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材料用光学显微镜

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NIOS纳米机械测试/原位纳米压痕仪

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NIOS纳米机械测试/原位纳米压痕仪

NIOS纳米机械测试/纳米压痕仪是实现超过30种不同的测量技术的全能系统,涵盖了亚微米和纳米尺度所有类型的物理和机械性能测量。通过NIOS压痕仪控制软件,可以实现高度自动化的测量,允许终端用户配置任何测量方案,无需操作员干预即可执行。这一特性对于材料质量的技术控制特别有用。有了这个新增的功能,NIOS既可以用于研究工作,也可以用于工业应用。

NIOS系列纳米机械测试/纳米压痕仪的模块化设计允许终端用户根据自己的需要配置纳米机械测试机。NIOS纳米机械测试机的配置可包括以下模块: 宽量程纳米压痕仪;光学显微镜;原子力显微镜;扫描纳米机械测试仪;电特性测量;侧向力传感器;原位形貌成像;加热台等。


测量模式和测量方法:

1.机械性能测量:仪器压痕符合ISO 14577;维氏显微硬度测量;具有恒定或可变载荷的硬度测试(通过划痕测量硬度;力光谱学;机械化学纳米;梁和膜的刚度测量;硬度和弹性模量对压痕深度的依赖性;自动测绘的二维和三维硬度和弹性模量分布在面积为50x50mm的表面;通过划痕试验确定附着力;测量液体

2.纳米摩擦测量:载荷作用下的循环表面磨损;在研究表面上进行润滑脂的纳米摩擦学试验

3.光学显微测量:纳米力学测试领域的选择;对象尺寸测量和高精度定位

4.原位扫描模式:用控制负载或压痕深度测量电流-电压特性;纳米力学测试中的电流扩展测量

5.原子力显微测量:接触原子力显微镜(AFM);振动(半接触)原子力显微镜(VAFM);扫描隧道显微镜(STM);高磁场显微镜(M-AFM);电导率和电势显微镜(E-AFM);力调制(FM-AFM);横向力显微镜(LF-AFM);粘滞力显微镜(V-AFM);粘附原子力显微镜(AD-AFM);光刻技术模式(AFM-LIT);根据残余压印测量硬度;对二维和三维地表起伏度图像的粗糙度参数进行了扩展计算


可测量的特征参数:压印硬度(显微硬度);压痕硬度(纳米硬度);弹性模量(折算杨氏模量);弹性恢复系数;附着力;涂膜厚度;机械性能的映射;机械性能与深度;力学性能vs三坐标(层析成像);微结构刚度和位移;断裂阻力;耐用性;线性磨损强度;摩擦系数;刮伤时的侧向力;表面形貌;粗糙度参数;原位电压特性;电阻系数


应用领域:

材料科学,材料研究和工程:纳米相与复合材料;超分散硬质合金;新型硬、超硬材料;结构纳米材料:合金,复合材料,陶瓷;薄膜和涂层;碳纳米材料和纤维

能源:用于核能的纳米材料;涡轮叶片涂层

仪器工程:新型半导体材料;光学组件;微型和纳米机电系统(MEMS和NEMS);用于夜视设备的微通道板;存储设备(如硬盘驱动器);纳米光刻

医学:牙科的新材料;纳米材料植入物;生物活性涂层;支架

汽车、飞机制造;空间研究和机械工程:新型结构和功能纳米材料;机械部件耐磨涂层;刀具涂层;硬质合金刀具质量控制;金刚石及金刚石粉

计量:利用三轴激光干涉术测量纳米尺度的线性尺寸

包装:塑料制品的保护涂层;玻璃和金属装饰和功能涂层

教育:纳米压痕和扫描探针显微镜实验室课程及高级研究



                          紧凑型                                                     标准型                                                        增强型


NIOS系列纳米机械测试/纳米机械测试器有三个平台可供选择:紧凑型,标准型,增强型。根据所选平台的大小,该设备可能包括以下三个测量模块中的一个、两个:

  • 宽量程纳米压痕仪

  • 扫描纳米机械测试仪

  • 原子力显微镜

  • 光学显微镜


对NIOS标准仪器进行特殊修改后,可以配置三轴外差干涉仪,用于线性位移纳米测量。根据平台的类型,可以增加附加选项,如侧向力传感器、加热台、高负载选项、声发射传感器、往复式磨损模块等。


1. 宽量程纳米压痕模块

宽量程或仪表化的纳米压头模块是设计用来测量各种材料的机械性能使用广泛的应用载荷和深度。应用范围从足够硬的材料(蓝宝石和更硬的)到相当软的聚合物材料、塑料和某些种类的橡胶。这种对不同类型的材料进行测量的能力是由轴的大位移范围和加载应用方法提供的。该模块还用于耐磨性测试和划痕测试,可用于机械性能和粘接性能测试。使用侧向力传感器可以测量侧向力和摩擦系数。


工作模式和方法:

仪器压痕符合ISO 14577

维氏硬度测量

恒载或变载划痕试验(通过划痕测量硬度)

动态刚度的测量

梁和膜的刚度测量

硬度和弹性模量对压痕深度的依赖性

自动测绘的二维和三维硬度和弹性模量分布在面积为50x50mm的表面

用划痕法表征附着力

测量液体附加选项的负载高达30 N


技术数据:

压痕模块有4种基本工作模式:

 

左图:不同工种模式下力和工作距离关系                                                                                                               右图:压痕部分卸载时的载荷位移曲线。红色曲线:熔融石英,黑色曲线:钢


2. 光学显微测量模块

ccd相机的单变焦视频显微镜。该显微镜用于选择AFM和宽量程纳米压头/扫描纳米力学测试模块的测量位置。它也用于测量压痕印记、微量元素、金属内微晶体、复合材料、粉末颗粒、电子板路径、MEMS等的尺寸。


工作模式和方法:

根据残余压印面积或划痕宽度测量硬度

裂纹分析(断裂韧性)

粒度分析

粒度分布函数

附加功能:

自动对焦
自动视场缩放
照明谬误修正