NanoTest Vantage（微）納米材料力學(xué)性能綜合測試系統(tǒng)

標(biāo)準(zhǔn)配置模塊及技術(shù)指標(biāo)

1. NanoTest Vantage 測試平臺

1.1. 高剛度花崗巖測試平臺，采用線性編碼器的自動(dòng)樣品驅(qū)動(dòng)

1.1.1. 精密移動(dòng)樣品、實(shí)現(xiàn)樣品在顯微鏡和載荷壓頭之間的自動(dòng)切換

1.1.2. X 方向分辨率和移動(dòng)范圍：0.02?m/50mm

1.1.3. Y 方向分辨率和移動(dòng)范圍：0.02?m/400mm

1.1.4. Z 方向分辨率和移動(dòng)范圍：0.02?m/50mm

1.1.5. 樣品厚度：150mm

1.1.6. 用戶能夠同時(shí)放置多個(gè)樣品，樣品之間的高度差可達(dá) 40mm

1.2. 振動(dòng)隔離系統(tǒng)[防震臺]

1.2.1. 共振頻率：0.5 Hz

1.2.2. 全機(jī)械式的、無源系統(tǒng) passive system

1.2.3. 無需壓縮空氣，免維護(hù)

1.3. 環(huán)境控制柜，帶有主動(dòng)溫度控制系統(tǒng)

1.4. 不間斷電源

1.5. 多物鏡光學(xué)顯微鏡]

1.5.1. 高分辨率的金相顯微鏡，配備 4 個(gè)物鏡：

1.5.2. 自動(dòng)轉(zhuǎn)塔實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的放大倍數(shù)之間的切換

1.5.3. 3MP 彩色數(shù)字照相機(jī)

1.5.4. 壓頭-顯微鏡之間自動(dòng)切換

1.5.5. 顯微鏡-壓頭之間的回位精度：0.4?m

1.6. NanoTest NTX4 系統(tǒng)控制器，配備必要的連線和接頭

1.7. Dell 計(jì)算機(jī)：

1.7.1. 2.93 GHz 雙核處理器、2GB RAM、160GB 硬盤或者更好

1.7.2. 兩個(gè) 17 英寸 LCD 平板顯示器

1.7.3. 256mB ATI 雙視頻輸入(DVI/VGA)圖形卡

1.7.4. Dell 技術(shù)支持：3 年隔天現(xiàn)場保修服務(wù)

1.8. Platform 4 軟件包：用于儀器控制、試驗(yàn)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)分析：

1.8.1. 密碼管理、兩級進(jìn)入：

1.8.1.1.標(biāo)準(zhǔn)級別：常規(guī)工作、允許受限制的試驗(yàn)定義

1.8.1.2.管理員級別：可以定義特殊的試驗(yàn)、儀器校準(zhǔn)和設(shè)置

1.8.2. 存盤或者調(diào)出以前的試驗(yàn)設(shè)置用于快速的重復(fù)試驗(yàn)

1.8.3. 可以定義多達(dá) 100 個(gè)試驗(yàn) (每個(gè)試驗(yàn)包含 400 點(diǎn)陣)、試驗(yàn)按序自動(dòng)測試

1.8.4. 所有數(shù)據(jù)是以原始數(shù)據(jù)的格式存盤并用于隨后的試驗(yàn)分析

1.8.5. 記錄試驗(yàn)參數(shù)，并可用于隨后的檢查和編輯

1.8.6. 試驗(yàn)數(shù)據(jù)允許多種文件格式輸出、用于第三方的應(yīng)用

1.8.7. 通過 Micro Materials Ltd (MML)網(wǎng)站實(shí)現(xiàn)免費(fèi)的軟件升級

1.8.8. 允許免費(fèi)從 Micro Materials Ltd (MML)網(wǎng)站下載額外的分析軟件用于遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)分析

2.納米力學(xué)測試錘

2.1. 采用線圈/永磁體的高精度電磁驅(qū)動(dòng)加載系統(tǒng)

2.2. 載荷指標(biāo):

2.2.1. 載荷：500mN

2.2.2. 載荷分辨率：3nN

2.2.3. 典型的噪音水平：<50nN

2.2.4. 最小接觸力：?1 ?N, 用戶根據(jù)不同的樣品通過軟件來設(shè)置為 0

2.3. 位移測量采用校準(zhǔn)的電容位移傳感器

2.4. 位移指標(biāo)：

2.4.1. 位移：20μm 或者 100µm (客戶任選)

2.4.2. 位移分辨率：0.001nm

2.4.3. 典型的位移噪音水平：<0.2nm

2.5. 位移熱漂移速度: 0.004nm/s 或者更好

2.6. 儀器框架剛度：?5x106 N/m

2.7. 熔融 SiO2 標(biāo)準(zhǔn)樣品用于儀器性能監(jiān)測

2.8. 符合 ISO 14577-1，2，3，4 標(biāo)準(zhǔn)； 用戶自己可以對儀器進(jìn)行載荷、深度、金剛石探頭面積函數(shù)和框架柔性等 4 項(xiàng) ISO 14577 規(guī)定的基礎(chǔ)指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)定

3. 微米力學(xué)測試錘 [可以將一臺儀器擴(kuò)展兩臺儀器：可以完成納米力學(xué)和微米力學(xué)測試]

3.1. 采用線圈/永磁體的高精度電磁驅(qū)動(dòng)加載系統(tǒng)

3.2. 微米力學(xué)測試錘/加載頭性安裝在納米力學(xué)測試錘/加載頭旁邊、隨時(shí)可用

3.3. 載荷指標(biāo)：

3.3.1. 載荷：20N

3.3.2. 載荷分辨率：50nN 或 更好

3.3.3. 典型的噪音水平：100nN

3.4. 位移測量采用可追蹤、校準(zhǔn)的平行板電容器

3.5. 位移指標(biāo)：

3.5.1. 位移：100μm

3.5.2. 位移分辨率: 0.005nm

3.6. 熱漂移速率: 0.004nm/s 或更好

3.7. 鋼標(biāo)準(zhǔn)樣品用于儀器的性能監(jiān)測

4. 納米壓痕測試模塊

4.1. MML 軟件自動(dòng)分析程序用于測量：

4.1.1. 硬度

4.1.2. 模量

4.1.3. 硬度和模量 vs（壓入）深度曲線

4.1.4. 長期蠕變

4.1.5. 塑性功和彈性功、塑性指數(shù)

4.1.6. 應(yīng)力/ 應(yīng)變信息

4.1.7. 推出力

4.1.8. 微米柱壓縮力

4.2. 可以獲得并顯示：

4.2.1. 未經(jīng)修正的原始數(shù)據(jù)

4.2.2. 統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)和歸一化的數(shù)據(jù)

4.2.3. 硬度和模量 2D 和 3D 圖

4.3. Berkovich 金剛石壓頭 (更換時(shí)間 <1 分鐘)

4.4. 提供完整的可編譯的加載和卸載速率以及接觸速度

4.5. 控制載荷和深度的試驗(yàn)，可以設(shè)定深度、載荷或者次測試結(jié)束條件等選項(xiàng)。

4.6. 程序加載/卸載軟件模塊允許在同一個(gè)壓入位置執(zhí)行多次的加載/卸載循環(huán)，獲得硬度/模量隨深度的變化信息。

4.7. 壓痕試驗(yàn)采用線性加載速率，可以獲得恒定應(yīng)變速率的壓痕試驗(yàn)。

4.8. 程序可以在一個(gè)或者多個(gè)樣品的位置，定義多達(dá) 100 個(gè)試驗(yàn)，每個(gè)試驗(yàn)包含 400 壓入點(diǎn)陣，試驗(yàn)會在設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)啟動(dòng)、執(zhí)行，因此保證儀器能夠 24 小時(shí)/7 天基礎(chǔ)上的連續(xù)運(yùn)行，獲得的測試能力。

4.9. *兼容低載荷（納米力學(xué)測量）和高載荷（微米力學(xué)測量），實(shí)現(xiàn)二者滿載荷量程的測量。低載荷（納米力學(xué)測量）和高載荷（微米力學(xué)測量）各配備一個(gè)專用的 Berkovich 金剛石壓頭。

四：選件模塊及其技術(shù)指標(biāo)

以下部件可以在初次采購設(shè)備時(shí)一并購買，也可將來升級

5. 納米劃痕和磨損（納米摩擦學(xué)）模塊

5.1. *兼容低載荷（納米力學(xué)測量）和高載荷（微米力學(xué)測量），實(shí)現(xiàn)二者滿載荷量程的測量。

5.2. （納米力學(xué)測量）加載力：500mN。

5.3. 頂端半徑為 5μm 的球形金剛石劃頭(或者其他類型的測試探頭)。

5.4. 劃擦速率范圍：0.1 to 100µm/s。

5.5. 可設(shè)定的載荷變化速率。

5.6. 磨損測試模式允許 “加載”或“卸載”深度 vs 劃擦距離曲線。

5.7. 程序可以在一個(gè)或者多個(gè)樣品的位置，設(shè)定的時(shí)間點(diǎn)自動(dòng)啟動(dòng)、執(zhí)行多次形貌和劃痕試驗(yàn)。

5.8. 預(yù)覽按鈕（preview button）可以在試驗(yàn)設(shè)置時(shí)，調(diào)節(jié)并優(yōu)化掃描速度、掃描長度、加載速率和劃擦載荷。

5.9. 可以獲得并顯示的劃痕數(shù)據(jù)：

5.9.1. 未經(jīng)處理的原始數(shù)據(jù)。

5.9.2. 臨界劃擦載荷。

5.9.3. 載荷/深度 vs 距離曲線。

5.10.摩擦力測量單元：

5.10.1.加載力：200mN。

5.10.2.典型摩擦載荷分辨率：10µN.

5.10.3.掃描長度：10mm.

5.10.4.配有溫度補(bǔ)償傳感器的摩擦力傳感器。

5.10.5.超穩(wěn)定摩擦力測量

5.10.6.可以獲得并顯示的摩擦力摩擦力數(shù)據(jù):

5.10.6.1.表面粗糙度統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

5.10.6.2.摩擦系數(shù) vs 時(shí)間曲線。

6. 納米沖擊和疲勞測試模塊

6.1. 包括如下兩種納米沖擊標(biāo)準(zhǔn)測試方法：

6.1.1. 高周疲勞納米沖擊測試

6.1.2. 擺錘脈沖模式

6.2. 高周疲勞納米沖擊測試可在一點(diǎn)或多點(diǎn)進(jìn)行沖擊測試；包括壓電驅(qū)動(dòng)樣品臺振動(dòng)、信號發(fā)生器、信號擴(kuò)大器和數(shù)據(jù)分析，完成沖擊和接觸疲勞測試。

6.2.1. 壓電驅(qū)動(dòng)樣品振動(dòng)。與壓頭施加的靜載荷的大小，疲勞或沖擊研究有關(guān)

6.2.2. 頻率范圍 500Hz

6.2.3. 振幅 5μm

6.3. 擺錘脈沖模式可定量測量在粘結(jié)失效前的總能量；可用于低周疲勞以獲取材料的韌性。另外，也可完成加速疲勞磨損和動(dòng)態(tài)硬度測試。

6.3.1. 系統(tǒng)用 A/C 螺線管控制擺錘運(yùn)動(dòng)的頻率、振幅和加速度。

6.3.2. 動(dòng)態(tài)硬度測試和納米沖擊的頻率：0.5Hz

6.3.3. 靜態(tài)加載：100mN

6.3.4. 加速距離：36μm [納米沖擊]、90μm [微米沖擊]。

6.4. 可以在單次試驗(yàn)進(jìn)程中預(yù)設(shè)定獲取 100 次試驗(yàn)（每次試驗(yàn)至少包括 100 個(gè)數(shù)據(jù)分析點(diǎn)）。

6.5. 這一測試模塊可用于獲取金屬材料、陶瓷材料、刀具涂層和聚合物的疲勞性能。

6.6. 包括一個(gè)方形金剛石壓頭。

7. 微震磨損模塊

7.1. 往復(fù)的納米抗磨，適用于橫向振蕩，同時(shí)保持恒定的法向力

7.2. 測量參數(shù)：

7.2.1. 傳統(tǒng)的微震磨損

7.2.2. 由微震磨損過渡到小范圍劃動(dòng)摩擦

7.2.3. 單層或多層涂層的連續(xù)磨損機(jī)制

7.3 頻率范圍：5-20Hz

7.4 微震磨損軌跡：5?m

7.5 劃痕軌跡：20 ?m

7.6 載荷范圍：1-500mN（納米力學(xué)測試）

7.7 壓頭為大曲率半徑的球形壓頭（200µm 直徑）

8. DMA 動(dòng)態(tài)力學(xué)性能測量

8.1. 對于存儲模量和損耗模量的測試，壓痕測試會使得彈性系數(shù)和彈性模量的獲取變得復(fù)雜，而彈性系數(shù)和彈性模量是聚合物樣品表面/近表面的能量阻尼性能指示參數(shù)

8.2. 固定在放大器和樣品振動(dòng)系統(tǒng)上以在樣品表面進(jìn)行震動(dòng)，并允許在連續(xù)的基底上進(jìn)行測試

8.3. 振蕩頻率范圍：0.1Hz～250Hz

8.4. 振幅：亞 nm～50nm

8.5. 只與納米力學(xué)測試模塊兼容

9. 500℃高溫樣品控制系統(tǒng)

9.1. 加熱溫度：500?C

9.2. 壓頭和樣品獨(dú)立控溫，壓頭和樣品是等溫接觸，測試過程中沒有熱流

9.3. 溫度控制系統(tǒng)，確保壓頭和樣品接觸前處于熱平衡狀態(tài)

9.4. 配有加熱擋板，以減少對儀器其余部位的熱輻射

9.5. 帶有加熱器的 Berkovich 壓頭

9.6. 測量區(qū)域范圍：16mm x 16mm

9.7. 500 ?C 下位移熱漂移速度：? 0.01 nm/sec.

9.8. 兼容壓痕測試、劃痕測試和沖擊測試模塊.

10. 高溫?cái)U(kuò)展模塊（第二根擺錘）

10.1.針對第二根擺錘的熱輻射擋板

10.2.高溫壓頭一個(gè)

11. 高溫?cái)U(kuò)展模塊（750?C）

11.1.溫控區(qū)間：500°C ～ 750°C

11.2.氮化硼壓頭，獨(dú)立的壓頭加熱器

11.3.水循環(huán)冷卻系統(tǒng)

11.4.只適用于納米力學(xué)測試模塊

11.5.推薦同時(shí)配備氣氛保護(hù)模塊

12. 氣氛保護(hù)

12.1.通入保護(hù)氣體以減少測試環(huán)境中氧或水分的含量

12.2.專門的氣體管路，可以使用 N2 或 Ar

12.3.一套氧檢測器，監(jiān)控測試環(huán)境中的氧含量

13. 液體樣品池

13.1.硼硅酸鹽玻璃液體池和壓頭適配器，保證樣品和壓頭*浸入液體中進(jìn)行測試

13.2.系統(tǒng)自動(dòng)切換進(jìn)行預(yù)存儲的液體校準(zhǔn)

13.3.包括 Berkovich 壓頭。

14. 低溫樣品控制系統(tǒng)

14.1.控溫方式：3 段 Peltier

14.2.溫度范圍：室溫（或者 20） ~ -20?C

14.3.控溫精度：0.15 degC (與溫度有關(guān))

14.4.Peltier 冷卻壓頭，壓頭和樣品是等溫接觸，測試過程中沒有熱流

14.5.低溫樣品臺兼容壓痕、劃痕、磨損、沖擊（樣品振動(dòng)）等。

15. 高溫顯微鏡

15.1.物鏡沿著測試擺錘固定

15.2.標(biāo)準(zhǔn)物鏡配置（6x, 20x），可擴(kuò)展至 5 個(gè)物鏡配置（4x,6x,10x,20x,40x）

15.3.3MP 彩色數(shù)字照相機(jī)

15.4.壓頭-顯微鏡之間自動(dòng)切換

15.5.顯微鏡-壓頭之間的回位精度：0.4?m

16. 單模式原子力顯微鏡（AFM）

16.1.接觸模式：恒力模式，恒高模式，力調(diào)制模式，擴(kuò)展電阻模式。

16.2.掃描模式：前進(jìn)掃描&后退掃描 模式/ 幀向上、向下或連續(xù)模式 / 恒高模式，這些掃描模式同時(shí)

存在于接觸模式和非接觸模式中。

16.3.旋轉(zhuǎn)和傾斜角度：0～360°，硬件 X 和 Y 的斜率補(bǔ)償功能。

16.4.數(shù)據(jù)顯示：用戶可定義的所有通道的輪廓圖和色彩圖

16.5.掃描范圍：

16.6.通過自動(dòng)的自我調(diào)整，使懸臂排成直線。

16.7.自動(dòng)驅(qū)近距離：4.5mm。

16.8.通過雙透鏡系統(tǒng)觀察樣品（頂部和側(cè)面進(jìn)行觀察）

17. 雙模式原子力顯微鏡（AFM）

17.1.接觸模式：恒力模式，恒高模式，力調(diào)制模式，擴(kuò)展電阻模式。

17.2.非接觸模式：恒力模式，恒高模式，相位模式，電磁力模式，靜電力模式

17.3.掃描模式：前進(jìn)掃描&后退掃描 模式/ 幀向上、向下或連續(xù)模式 / 恒高模式，這些掃描模式同時(shí)存在于接觸模式和非接觸模式中。

17.4.譜圖：力-距離，力-電壓，振幅-距離，相位-距離，電流-電壓，電流-距離。

17.5.旋轉(zhuǎn)和傾斜角度：0～360°，硬件 X 和 Y 的斜率補(bǔ)償功能。

17.6.數(shù)據(jù)顯示：用戶可定義的所有通道的輪廓圖和色彩圖

17.7.掃描范圍：

17.8.通過自動(dòng)的自我調(diào)整，使懸臂排成直線

17.9.自動(dòng)驅(qū)近距離：4.5mm。

17.10.通過雙透鏡系統(tǒng)觀察樣品（頂部和側(cè)面進(jìn)行觀察）

17.11.包括彈性系數(shù)測量單元

18. 3D 原位成像

18.1.提供原位 3D 表面成像。

18.2.與高溫樣品臺兼容。

18.3.高精度 X,Y 臺分辨率：2nm。

18.4.分析軟件提供 2D 和 3D 圖、平滑、體積分析、粗糙度分析、表面積分析和很多其他的功能。

18.5.X,Y 掃描范圍：100µm x 100µm。

18.6.X, Y 樣臺分辨率: 2 nm

18.7.閉環(huán)線性：0.03%

18.8.可以 ASCII 文件的方式輸出到第三方圖像分析軟件包。