FT-I04 FEMTO高分辨率納米壓痕儀

FT-I04Femto納米壓痕儀是一種高分辨率的納米力學(xué)測(cè)試系統(tǒng)，能夠在微尺度和納米尺度上準(zhǔn)確量化材料的機(jī)械和摩擦學(xué)特性。作為一個(gè)基于MEMS的納米壓頭，F(xiàn)T-I04使用獲得的 FemtoTools微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）技術(shù)。利用二十多年的創(chuàng)新技術(shù)，該納米壓痕儀具有的分辨率，可重復(fù)性和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。FT-I04毫微微壓痕儀針對(duì)金屬，陶瓷，薄膜和涂層以及更順應(yīng)的微觀結(jié)構(gòu)例如超材料。此外，F(xiàn)T-I04是模塊化的，可以擴(kuò)展其功能，以適應(yīng)各個(gè)研究領(lǐng)域的多功能需求。

典型的應(yīng)用包括使用集成的連續(xù)剛度測(cè)量（CSM）模式對(duì)硬度和彈性模量作為壓痕深度的函數(shù)進(jìn)行量化，以及高分辨率的機(jī)械特性映射。此外，可選模塊還可以進(jìn)行刮擦和磨損測(cè)試，高分辨率掃描探針顯微鏡（SPM）成像以及高溫測(cè)試。

Femto納米壓痕儀具有的本底噪聲（低至500pN的力（保證的真實(shí)世界值）和50pm的位移（保證的真實(shí)世界值）以及相對(duì)較大的200mN和20µm范圍，可以全面研究機(jī)械性能。具有的準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的材料。

系統(tǒng)組件：

① 測(cè)量探頭（可互換）包括：

•遠(yuǎn)程定位器，可在40mm范圍內(nèi)將納米壓痕快速準(zhǔn)確地靠近樣品表面，位置感應(yīng)分辨率為1nm

•壓電掃描儀，用于對(duì)樣品的材料特性進(jìn)行高分辨率，位置控制的納米機(jī)械測(cè)試。它的作用范圍為20µm，并保證本底噪聲小于50pm

•FT-S微力傳感探頭（可互換），具有各種幾何形狀和材料選項(xiàng)，可測(cè)量高達(dá)200mN（FT-S200'000） 和低至500pN（FT-S200的本底噪聲）的力 ）

② 2軸樣品臺(tái)，可在顯微鏡或納米壓頭下準(zhǔn)確定位樣品。該位移臺(tái)的行程范圍為130x130mm，并具有1nm的本底噪聲的閉環(huán)位置控制

③ 可互換的樣品盤(pán)，最多可容納6個(gè)樣品和1個(gè)參考熔融石英樣

④ 高剛度花崗巖測(cè)量架

⑤ 具有同軸照明的高分辨率，自上而下的光學(xué)顯微鏡，用于觀察樣品和輕松選擇壓痕位置

⑥ 隔音和環(huán)境控制外殼

特征：

① 高分辨率納米壓痕具有的可重復(fù)性，可檢測(cè)硬度和模量的最小變化

② 內(nèi)部位置控制的測(cè)量，可直接記錄和定量快速塑性和斷裂事件（可選地，也可以進(jìn)行力控制的測(cè)量）

③ 位移傳感范圍為20µm，保證的本底噪聲小于50pm（精細(xì)模式），噪聲為40mm，1nm的本底噪聲（粗糙模式），覆蓋9個(gè)數(shù)量級(jí)

④ 具有各種幾何形狀和材料的可互換力感測(cè)探頭，可在拉伸和壓縮狀態(tài)下從500pN到200mN的力感測(cè)，覆蓋9級(jí)或以下

⑤ 市場(chǎng)上的納米壓頭，具有動(dòng)態(tài)范圍，具有稱(chēng)重傳感器，共振頻率高達(dá)50kHz，數(shù)據(jù)采集速率為96kHz

⑥ 從超淺深度到常規(guī)納米壓痕的納米壓頭幾何形狀的快速，準(zhǔn)確校準(zhǔn)（區(qū)域功 能校準(zhǔn)）的集成程序

⑦ 表面，劃痕和殘留凹痕的SPM成像可量化表面損傷和變形，例如堆積或下沉

⑧ 結(jié)合使用可選的劃痕測(cè)試模塊和2軸微力傳感探頭，可進(jìn)行高分辨率的納米劃 痕，納米磨損和納米摩擦測(cè)量

⑨ 廣泛的數(shù)據(jù)分析工具，用于數(shù)據(jù)繪制，使用可自定義的擬合和函數(shù)進(jìn)行分析以 及材料特性的提取和可視化

應(yīng)用實(shí)例：

① 納米壓痕

Femto壓痕儀可測(cè)量各種材料的硬度，模量，蠕變，松弛和斷裂韌性，從散裝金屬和陶瓷到水凝膠，薄膜，硬質(zhì)涂層。

Femto壓痕儀具有標(biāo)準(zhǔn)壓痕（ISO 14577）和自動(dòng)程序，可快速校準(zhǔn)針頭形狀。集成的連續(xù)剛度測(cè)量（CSM）模式使機(jī)械測(cè)量成為可能特性作為插入深度的函數(shù)。

② 屬性映射 

為了研究不同樣品，異質(zhì)微觀結(jié) 構(gòu)或界面上機(jī)械性能的變化，Femto壓痕儀具有一個(gè)樣品臺(tái)，其結(jié)合了130x130 mm的范圍和1nm的本底噪聲，可精確，可重復(fù)地瞄準(zhǔn)特定位置 。它還可以高分辨率自動(dòng)繪制機(jī)械性能。

納米壓痕最重要的應(yīng)用是諸如硬度和彈性模量的屬性的測(cè)量和映射。因此，納米壓痕儀最重要的功能是它能夠檢測(cè)這些性質(zhì)的細(xì)微變化，以及可以測(cè)量這些性質(zhì)的空間分辨率。

③ 淺層識(shí)別

Femto壓痕儀可以在200mN的力范圍和20µm的位移范圍內(nèi)進(jìn)行各種測(cè)試。獲得的FemtoTools基于MEMS的力傳感器可提供亞納米級(jí)的本底噪聲，并與精細(xì)定位級(jí)的亞納米級(jí)的本底噪聲相結(jié)合。因此，F(xiàn)emto壓痕儀是在低載荷和淺深度下可重復(fù)，高分辨率壓痕的最終納米壓痕儀。通過(guò)在薄膜，納米復(fù)合材料和納米結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，它可以定量表征納米級(jí)的特性。此外，固有位置控制能夠使用低載荷下的納米壓痕來(lái)表征與位錯(cuò)事件相關(guān)的載荷不連續(xù)性。通常，壓痕在低載荷下遵循赫茲曲線(xiàn)，直到位錯(cuò)的核化及其與點(diǎn)缺陷的相互作用觸發(fā)快速應(yīng)力下降。應(yīng)力降幅度的直接量化使得能夠測(cè)量與納米級(jí)塑性變形機(jī)制相關(guān)的激活體積和能量。

④ 刮痕測(cè)試

Femto壓痕儀可以通過(guò)劃痕測(cè)試模塊進(jìn)行升級(jí)，以實(shí)現(xiàn)納米劃痕和納米磨損測(cè)試以及SPM成像。 將2軸微力傳感探頭的鉆石推過(guò)樣品表面，同時(shí)以給定速度施加傾斜或恒定的法向載荷。 劃痕測(cè)試可提供有關(guān)納米級(jí)摩擦學(xué)性能和破壞機(jī)理的定量見(jiàn)解，包括薄膜的粘附性，摩擦系數(shù)以及材料的劃痕或耐磨性。 此外，高分辨率SPM成像可用于劃痕，磨損或納米壓痕測(cè)試之前和之后的形貌成像。它可以直接顯示測(cè)試前的表面粗糙度以及測(cè)試后的表面變形或損壞

配件：

① FTFT-S微力傳感探針

FemtoTools FT-S微力傳感探頭是一種傳感器，能夠測(cè)量沿傳感器探頭軸的亞微納頓至200毫牛頓的力。 壓縮力和拉力都可以測(cè)量。與該力范圍內(nèi)的其他力感測(cè)系統(tǒng)相比，每個(gè)探頭的一次SI可追蹤的預(yù)校準(zhǔn)與出色的長(zhǎng)期穩(wěn)定性相結(jié)合，可確保顯著更高的測(cè)量精度。 還提供專(zhuān)業(yè)版本，包括2軸微力傳感探頭或加熱。FT-S微力傳感探頭具有各種材料和幾何形狀，包括鉆石Berkovich，立方角，平?jīng)_，楔形，圓錐形等。

② 刮擦測(cè)試模塊

刮擦測(cè)試模塊包括一個(gè)帶有集成壓電掃描儀的可交換樣品臺(tái)。這使得樣品能夠在平面內(nèi)移動(dòng)，同時(shí)施加法向力。 結(jié)合FemtoTools2軸微力傳感探頭，該模塊可進(jìn)行納米壓痕，納米劃痕和納米磨損測(cè)試，以及表面粗糙度，高縱橫比特征和殘留劃痕或凹痕的SPM成像。

③ 高溫模塊

高溫模塊可加熱樣品。 結(jié)合FemtoTools加熱傳感器，可以在各種溫度下對(duì)樣品進(jìn)行等溫線(xiàn)納米力學(xué)測(cè)試。 它不僅可以測(cè)量材料特性隨溫度的變化，而且可以定量研究熱誘導(dǎo)的塑性變形和斷裂機(jī)理的納米尺度變化。

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