Nanomechanische Tester

 

Der Nano-Indenter G200 ist ein vielseitiges, flexibles und anwenderfreundliches Instrument für nanoskalige mechanische Tests. Der elektormagnetische Antrieb garantiert einen bisher unerreichten dynamischen Kraft-/Auslenkungsbereich, welcher die Messung der Deformationen über 6 Größenordnungen erlaubt, vom nm- bis in den mm-Bereich.

Die Express-Test-Option ermöglicht extrem schnelle, hochgenaue Nanoindentationen innerhalb einer Sekunde pro Messposition. Eine Laserheizung hält die Messspitze und Probe auf exakt gleicher Temperatur, wodurch nahezu driftfreie hochgenaue Messungen möglich werden, die mit einer herkömmlichen Probenheizung nicht realisierbar sind.

Mögliche Anwendungsfelder sind Halbleiter, Dünnschichten, MEMS, Hartschichten wie z.B. DLC (Diamond Like Carbon), Kompositmaterialien, Fasern, Polymere, Metalle, Keramiken oder Biomaterialien.

 

Merkmale

  • Verlässliche und wiederholgenaue Messergebnisse, ISO 14577- und ASTM 2546-konform
  • Elektromagnetische Aktoren für einen beispiellos hohen dynamischen Last- und Indentationsbereich
  • Konfigurierbar und automatisierbar für optimierte Routine-Tests oder neuartige Anwendungen
  • Dynamische Charakterisierung der Indenttiefe mittels Continuous Stiffness Measurement (CSM) Option
  • Intuitive Software mit Echtzeit-Experiment-Kontrolle und einfacher Einrichtung eigener Test-Protokolle

 

 

Optionen

 

Neuer, verbesserter Dynamischer Kontaktmodus (DCM II)

Das neue Dynamische Kontaktmodul II (DCM II) bietet die gleiche Performance wie die ursprüngliche DCM Option, plus zusätzlicher Vorteile wie etwa der 3x höheren Maximallast, einen größeren Indenterverfahrbereich, sowie einen einfachen Spitzenwechsel, welcher den schnellen Ein- und Ausbau experiment-spezifischer Spitzen ermöglicht.

Als volldynamischer Indenterkopf für die Charakterisierung mechanischer Eigenschaften mit extrem niedriger Last erweitert der DCM II den Bereich der Indentations-Experimente bis hin zum Oberflächenkontaktniveau. Mit dieser Option können Forscher nicht nur die ersten Nanometer einer Vertiefung in die Oberfläche eines Materials untersuchen, sondern auch die Vorkontaktmechanik. Der Messkopf besitzt das geringste Rauschniveau und gewährleistet somit die bestmögliche Indenter-Auflösung.

  • 3x höhere Maximalkraft
  • Einfacher, schneller Spitzenwechsel
  • Erweitert den Einsatzbereich möglicher Indentations-Experimente

Continuous Stiffness Measurement

Die Continuous Stiffness Measurement (CSM) Technik kann sowohl mit dem XP- als auch mit dem DCM II-Messkopf genutzt werden. Dazu wird der Mess-Spitze während der Indentation eine Schwingung mit sehr kleiner Kraft-Amplitude aufgeprägt. So lassen sich sowohl der initiale Kontakt mit der Oberfläche, als auch E-Modul und Härte als Funktion der Eindringtiefe oder Frequenz bestimmen. Mit der konventionellen Methode wären dazu mehrere Zehn bis Hundert einzelne Indentationen nötig.

Hochlast-Modul 

Die „High Load“ Option erlaubt das Aufbringen von Kräften von bis zu 10N, wodurch die vollständige mechanische Charakterisierung auch harter Materialien wie Keramiken, Massivmetallen und Verbundwerkstoffen möglich wird. Die extrem hohe Auflösung im Bereich kleiner Kräfte wird dabei nicht beeinträchtigt.

Lateralkraft-Messung (LFM)

Die LFM-Option wird zusammen mit dem Standard-XP-Kopf verwendet und bietet eine dreidimensionale quantitative Analyse für Kratztests, Verschleißtests und MEMS-Untersuchungen. Diese Option aktiviert die Kraftdetektion in X- und Y-Richtung, um Scherkräfte zu untersuchen. Tribologische Studien verwenden das LFM zur Bestimmung der kritischen Last und des Reibungskoeffizienten über die Kratzlänge.

Probenheizung

Die Standard-Probenheizung des Nanoindenters G200 ist kompatibel mit dem XP-Messkopf. Sie ermöglicht die Untersuchungen von Proben während des Aufheizens im Bereich von Raumtemperatur bis 350C. Um verlässliche Daten zu garantieren, kompensiert die Software die thermische Drift während des Aufheizvorganges.

Laser-Probenheizung

Die Laser-Probenheizung für den Nano Indenter G200 verwendet einen präzisen Hochleistungsdiodenlaser, um sowohl die Probe als auch die Messspitze gleichzeitig zu erhitzen. Damit wird es möglich, nanomechanische Eigenschaften bei genau kontrollierten Temperaturen zu messen und Proben unter hochdynamischen Temperaturbedingungen zu testen. Dadurch, dass Spitze und Probe auf gleicher Temperatur gehalten werden, können kontinuierliche Hochtemperatur-Steifigkeitsmessungen (CSM) mit außergewöhnlicher Präzision durchgeführt werden.

Die Zuverlässigkeit der Daten wird durch eine Kompensation der mit dem  Heizvorgang einhergehenden Drift erreicht. Während der Messung können Proben mit verschiedenen Gasen beaufschlagt werden, um beispielsweise Kontamination oder Oxidation zu vermeiden.

  • Großer Temperaturbereich bis 500 °C
  • Ultraschnelles Erhitzen und Abkühlen
  • Minimiert die thermische Drift
  • Einfache, bequeme Bedienung
  • Möglichkeit, Proben mit verschiedenen Gasen zu spülen, um Kontamination und Oxidation zu vermeiden

Express Test

Der Express-Test wurde exklusiv zur Verwendung mit den Nanoindenter-Köpfen G200 DCM II & XP entwickelt und ermöglicht die Durchführung von bis zu 100 Indentationen an 100 verschiedenen Positionen innerhalb von 100 Sekunden. Diese Option ist ideal für Anwendungen mit Metallen, Gläsern, Keramiken, Strukturpolymeren, Dünnschichten und Low-k-Materialien. Die thermische Drift ist dank der sehr hohen Mess-Geschwindigkeit vernachlässigbar. Die Option erzeugt innerhalb von Minuten eine Flächenfunktionskalibrierung und erzeugt automatisch Histogramme.

  • Ultraschnelle, preisgekrönte instrumentierte Indentation
  • Kompatibel mit allen DCM II & XP-Köpfen
  • Kraft- oder Eindringtiefenkontrollierte Indentationen
  • Schnelle Bestimmung des E-Moduls & der Härte
  • Erzeugt quantitative Karten der mechanischen Eigenschaften

 

Verbrauchsmaterialien

Eine große Auswahl an hochpräzisen Nanoindenter-Spitzen garantiert zuverlässige Daten für die Forschung.

NanoVision StageYoung’s modulus and hardness of Ti as a function of Temperature.Scan of a 1200nm deep indent in silicaThe NanoVision option is used to probe the surface of a sample, generating a 3D map of the surface.Load-/Displacement curve on fused silica sample.Indentation on 300nm diameter structure, scan bei NanoVisionFour indents on a single red blood cellDisplacement at constant load, F = 570 mN(Left) Surface of a Lithium/polymer battery cathode; grid identifies indentation sites. (Right) Express Test modulus, in GPa. Testing via DCM II and Nanovision (1 indent/sec).
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