avbildar det topografi, som den göras av kontaktAFM-tekniker. att Kartlägga av den Young modulusen orsakar inte tar prov förstörelse (ingen av inryckningar nor skrapor lämnas på ytbehandla).

AFAM ger korkontrast av att avbilda för hårt, & mjukt tar prov, eftersom kontrast för service för AFM-tekniker (arrangera gradvis att avbilda e.g och tvinga modulering), endast för förhållandevis mjuka material (fig.9, 11).

Figurera 9. Band av lowen & kicken - täthetpolyetylen med olik spänst. Bildläsningen storleksanpassar: μm 47x47.

I vissa fall kan inre non-enhetlighetar visualiseras inom ta provvolymen. Det är möjligheten, därför att det hela prov är ”skakade” med akustiska frekvenser, och den hela volymen är involverad i utvecklingen av sondsvängningarna (fig.10).

Figurera 10. HDD ytbehandlar. Topografi (A) & ljusa AFAM (B) A fodrar i en mitt av AFAMEN avbildar markerar en inre spricka, som inte ses på topografin avbildar. Image storleksanpassar: μm 0.8x0.8.

Figurera 11. Polerade PZT tar prov. Det ses att den bäst kontrasten erhålls med AFAM. Bildläsningen storleksanpassar: μm 4x4.

Atom- StyrkaSpektroskopi

När det är driftigt, kan en ytbehandla vid konventionell AFM-sond, en förvänta ett linjärt beroende av att böja för cantilever och den applicerade styrkan. Detta kunde vara fallet, om ta prov var absolut hård, och den inte förflyttades av sonden. Praktiskt på mjukt tar prov styrka-distansera buktar är non-linjärt. Dess parametrar kan vara van vid beräknar till vilken grad ytbehandla förflyttas, när en särskild styrka appliceras. I sin tur är denna banan till kvantitativa anseende av den Young modulusen (fig.12).

Detta att närma sig är lyckat på mjukt, och mycket mjukt tar prov, därför att fjädrakonstanten av konventionella AFM-cantilevers är förhållandevis liten (vanligt inte mer än 102 N/m). För att studera anmärker sådan subtilt som bosatt celler, och naturliga cellorganelles (fig.13), cantileveren måste vara så mjuka, som möjligheten för att förhindra väsentlighet tar prov deformering. Typisk värderar av fjädrakonstanten i detta fall är 10-10-2-1 N/m.

Figurera 12. Styrka buktar parametrar som används för kvantitativt anseende av resårrekvisita av materiellt. F - ladda; D - cantileverförskjutning; K - cantileveren fjädrar konstant; δ - inryckning; ΔZ - ta prov förskjutning.

Figurera 13. Den Young modulusen som beräknad på en bosatt cell ytbehandlar och på en Petri maträttbotten. Man pekar av cellen ytbehandlar är nästan två gånger så hård, som en annan, fördriver den Petri maträtten är sex beställer av mer hård storlek. Bildläsningen storleksanpassar: μm 25x25

Bordlägga 1. Jämförelse av tekniker

Hårdhet Spänner

Förstörelse

Hårdhet av Tar Prov

Maximat Laddar

Baserat scleronmetry för NTEGRA

0.1-100 GPa

Destruktivt och oskadligt

Hårt & mycket hårt

mN 200

NTEGRA + Hysitron Triboscope

0.1-100 GPa

Destruktivt och oskadligt

Hårt & mycket hårt

1 N

AFAM-Alternativ

10kPa - 10GPa

Oskadligt

Hårt & mjukt

-

AFM

1 kPa - 1 GPa

Desctructive & oskadligt

Mjukt & mycket mjukt

mN 2

Källa: NT-MDT

För mer information på denna källa behaga besök NT-MDT

Ask A Question

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

Leave your feedback
Submit