纳米力学性能测试系统

　FT-NMT03纳米力学性能测试系统是一款可在SEM/FIB中对微纳米材料和结构的力学性能进行原位、直接而准确测量的纳米机器人系统。测试原理是通过微力传感探针对微纳结构施加可控的力,同时采用位移记录器来测量该结构的形变。从测得的力和形变(应力-应变)曲线可以定量地分析微纳米结构的力学性能。通过控制加载力的大小和方向,可实现拉伸、压缩、断裂、疲劳和蠕变等各种力学测试。同时,其配备的导电样品测试平台可以对微纳米结构的电学和力学性能进行同步测试。

　　绝大多数的纳米力学测试都需要复杂的样品制备过程。为了使样品制备简单化和人性化,FT-NMT03采用能够感知力的微镊子和不同形状的微力传感探针针尖来实现对微纳结构的精确提取、转移直至将其固定在测试平台上。总而言之,集合纳米操作以及力学-电学性能同步测试功能于一体的FT-NMT03能够满足几乎所有的纳米力学测试需求。

特点

☆能同时实现SEM/FIB高分辨成像和纳米力学性能测试

☆力学测量范围0.5nN-200mN(9个数量级)

☆位移测量范围0.05nm-21mm(9个数量级)

☆五轴(X,Y,Z,旋转,倾斜)闭环控制保证样品和微力传感探针的精确对准

☆能在SEM/FIB最佳工作距离下实现高分辨成像(可达4mm)以及FIB切割和沉积

☆能够通过力和位移两种控制模式实现各种力学测试,例如拉伸、压缩、弯曲、剪切、循环和断裂测试等

☆五轴(X,Y,Z,旋转,倾斜)位移记录器实现样品台上多样品的自动测试和扫描

☆电性能测试模块能够实现力学和电学性能同步测试(样品座配备6个电极)

☆导电的微力传感探针可有效减少荷电效应

☆实现力学性能测试与其他SEM/FIB原位分析手段联用,如EDX、EBSD、离子束沉积和切割

☆兼容于SEM本身的样品台,安装和卸载快捷方便

☆模块化设计使系统适用于各种形貌样品的测试需求及各种SEM/FIB配置

☆紧凑的外形设计适用于各种全尺寸的SEM/FIB样品室

☆用户可设计自定义的测试程序和测试模式

与SEM/FIB系统配合使用

FT-S微力传感探针的精巧设计使得FT-NMT03纳米力学性能测试系统能够在SEM的最佳分析工作距离下测试。另外,其紧凑的设计能够在力学测试的同时进行离子束的沉积和切割。这可用于在拉伸测试中样品与微力传感探针针尖的粘合和移除。

系统配置和技术参数

   FT-NMT03纳米力学性能测试系统是一款拥有5轴自由度的SEM原位微纳结构力学性能测量系统。外观尺寸为100x35x71mm,能够集成于绝大部分全尺寸的SEM/FIB中。基于MEMS的微力传感探针由3轴压电陶瓷驱动,移动范围为21x12x12mm。微力传感探针的力学测量范围为0.5nN-200mN。可旋转和倾斜的样品台确保样品和传感探针的精确对准。5个位移驱动器都配置了高分辨率的光栅位移记录器,可实现驱动器的闭环控制和自动化测量。另外,配置的线性压电扫描器拥有0.05nm的位移测量分辨率。这6个纳米级精度位移驱动器的配合使用,可使位移驱动范围从0.05nm到21mm,跨度达9个数量级。由于其精巧的微力传感探针和紧凑的系统设计使得该系统可在SEM图像最佳的工作距离下工作(通常SEM的最佳工作距离是5-10mm)。

力学性能指标

力学测量　　　　 　 　 　 　 　位移测量

最大量程：200mN                    粗调-位移范围：21mm                       精调-位移范围：25μm

力学分辨率：0.5nN@10Hz               位移分辨率：1nm@10Hz                   位移分辨率：0.05nm@10KHz

最高测量频率：96KHz                       最大测量频率：50Hz                          最高测量频率：96KHz

微力传感探针和样品的对准

X,Y,Z闭环控制，英东范围为21×12×12mm，分辨率为1nm

倾斜和旋转范围为90°和360°，角分辨率为35μm

微力传感探针针尖选配

-平头,50x50um

-钨针,尖端半径<0.1um,<2um或<5um

-球形针尖,球半径为125um或25um

-用户定制

☆3轴纳米定位平台,位移驱动范围为21x12x12mm,分辨率为1nm

☆FT-S微力传感探针,力学测量范围为0.5nN-200mN(按需额外购买)

☆倾斜样品台,可选配角度记录器,角度测量分辨率为35微度

☆挠曲型线性压电扫描器,可连续快速移动,位移范围为25um,分辨率为0.05nm

☆旋转样品台，可选配角度记录器，角度测量分辨率为35μ°