准静态纳米缩进：概述

准静态纳米缩进已成为用于材料纳米力学特性的标准技术。准静态纳米缩进测试通过几何定义良好的探头以高度受控的方式将负载应用到样品上并移除。

在纳米缩进过程中，传感器施加力，并连续测量探头位移，以产生传统的力与位移曲线。产生的力与位移曲线是材料的"机械指纹"，可从中确定定量纳米尺度材料特性。布鲁克的Hysitron纳米压痕器通过独特的三板电容式传感器设计测量纳米压痕探头的力和位移。这种传感器设计提供了噪声底和超低的工作力。

电容传感器使用的严格控制的构造和校准标准与加工的刚性纳米缩进探头相结合，可对任何材料进行可量化、可靠的测量。

测量力与位移曲线（尤其是卸载段）的分析为用户提供有关样品机械性能的定量信息。通常从准静态纳米缩进测试中获得的值是减少模量 （E_r） 和硬度 （H）。然而，还可以获得其他信息，如断裂韧性、刚度、层压和薄膜厚度。

所有 Hysitron 独立纳米分缩系统都能够进行现场 SPM 成像。在测试之前和/或测试之后，使用同一探头扫描样品表面，可以放置测试，并在测试后观察变形事件或样品恢复。

布鲁克的准静态纳米缩进设计具有大的多功能性。标准配所有 Hysitron 独立纳米分缩系统，并配备高达 10 mN 的标准大力和小于 30 nN 的噪声底，准静态纳米缩进涵盖多种样品测试可能性。

熔融石英上的力与位移曲线显示弹性塑料材料的典型响应，并在准静态纳米缩进显示残余缩进印象后，产生石英表面的原位SPM图像。

准静态纳米缩进的工作原理

说明布鲁克三板电容传感器操作的原理，用于纳米缩进过程中高精度力的应用。

布鲁克的纳米分缩传感器在其操作上独树一帜，采用三板电容设计的纳米内分系统。通过运行两个交流信号来测量位移，这些信号彼此超过相位 180°，以运行到三板电容传感器的顶部和底部板。交流信号由中心（浮动）板观测，信号总和对应于测量的位移。要施加负载，直流偏移施加到传感器的下板上，该传感器以静电方式向下吸引中心板。AC信号总和的差值导致交流信号总和偏移，从而产生位移变化。

准静态纳米缩进数据分析

Hysitron 纳米分缩系统包括一个准静态数据分析包，该套件使用标准模型来拟合力与位移曲线的初始卸载部分，以提取减少模数 （ E_r） 和硬度 （H） 值。

准静态测试允许使用高级分析软件包计算纳米缩进探头面积函数，以确保对探头几何体中的任何变化进行计算。

从准静态纳米缩进测试的分析显示曲线拟合于增加的负载缩进测试，用于标定探头形状。

使用纳米缩进测量的机械性能

纳米缩进是一种强大的技术，用于定量描述小体积材料的机械特性。通过将适当的模型拟合到测试过程中获得的力与位移曲线，可以在纳米尺度和微尺度上测量弹性模量、硬度、蠕变、应力松弛、面间粘附和断裂韧性等材料特性。