iNano纳米压痕仪

iNano

iNano®纳米压痕仪使测量薄膜、涂层和小体积材料变得更简单。准确、灵活、用户友好的仪器可以进行多样的纳米材料力学测试,包括压痕、硬度、划痕和通用的纳米尺度测试。大范围的力和位移动态测量范围允许对从软聚合物到金属的材料进行精确和可重复的测试。 模块选项可以适配各种应用:材料性能分布图、特定频率的测试、划痕和磨损测试以及高温测试。iNano纳米压痕仪拥有一整套可扩展的测试选项,包括样品加热、连续刚度测量、NanoBlitz 3D/4D性能分布图和远程视频选项。

 

iNano纳米压痕仪采用了用于执行纳米压痕和通用纳米机械测试的InForce 50作动器。InForce 50的50 mN力和50µm位移范围允许该系统执行广泛的测试。InView 软件包灵活、现代,让用户轻松进行纳米尺度测试。iNano是一个紧凑的平台,内置有高速InQuest控制器和隔振机架。可以测试各种材料和装置,包括金属、陶瓷、复合材料、薄膜、涂层、聚合物、生物物质和凝胶。

特征

InForce 50作动器用于电容位移测量和电磁力驱动,具有可互换的压头

独特的软件集成压头校准系统,精确的压头校准

Inquest高速电子控制器,具有100kHz数据采集速率和20µs时间常数

XY移动系统带有易于安装的磁性样品架

具有数字变焦功能的集成显微镜,可获得精确的压痕定位

ISO 14577和标准化测试方法

包含RunTest、ReviewData、InFocus报告、 InView University 在线培训和InView移动应用程序的InView软件包



工业

大学、研究实验室和研究所

半导体和封装行业

聚合物和塑料

MEMS:微机电系统/纳米尺度通用测试

陶瓷和玻璃

金属和合金

药品

涂料和油漆

聚合物制造

复合材料

电池和储能

 

 

 

 

应用

硬度和模量测量(Oliver-Pharr)

材料力学性能分布图

ISO 14577硬度测试

聚合物损耗因子

高温纳米压痕测试

 

 

 

 

连续刚度测量(CSM)

连续刚度测量用于量化测定动态材料特性,例如应变速率效应和频率相关特性。CSM技术在压痕过程中控制压头振荡,以测量样品性能随深度、荷载、时间或频率的变化。该选项默认进行恒应变速率测试,测量硬度和模量随深度或载荷的变化,这是学术界和工业界最常用的测试方法。CSM 还可用于其它高级测试选项,包括 ProbeDMA™ 选项以测量存储模量和损耗模量,以及AccuFilm™选项以获得不受衬底影响的薄膜性能。CSM 功能集成在 InQuest 控制器和 InView 软件中,使用极为简便,且确保数据质量。

 

300°C 样品加热

300°C 样品加热选项使用准密闭腔室装载样品,均匀加热的同时进行力学测试,InForce 1000或InForce 50作动器均可使用。该选项包括高精度温度控制系统、惰性气体保护系统以减少氧化、冷却系统以移除余热。ProbeDMA、AccuFilm、NanoBlitz和CSM功能均与样品加热选项兼容。

NanoBlitz 3D

NanoBlitz 3D可以采用InForce 50/InForce1000作动器和玻式压头,获得杨氏模量较高 (>3GPa)的材料的纳米力学特性3D图。NanoBlitz 3D每个压痕时间小于1s,单次测试可包含多达100,000个压痕点(300×300阵列),获得每个压痕点在特定载荷下的杨氏模量(E)、硬度(H)和接触刚度(S)。大量的测试数据能够提高统计的准确性。统计直方图可以呈现样品中的多个物相或材料组分。NanoBlitz 3D方法包还包含可视化软件和数据处理功能。

NanoBlitz 4D

NanoBlitz 4D可以采用InForce 50/InForce1000作动器和玻式压头,获得较低杨氏模量/硬度以及较高杨氏模量 (>3GPa)的材料的纳米力学特性4D图。NanoBlitz 4D每个压痕仅需5-10秒,单次测试可包含多达10,000个压痕点(100×100阵列),获得每个压痕点的杨氏模量(E)、硬度(H)和接触刚度(S)等随深度的变化。NanoBlitz 4D 采用恒应变率方法。其软件包还包含可视化软件和数据处理功能。

AccuFilm™ 薄膜方法包

AccuFilm™薄膜方法包提供基于Hay-Crawford模型的InView测试方法,其采用连续刚度测量(CSM)获得不受衬底影响的薄膜材料性能。AccuFilm™能够修正薄膜力学性能测量中衬底的影响,其应用既包括“硬膜软基底”,也包括“软膜硬基底”的情况。

ProbeDMA™聚合物方法包

聚合物方法包可以测量聚合物的复模量随频率的变化。该方法包中包括平压头、粘弹性标样和评估材料粘弹性的测试方法。该技术可以有效表征纳米尺度聚合物和聚合物薄膜,填补传统的动态力学分析(DMA)测试仪在此领域的空白。

Biomaterials生物材料方法包

生物材料方法包基于连续刚度测量(CSM)技术,可以测量剪切模量低至1kPa的生物材料的复模量。该方法包中包括一个平压头和评估材料粘弹性的测试方法。该技术可以有效表征小尺寸生物材料,填补传统的流变仪在此领域的空白。

划痕和磨损测试方法包

划痕测试中,在压头上施加恒定或线性变大的载荷,并使其以设定速度在样品表面划过。划痕测试可以表征多样的材料体系,例如薄膜、脆性陶瓷和聚合物等。

DataBurst

对于配有InView软件和InQuest控制器的系统,DataBurst选项容许以大于1kHz的速率记录位移数据,用于测量阶跃载荷响应、位移突进(pop-in)和其它瞬时事件。配备了“用户方法开发”选项的iMicro系统,也可以修改方法以启用DataBurst。

InView的“用户方法开发”选项

InView提供一个功能极为强大且直观的实验脚本编辑平台,可用于设计新颖或复杂的实验。KLA独家提供该选项,使用配备该选项的iMicro,经验丰富的用户几乎可以设计和运行任何小尺度力学测试。

主动减震系统以及一体式机柜

可选高性能主动减震系统,凭借其内置防震装置,为 iMicro 纳米压痕仪提供额外减震。该系统易于安装,可在所有六个自由度上减少震动,且无需调试。一体式模组托架将所有模组集成在一处,方便使用。

True Test I-V测试

iMicro 纳米压痕仪的True Test I-V选项通过InView软件控制,包含精密的电流/电压源表、经过压头的导电通路以及导电压头。该设计确保用户能够对样品施加特定电压、测量通过压头的电流,并同时操作InForce 50/InForce 1000作动器进行力学测试。

线性光学编码器(LOE)

iMicro的线性光学编码器选项集成在X和Y移动台中,可以提高测试过程的定位精度和速度。

压头和校准样品

ZInForce 50、InForce 1000和Gemini作动器使用统一规格的压头。有多种尖锐的压头可供选择,例如玻式(Berkovich)、立方角(cube corner)和维氏(Vickers)压头,还可提供平压头、球形压头和其它几何形状的压头。整个产品系列均提供标准样品和校准标准。

■远程视频选项

除了现有的显微镜物镜之外,远程视频选项还在iNano腔室内提供了两个视角。 第一个安装的支架专门关注测试过程中的压痕仪压头,此设置非常适合于柔性和软材料。 第二个支架安装在机架上,用于在测试设置期间观察样品和显微镜物镜。 标准显微镜物镜和USB摄像头之间的视图切换由软件控制。

硬度和模量测量(基于 Oliver-Pharr 模型)

力学性能表征在薄膜的制造和工艺控制中至关重要,其中包括汽车工业中的涂层质量控制,以及半导体制造中前段和后段的工艺控制。 iMicro纳米压痕仪能够测量从超软凝胶到硬质涂层的各种材料的硬度和模量。高效地评估材料性能,保证了在生产线上进行有效的质量管控。

快速材料力学性能成像

对于包括复合材料在内的许多材料而言,不同区域之间的力学性能可能存在很大差异。iMicro的样品台在X轴和Y轴方向上能够分别移动100mm,且其在Z轴方向上能够移动25mm,因此可以测试尺寸大且高度不同的样品。使用NanoBlitz功能选项进行材料表面和断层力学性能成像,可以快速获得各种被测力学性能的彩色分布图。

 

ISO 14577 硬度测试

iMicro 纳米压痕仪内置预先编写的 ISO 14577 测试方法,其依据 ISO 14577 标准测量材料硬度。该测试方法可以自动测量并输出杨氏模量、纳米压痕硬度、维氏硬度和归一化压痕功。

 

聚合物损耗因子、储存模量和损耗模量

iMicro 纳米压痕仪能够测量超软材料(包括粘弹性聚合物)的损耗因子、储存模量和损耗模量。储存模量、损耗模量和损耗因子是粘弹性聚合物的重要性能,因为作用到此类材料上的能量以弹性能的形式储存或以热量的形式耗散。上述指标即用于衡量材料中的能量储存和耗散情况。

高温纳米压痕测试

高温纳米压痕对于表征热应力作用下的材料性能至关重要,在定量研究热机械加工过程中的失效机理时更是如此。在不同温度下进行力学测试,不仅可以研究材料受热时的性能变化,还可以量化研究材料的塑性转变,这在纳米尺度上并非易事。

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