纳米力学测试系统

Hysitron PI 89用于SEM的纳米压痕仪
  • 产品品牌: 布鲁克 Bruker
  • 产品产地: 德国
  • 应用领域: 半导体、光学、汽车、船舶、航空、航天、数据存储、内燃机制造、生物医药、高分子材料等（覆盖聚合物材料、无机非金属材料、金属材料和生物材料等）
  • 产品简介: 用于SEM的纳米压痕仪------稳定,精确和模块化的原位SEM纳米力学测试设备

Hysitron PI 89 扫描电镜联用纳米压痕仪

The Hysitron PI 89 扫描电镜联用纳米压痕仪利用扫描电子显微镜（SEM、FIB/SEM）的卓越成像能力，可以在成像的同时进行定量纳米力学测试。这套全新系统搭载 Bruker 领先的电容传感技术，继承了引领市场的第一批商业化原位 SEM 纳米力学平台的优良功能。该系统可实现包括纳米压痕、拉伸、微柱压缩、微球压缩、悬臂弯曲、断裂、疲劳、动态测试和力学性能成像等功能。

一、亮点

1）无以伦比------控制和性能

具有固有的位移控制，位移范围从<1nm to 150µm，业界领先的力范围从<1µN to 3.5N，和78kHz的反馈速率和39kHz的数据采集速率，从而记录各种瞬态事件。

2）创新------样品台技术

通过一个线性编码器和两种旋转/倾斜台配置实现可靠的和可重复的准确样品定位、性质成像、原位FIB加工和包括EBSD, EDS, BSE, and TKD在内的分析成像。

3）多功能------模块化设计

支持几乎所有的原位测试技术和选项，包括高温、纳米摩擦、电表征、纳米动态力学、压转拉测试、直接拉伸、高应变率测试和扫描探针原位成像等。

二、特点

1）先进性能和功能

旋转/倾斜样品台配置

新一代设计具有两种旋转/倾斜样品台配置。额外的线性样品台实现样品与传感器之间的快速和简便定位。

Hysitron PI 89的紧凑设计允许最大的样品台倾斜，以及测试时成像的最小工作距离。PI 89为研究者提供了比竞争产品更广阔的适用性和性能：

       * 重新设计的结构增加适用性和易用性

       * 1 nm精度的线性编码器实现更大范围下更好的自动测试定位重复性

       * 更高的框架刚度(~0.9 x 106 N/m)提供测试过程更好的稳定性

        *两种旋转/倾斜模式实现成像、FIB加工、以及各种探测器的联用，包括EDS， CBD，EBSD，and TKD等。

2）固有位移控制

Hysitron PI 89利用布鲁克先进的亚纳米尺度传感器和压电力驱动结构实现真正的位移控制和载荷控制测试：

    * 在固有位移控制模式中，压电驱动器实现预设位移率的位移控制，同时力传感器测力。

    * 在真载荷控制模式下，力传感器直接通过静电力加载，同时通过三板电容测量位移。

    * 传感器的超低电流设计使得温漂最小化，实现无比灵敏的载荷和位移测量。

3）与SEM成像和其它性能成像同步的原位力学测试

Hysitron PI 89获得的原位力学测试结果与SEM成像同步且并列显示。这使得用户能观察到缺陷、应变、热/电刺激对于工程材料性能、寿命和耐久性从纳米到微米尺度的影响。这种同步实现更多的分析：

*旋转/倾斜样品台实现EBSD和力学性能成像联用

*能在力学性能测试前、后直接进行FIB加工，而无需转换腔体

三、选件和配件

The Hysitron PI 89的模块化设计支持几乎所有的创新原位测试技术。两套旋转/倾斜样品台设计实现高级成像功能和FIB加工。

1） XPM------定量、超高速机械性能映射；

2）SEM 和 TEM 加热------直接测量和观察热启动材料转化；

3）原位纳米划痕模块------具有同时法线和横向力感应的高分辨率测量；

4） 纳米动态力学模式------施加振荡力，持续测量粘弹性和疲劳特性，作为接触深度、频率和时间的函数；

5）电气特性模块（ECM）------在纳米压痕、压缩或拉伸加载期间同时进行原位电气和机械测量；

6）Tribo iQ ------功能齐全的数据处理、分析、绘图和报告软件；

7）压转拉装置------专为纳米线和独立薄膜而设计；

8）直接拉-拉伸测试------提供完整的应力应变曲线、杨氏模量、屈服强度、工作硬化等；

   9）兼容TKD和STEM------提供电子透明样品的分析成像；

 10）原位SPM成像------基于力反馈的样品表面的地形成像。



四、相关图片



1）从SEM获得的视频采集实现实时观察和与力学测试直接对应。样品由Professor Steven Nutt, University of Southern California惠赠

 

2）Ceramic matrix composite modulus map composed of 400 measurements in 67 seconds (left). Ceramic matrix composite modulus distribution statistics (right)

 

3）在室温（左上）和 800℃（右上）环境中粘结涂层柱子压缩后的形貌。在室温下测试的柱子中可以清楚地看到穿晶破裂，而在高温下才出现晶间破裂。应力应变曲线（下图）表明在室温下有较大的应变硬化，而在较高的温度下更为有限

 

4）在倾斜的法向载荷划痕测试期间记录的法向和横向力数据（上图），以及显示变形和失效各个阶段的SEM同步视频的图像（下图）：（A）两对垂直于划痕路径的裂纹；（B）分层事件和探针前方的可见弯曲；（C）分层区域的剥落/弹出；和（D）探针到达第一个剥落区域远端产生的第二次剥落/分层事件