作为世界上第一台基于MEMS技术的纳米压痕仪,FT-I04使用获得专利的FemtoTools微机电系统(MEMS)技术。基于二十多年的创新,FT-I04纳米压痕仪具有无与伦比的分辨率、可重复性和动态稳定性。
FT-I04专门针对金属、陶瓷、聚合物、薄膜和涂层等材料的力学性能测试进行了优化。结合可选的测试模块,FT-I04可以扩 展其功能以适应各种研究领域的多功能要求。典型应用包括使 用连续刚度法(CSM)纳米压痕测量硬度、弹性模量随压入深度的变化关系,以及通过高通量的纳米压痕映射(每个CSM压痕不超 过1秒)来得到力学性能的分布云图。此外,结合可选的测试模 块,FT-I04还可实现划痕、磨损测试、表面形貌扫描(SPM)和 高温下的纳米力学测试。
通过低至0.5nN的载荷背景噪音(真实环境下的保证值)和低至 0.05nm的位移背景噪音(真实环境下的保证值),以及高达2N的力学测量范围,FT-I04纳米压痕仪能够以前所未有的准确性和可 重复性来全面研究材料的多尺度力学行为。
仪器构造
可更换的测量模块,包括:
a. Z轴纳米定位平台,可在40mm的范围内快速、精准地将纳米压痕压头趋近样品表面,真实环境下的背景噪声 低于1nm
b. 压电扫描仪,用于高分辨率、真正位移控制的纳米力学测试。其连续移动范围为20µm,真实环境下的背景噪声低于0.05nm
c. 可由用户轻松更换的FT-S系列微力传感器,具有多种量程、压头尺寸和材料选项,可实现不同范围的载荷 测试。测量范围高达2N(FT-S2’000’000),真实环境下的背景噪声小于0.5nN(FT-S200)
双轴纳米样品台,用于样品的精确定位。该样品台提供130x130mm的行程范围,能实现背景噪音小于1nm的高精 度闭环位置控制可更换的样品架
可同时容纳6个测试样品和1个熔融石英参考样品
高刚度花岗岩测量框架
高分辨率光学显微镜,具有同轴照明功能,可观察样品并轻松选择压痕位置,可选5倍、10倍、20倍或50倍物镜
环境屏蔽和控制罩,用于隔音和环境控制
高分辨率和无与伦比重复性的纳米压痕测试,可检测硬度和模量的细微变化
本征的位移控制模式,可直接记录和量化样品中的快速塑性变形和断裂事件(也可选择力 控制模式或应变速率控制模式)
涵盖了9个数量级的位移测量范围,包括精细模式下20μm的位移测量范围和低于0.05nm的 背景噪声,以及长程模式下40mm的测量范围和低于1nm的噪声
涵盖了10个数量级的载荷测量范围,通过可轻松更换的力传感器能实现从0.5nN到2N的载 荷测量,具有多种压头尺寸和材料选项
刚度最高的纳米压痕仪,具有最高的动态范围,测量元件的谐振频率高达100kHz,数据采 集频率高达96kHz
最快的动态测试速度,能在1秒内完成单点CSM纳米压痕的测量,单次测量面积可高达 120mmx60m
可选的划痕测试模块,可进行高分辨率纳米划痕、纳米磨损和纳米摩擦测试,以及表面形 貌扫描(SPM)
可选的高温测试模块,结合具有独立压头加热功能的力传感器,可在惰性气体保护下进行 高温等温纳米力学测试
强大的力学测试和数据分析软件,自带多种测试参数模板,具有可定制的数据拟合和函数 计算功能,能一键生成硬度、模量等力学性能的云图和对大数进行聚类分析
基于MEMS技术的纳米压痕
FT-I04纳米压痕仪是一款基于微机 电系统(MEMS)技术的高分辨率纳 米压痕仪。
传统的纳米压痕采用机加工和组装 制造的力测量元件,FemtoTools则 使用半导体制造技术,从单晶硅片 中加工出整个力传感器。这种方法 克服了传统技术的局限性,能够制 造出更小和更精密的结构,使FT-S 系列力传感器具有更高的灵敏度、 分辨率和可重复性。
此外,得益于MEMS传感元件的小 体积,其质量比传统力传感器低 几个数量级。结合其结构的高刚 度,FT-S微力传感器能够提供高达 100kHz的谐振频率。因此,它能有 效测量快速事件或进行高频疲劳或 循环测试。
测量模块 | |
测量原理 | 测量原理 |
载荷 | |
量程 | 2000 mN |
背景噪音(10Hz) | 500 pN |
数字分辨率 | 0.5 pN |
采样频率 | 96 kHz |
位移 | |
量程(长程模式) | 40 mm |
长程模式下背景噪音(10Hz) | 1 rm |
量程(精细模式) | 20 um |
精细模式下背景噪音(10Hz) | 50 pm |
数字分辨率 | 0.05 pm |
采样频率 | 96 kHz |
样品台 | |
移动范围 | 130 x130 mm |
背景噪音(10 Hz) | 1 nm |
显微镜 | |
相机 | 500万像素CN08传感器 |
物镜 | 5x,10x.20x。50x |
聚焦控制 | 电动 |
同轴光源 | 可调节LED光源 |