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G200
Nano Indenter® G200
Nano Indenter G200 是一款靈活、全面、精確的力學測試平台。是業內唯一完全符合 ISO-14577、ASTME2546-07、GB/T22458-2008、GB/25898-2010 等所有國家標準的納米力學測試系統。
Nano Indenter G200 出自全球第一家納米壓痕測試設備的誕生地，是全球納米壓痕理論研究領域理和實踐應用研究領域的代表人物Warre Oliver 的最傑出代表作。
全球最精密最自動化的納米力學測量系統
各式測量
Ni3Al的尺度效應研究 | |
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三點彎曲測試 | |
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鋰電池力學測試 | |
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MEMs测试 | |
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各式測量
硬度測量/彈性模量測量 接觸剛度測量 斷裂韌性測量
蠕變行為測量 應變率效應測量 相變測量
應力-應變曲線測量 微機構彎曲測量 儲存模量測量
損耗模量測量 阻尼計算 沖擊疲勞特性研究
摩擦力測量 摩擦系數計算 附著力測量
蠕變行為測量 應變率效應測量 相變測量
應力-應變曲線測量 微機構彎曲測量 儲存模量測量
損耗模量測量 阻尼計算 沖擊疲勞特性研究
摩擦力測量 摩擦系數計算 附著力測量
磨損量計算 損耗面積計算 磨損成像功能
劃痕硬度計算 定量表面形貌測量 靜態壓痕功能
動態壓痕功能 連續剛度測量功能 摩擦磨損功能
高精度定位功能 原位成像功能 快速壓痕測量功能
環境控制下測量功能 IV 線測量 溶液條件下測量功能
劃痕硬度計算 定量表面形貌測量 靜態壓痕功能
動態壓痕功能 連續剛度測量功能 摩擦磨損功能
高精度定位功能 原位成像功能 快速壓痕測量功能
環境控制下測量功能 IV 線測量 溶液條件下測量功能
變溫條件下測量功能
G200X
新一代原位奈米力學測試系統
Nano Indenter® G200X
特點和優勢
Nano Indenter® G200X
特點和優勢
– 廣受讚譽的高速測試選項可以和所有G200系列型納米壓痕儀配合使用, 包括IF1000、IF50、XP 、HL模塊以及樣品台
– 快速進行面積函數和框架剛度校對
– 精確和可重覆的結果, 完全符合 ISO14577 標準
– 通過電磁驅動, 可在無與倫比的範圍內連續調整加載力和位移
– 結構優化, 適合傳統測試或全新應用
– 模塊化選項, 適合劃痕測試, 高溫測試和動態測試強大的軟件功能, 包括對試驗進行實時控制, 簡化了的特殊測試方法的開
– 熱漂 <0.05nm/s
應用
– 半導體器件, 薄膜
– 硬質塗層, DLC薄膜
– 覆合材料, 光纖, 聚合物材料
– 金屬材料, 陶瓷材料
– 無鉛焊料
– 生物材料, 生物及仿生組織等等
先進的設計
所有的納米壓痕試驗都取決於精確的加載和位移數據，要求對加載到樣品上的載荷有精確的控制。KLA最新一代 G200X 型納米壓痕儀采用電磁驅動的載荷裝置，從而保證測量的精確度，獨特的設計避免了橫向位移的影響。
KLA最新一代 G200X 型納米壓痕儀的傑出設計帶來很多的便利性，包括方便的測試到整個樣品台，精確的樣品定位，方便的確定樣品位置和測試區域，簡便的樣品高度調整，以及快速的測試報告輸出。模塊化的控制器設計為今後的升級帶來極大的方便。
此外，最新一代 G200X 型納米壓痕儀完全符合各種國際標準，保證了數據的完整性。
2017年獲得聯合國教科文組織頒發的在納米科技領
域的創新貢獻獎
增強的載荷加載系統
新一代 Nano Indenter G200X 系列納米壓痕儀是具有從納牛到牛頓最為完整的加載力範圍，並且不同的加載裝置可自動軟件切換，整個測試流程都是全自動的，極大的提高了測試數據的可靠性和可重覆性，避免了可能的人為因素的影響，確保每個測試都是合理、一致、精確。
標準的加載裝置
Nano Indenter G200X 納米壓痕儀標準配置是 XP 加載系統 (最大為500mN), 位移分辨率< 0.01納米，最大壓入深度> 500 微米，可應用到所有的測試功能。壓頭更換輕松完成，超高的機架剛度極大的減少了系統對測試的影響。
高精度加載裝置
IF50是高分辨的納米納牛力加載模塊，它既可以單獨工作，也可以作為一個附件與Nano Indenter G200X 協同工作。由於其慣性質量很低，使得納米壓痕中的初始表面的選取更加靈敏、精確， IF50 在超低載荷下的納米壓痕測試具有極高的精確度和可重覆性，由於它自身的空載共振頻率遠高於一般建築物的振動頻率，這就使得一般的環境振動對它幾乎沒有影響，IF50具有很寬的動態頻率範圍 (0.1 Hz 到 300 Hz)，所有這些特點使得 IF50可以提供同類設備不可比擬的高信噪比和高可靠性的試驗數據，例如右圖所示的藍寶石上三個納米深度的壓痕測試，在幾個納米的壓痕深度範圍內獲得了非常可靠的彈性模量。
大載荷加載裝置
增強的納米劃痕測試
最新一代 G200 X型納米壓痕儀測試系統，可以輕松地解決過去人們一直認為劃痕測試無法給出定量的、可靠的並且可重覆的測試結果這一難題，而且可以定量地研究過去無法獲得的表面劃痕的特性行為。利用垂直於劃痕方向的斷面掃描可以獲得劃痕深度、劃痕寬度以及凸起高度。利用該測試方法，還可以研究劃痕損傷後的粘彈性恢覆以及時效。
強化的微摩擦磨損測試功能
在機電體系中，軸承失效是很嚴重的問題，制造商使用覆雜且耗時的耐力試驗來評估其壽命長短。但是，也存在對全新的材料進行快速評估的需求。在這項工作中，我們使用納米壓痕和納米劃痕測試來評估軸承材料，替代之前的聲波傳播分析。納米劃痕測試造成的磨損區域的截面與聲波傳播分析的結果相對應。軸承鋼有著最小的磨損區域，接著是 PEEK 和 PTFE 覆合材料。因此，我們得出以下結論，納米劃痕測試可以快速的對軸承材料進行評估。此外，納米劃痕測試對材料的變形機制有進一步的分析，這是聲波傳播分析所不能得到的。在這項工作中，下面的磨損圖揭示出，軸承鋼是被裂紋碎片所破壞的，然而 PEEK 的破壞沒有裂紋碎片的參與。
上圖給出了智能手機面板的摩擦磨損測試, 初始的 26 次摩擦磨損獲得的摩擦系數大約為0.2, 磨損到第 27 次時發現摩擦系數突然增大, 隨後的摩擦磨損測試的摩擦系數都在 0.7 左右, 這就表明表面的功能塗層經過一定載荷下摩擦磨損 27 次後被破壞了, 最後較大的摩擦系數實質代表的基底材料的性能。
增強的原位納米力學測試功能:Survey Scanning 圖像功能
Nano Indenter G200X 提供了非常強大的圖像功能，包括試樣斷截面掃描，實時調整掃描參數以及圖像後處理功能。最大掃描面積可達500 um x 500 um, 整體的平整度每100 um可達0.1%。該功能模塊對於較大試樣的劃痕和磨損 測試非常適用，對於非規則形狀或非均勻材料包括金屬、陶瓷、以及硬質塗層材料等的較大塊試樣非常有用。
超高精度成像定位功能
納米力學顯微鏡提供了真正意義上的原位納米力學測試功能，同一個金剛石頭既可以做納米壓痕測試，又可以實現原位的三維定量掃描成像，由於在 X 和 Y 方向均采用了位移傳感器和反饋系統，因此利用它可以輕松實現超高分辨率定位的納米壓痕測試。
獨有的接觸剛度成像功能
本文仔細檢驗了與 Hertz 彈性接觸理論相關的假設，以及通過接觸掃描得到的剛度圖如何能被轉換成彈性模量圖。理論證明將剛度圖轉為力學特性圖是可能的，這其中涉及到眾多假設，且對於絕大多數熱點樣品都是無效的。本文通過碳纖維和熔融石英作為樣品，來詳細描述通過動態成像來檢測表面特征的意義，這是傳統的納米壓痕掃描技術所無法得到的。
域的創新貢獻獎
增強的載荷加載系統
新一代 Nano Indenter G200X 系列納米壓痕儀是具有從納牛到牛頓最為完整的加載力範圍，並且不同的加載裝置可自動軟件切換，整個測試流程都是全自動的，極大的提高了測試數據的可靠性和可重覆性，避免了可能的人為因素的影響，確保每個測試都是合理、一致、精確。
標準的加載裝置Nano Indenter G200X 納米壓痕儀標準配置是 XP 加載系統 (最大為500mN), 位移分辨率< 0.01納米，最大壓入深度> 500 微米，可應用到所有的測試功能。壓頭更換輕松完成，超高的機架剛度極大的減少了系統對測試的影響。
高精度加載裝置
IF50是高分辨的納米納牛力加載模塊，它既可以單獨工作，也可以作為一個附件與Nano Indenter G200X 協同工作。由於其慣性質量很低，使得納米壓痕中的初始表面的選取更加靈敏、精確， IF50 在超低載荷下的納米壓痕測試具有極高的精確度和可重覆性，由於它自身的空載共振頻率遠高於一般建築物的振動頻率，這就使得一般的環境振動對它幾乎沒有影響，IF50具有很寬的動態頻率範圍 (0.1 Hz 到 300 Hz)，所有這些特點使得 IF50可以提供同類設備不可比擬的高信噪比和高可靠性的試驗數據，例如右圖所示的藍寶石上三個納米深度的壓痕測試，在幾個納米的壓痕深度範圍內獲得了非常可靠的彈性模量。
大載荷加載裝置
Nano Indenter G200X的大載荷加載選件，大大強化了 G200 系列納米壓痕儀的應用範圍。這個選件可以用於標準的 XP 加載模塊，將 G200 型納米壓痕儀的加載能力擴展至 1N或10N，可對陶瓷、金屬塊材和覆合材料進行力學表征。
大載荷選件的巧妙設計，使得 G200 X既避免了在低載荷的情況下犧牲儀器的載荷和位移精度，同時又保證了用戶在需要大加載力的測試時，通過鼠標操作就可以在測試實驗中進行無縫加載裝置切換。
增強的納米劃痕測試最新一代 G200 X型納米壓痕儀測試系統，可以輕松地解決過去人們一直認為劃痕測試無法給出定量的、可靠的並且可重覆的測試結果這一難題，而且可以定量地研究過去無法獲得的表面劃痕的特性行為。利用垂直於劃痕方向的斷面掃描可以獲得劃痕深度、劃痕寬度以及凸起高度。利用該測試方法，還可以研究劃痕損傷後的粘彈性恢覆以及時效。
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強化的微摩擦磨損測試功能
在機電體系中，軸承失效是很嚴重的問題，制造商使用覆雜且耗時的耐力試驗來評估其壽命長短。但是，也存在對全新的材料進行快速評估的需求。在這項工作中，我們使用納米壓痕和納米劃痕測試來評估軸承材料，替代之前的聲波傳播分析。納米劃痕測試造成的磨損區域的截面與聲波傳播分析的結果相對應。軸承鋼有著最小的磨損區域，接著是 PEEK 和 PTFE 覆合材料。因此，我們得出以下結論，納米劃痕測試可以快速的對軸承材料進行評估。此外，納米劃痕測試對材料的變形機制有進一步的分析，這是聲波傳播分析所不能得到的。在這項工作中，下面的磨損圖揭示出，軸承鋼是被裂紋碎片所破壞的，然而 PEEK 的破壞沒有裂紋碎片的參與。
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上圖給出了智能手機面板的摩擦磨損測試, 初始的 26 次摩擦磨損獲得的摩擦系數大約為0.2, 磨損到第 27 次時發現摩擦系數突然增大, 隨後的摩擦磨損測試的摩擦系數都在 0.7 左右, 這就表明表面的功能塗層經過一定載荷下摩擦磨損 27 次後被破壞了, 最後較大的摩擦系數實質代表的基底材料的性能。增強的原位納米力學測試功能:Survey Scanning 圖像功能
Nano Indenter G200X 提供了非常強大的圖像功能，包括試樣斷截面掃描，實時調整掃描參數以及圖像後處理功能。最大掃描面積可達500 um x 500 um, 整體的平整度每100 um可達0.1%。該功能模塊對於較大試樣的劃痕和磨損 測試非常適用，對於非規則形狀或非均勻材料包括金屬、陶瓷、以及硬質塗層材料等的較大塊試樣非常有用。
超高精度成像定位功能
納米力學顯微鏡提供了真正意義上的原位納米力學測試功能，同一個金剛石頭既可以做納米壓痕測試，又可以實現原位的三維定量掃描成像，由於在 X 和 Y 方向均采用了位移傳感器和反饋系統，因此利用它可以輕松實現超高分辨率定位的納米壓痕測試。
獨有的接觸剛度成像功能動態成像，也稱為剛度成像，對於納米壓痕儀來說是一個相對較新的技術，可對表面的多相材料、覆合材料以及和斷裂韌性進行分析，這是傳統的形貌圖所不能給出的。在剛度測量過程中，對接觸區域剛度微小變化的敏感性，使得這一技術能對表面特征進行完全表征。根據測得的剛度數據，以及假設對 Hertz 彈性接觸理論的適用性，這些剛度圖也可以被轉換成力學特性圖，比如彈性模量。
本文仔細檢驗了與 Hertz 彈性接觸理論相關的假設，以及通過接觸掃描得到的剛度圖如何能被轉換成彈性模量圖。理論證明將剛度圖轉為力學特性圖是可能的，這其中涉及到眾多假設，且對於絕大多數熱點樣品都是無效的。本文通過碳纖維和熔融石英作為樣品，來詳細描述通過動態成像來檢測表面特征的意義，這是傳統的納米壓痕掃描技術所無法得到的。