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布鲁克原位纳米力学测试系统Picoindenter

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布鲁克原位纳米力学测试系统Picoindenter

Bruker的PI 系统—PicoIndenter原位纳米力学测试系统,是Bruker公司专为扫描和透射电镜设计的可以通过视频捕获功能实时监测测试过程,并同步采集力学数据的定量纳米力学测试设备。独特的传感器设计使其在整个实验中具有无可比拟的稳定性,受到广大用户的好评。可以在电镜中进行原位压痕、压缩、弯曲、划痕、拉伸和疲劳等力学性能测试;此外,通过升级电学、加热模块,还可研究材料在力、电、热等多场耦合条件下结构与性能的关系。
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纳米压痕仪
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Bruker的PI 系统—PicoIndenter原位纳米力学测试系统,是Bruker公司专为扫描和透射电镜设计的可以通过视频捕获功能实时监测测试过程,并同步采集力学数据的定量纳米力学测试设备。独特的传感器设计使其在整个实验中具有无可比拟的稳定性,受到广大用户的好评。可以在电镜中进行原位压痕、压缩、弯曲、划痕、拉伸和疲劳等力学性能测试;此外,通过升级电学、加热模块,还可研究材料在力、电、热等多场耦合条件下结构与性能的关系。

 

下面是PicoIndenter的技术优势:

1.布鲁克专利的三板电容式传感

(1)电镜中,针尖的灵敏性和精确操控性是原位测试的关键。

PI系统采用压电陶瓷精细定位和三板电容传感器精密驱动探测的技术,使得样品的原位操控得以实现。Bruker专利的三板电容式传感器提供静电式驱动和电容式位移传感,最大程度降低了热漂,热漂移<0.05nm/s,实现了电镜中真正的定量纳米力学检测。

(2)同时具备载荷和位移的驱动和监测功能

载荷控制模式可以通过设定恒定压力研究材料的蠕变特性,而位移控制模式则在应力松弛的研究中更为有效。

2.电镜视频与力学数据同步技术

 

3.主动阻尼减震的Q-Control

Q-Control集成于Performech先进控制模块,通过增加主动阻尼,降低了真空环境中的振动,从而保证了图像和视频采集的高分辨率。

 

4.Performech先进控制系统

内部反馈频率高达78 kHz,确保了载荷/位移函数可以捕捉到压痕产生过程中转瞬即逝的变化,这对应变速率快的压痕测试非常适用,如位错、断裂起始等,同时能降低噪声背景(<20nN),从而实现真正可靠的微观纳米尺度测试。

5.多场耦合原位纳米力学测试

(1)电镜里常规纳米力学测试

压痕测试

断裂测试

拉伸测试

压缩测试

弯曲测试

纳米划痕

 

Bruker还提供了耦合的测试模式:

 

(2)力-热耦合测试模式

Bruker自行研发的加热系统具有400℃和800℃两种加热模块可供选择,采用电阻式加热有利于在更大范围内原位研究材料的力学性能。RTD技术可确保在真空中具有更好的热稳定性。同时,真空条件中进行高温测试可防止表面氧化的发生。此外,还可直接测量及观察材料的热致转变过程。

400℃ (for SEM/TEM)

 

 

800℃高温台 (only for SEM)

 

 

镍基高温合金室温和600℃条件下的应力应变曲线展示了600℃做压缩实验时,有很多应力突降,正好对应于SEM图中不断产生的滑移带。

 

(3)力-电耦合测试模式

电学测试模块是测量纳米尺度电接触电阻的优选工具,提供功能强大的原位电学、力学及同步力电性能测量。特制导电硼掺杂金刚石探针既可以用于标准力学测试,也可以用于电学测试。此外,导电压头支架允许用户装载他们的导电探针,实现样品最大化的表征研究。

Bruker多功能载荷函数编辑器允许同时进行I-V曲线测量和压入测试。可以将数据输入到Bruker Tribo Analysis软件中,提供进一步的数据分析。

最高电压:10V 最大电流:10 mA

ECM 两电极测试

 

 

E-PTP 四电极测电阻

 

E-PTP测试模块采用了在PTP拉伸台镀上具有一定图案的电极,使研究人员在进行拉伸测试的同时,可以输入电学信号,来研究动态拉伸过程中样品的电学特性,如电阻等。这对研究电致伸缩材料、压电材料等非常有效。

(4)力-EBSD连用测试(only for SEM)

PI-88选配样品倾斜&旋转平台模块后可在原先3个自由度(X/Y/Z/)的基础上新增倾斜和旋转两个自由度,以用于样品的精确定位;并可在不破坏真空环境的条件下,实现与EBSD、FIB的无缝链接。节省了整个测试过程中花费在显微镜上的工艺时间,并可使敏感性样品免于暴露在大气中。

样品台:X-轴: >12 mm  Y-轴: >16 mm  Z-轴: >8 mm 

样品倾斜&旋转模块:倾斜范围: 180° 旋转范围: 180°

R&T 样品台

用EBSD确定压痕所对应的奥氏体和铁素体的硬度和模量值

 

(5)动态力学测试                                   

动态力学是测试粘弹性材料力学性能的一种有效方法。该模块可提供频率高达300 Hz的正弦载荷加载,以评估众多材料的时间响应性。这一技术简化了测试装置,是直接观察微纳结构柱子、粒子、梁、纳米纤维以及薄膜材料疲劳性能的理想选择。

施加振荡力连续测量粘弹性和疲劳特性与深度和频率的函数

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