FT-I04 FEMTO高分辨率納米壓痕儀

FT-I04Femto納米壓痕儀是一種高分辨率的納米力學測試系統，能夠在微尺度和納米尺度上準確量化材料的機械和摩擦學特性。作為世界上第一個基于MEMS的納米壓頭，FT-I04使用獲得專利的 FemtoTools微機電系統（MEMS）技術。利用二十多年的創新技術，該納米壓痕儀具有無與倫比的分辨率，可重復性和動態穩定性。FT-I04毫微微壓痕儀針對金屬，陶瓷，薄膜和涂層以及更順應的微觀結構例如超材料。此外，FT-I04是模塊化的，可以擴展其功能，以適應各個研究領域的多功能需求。

典型的應用包括使用集成的連續剛度測量（CSM）模式對硬度和彈性模量作為壓痕深度的函數進行量化，以及高分辨率的機械特性映射。此外，可選模塊還可以進行刮擦和磨損測試，高分辨率掃描探針顯微鏡（SPM）成像以及高溫測試。

Femto納米壓痕儀具有無與倫比的本底噪聲（低至500pN的力（保證的真實世界值）和50pm的位移（保證的真實世界值）以及相對較大的200mN和20µm范圍，可以全面研究機械性能。具有前所未有的準確性和可重復性的材料。

系統組件：

① 測量探頭（可互換）包括：

•遠程定位器，可在40mm范圍內將納米壓痕尖端快速準確地靠近樣品表面，位置感應分辨率為1nm

•壓電掃描儀，用于對樣品的材料特性進行高分辨率，位置控制的納米機械測試。它的作用范圍為20µm，并保證本底噪聲小于50pm

•FT-S微力傳感探頭（可互換），具有各種尖端幾何形狀和材料選項，可測量高達200mN（FT-S200'000） 和低至500pN（FT-S200的本底噪聲）的力 ）

② 2軸樣品臺，可在顯微鏡或納米壓頭下準確定位樣品。該位移臺的行程范圍為130x130mm，并具有1nm的本底噪聲的閉環位置控制

③ 可互換的樣品盤，最多可容納6個樣品和1個參考熔融石英樣

④ 高剛度花崗巖測量架

⑤ 具有同軸照明的高分辨率，自上而下的光學顯微鏡，用于觀察樣品和輕松選擇壓痕位置

⑥ 隔音和環境控制外殼

特征：

① 高分辨率納米壓痕具有無與倫比的可重復性，可檢測硬度和模量的最小變化

② 內部位置控制的測量，可直接記錄和定量快速塑性和斷裂事件（可選地，也可以進行力控制的測量）

③ 位移傳感范圍為20µm，保證的本底噪聲小于50pm（精細模式），最大噪聲為40mm，1nm的本底噪聲（粗糙模式），覆蓋9個數量級

④ 具有各種尖端幾何形狀和材料的可互換力感測探頭，可在拉伸和壓縮狀態下從500pN到200mN的力感測，覆蓋9級或以下

⑤ 堅固的納米壓頭，具有高動態范圍，具有稱重傳感器，共振頻率高達50kHz，數據采集速率為96kHz

⑥ 從超淺深度到常規納米壓痕的納米壓頭尖端幾何形狀的快速，準確校準（區域功 能校準）的集成程序

⑦ 表面，劃痕和殘留凹痕的SPM成像可量化表面損傷和變形，例如堆積或下沉

⑧ 結合使用可選的劃痕測試模塊和2軸微力傳感探頭，可進行高分辨率的納米劃 痕，納米磨損和納米摩擦測量

⑨ 廣泛的數據分析工具，用于數據繪制，使用可自定義的擬合和函數進行分析以 及材料特性的提取和可視化

應用實例：

① 納米壓痕

Femto壓痕儀可測量各種材料的硬度，模量，蠕變，松弛和斷裂韌性，從散裝金屬和陶瓷到水凝膠，薄膜，硬質涂層。

Femto壓痕儀具有標準壓痕（ISO 14577）和自動程序，可快速校準針頭形狀。集成的連續剛度測量（CSM）模式使機械測量成為可能特性作為插入深度的函數。

② 屬性映射 

為了研究不同樣品，異質微觀結 構或界面上機械性能的變化，Femto壓痕儀具有一個樣品臺，其結合了130x130 mm的范圍和1nm的本底噪聲，可精確，可重復地瞄準特定位置 。它還可以高分辨率自動繪制機械性能。

納米壓痕最重要的應用是諸如硬度和彈性模量的屬性的測量和映射。因此，納米壓痕儀最重要的功能是它能夠檢測這些性質的細微變化，以及可以測量這些性質的空間分辨率。

③ 淺層識別

Femto壓痕儀可以在200mN的力范圍和20µm的位移范圍內進行各種測試。獲得專利的FemtoTools基于MEMS的力傳感器可提供亞納米級的本底噪聲，并與精細定位級的亞納米級的本底噪聲相結合。因此，Femto壓痕儀是在低載荷和淺深度下可重復，高分辨率壓痕的最終納米壓痕儀。通過在薄膜，納米復合材料和納米結構中的應用，它可以定量表征納米級的特性。此外，固有位置控制能夠使用低載荷下的納米壓痕來表征與位錯事件相關的載荷不連續性。通常，壓痕在低載荷下遵循赫茲曲線，直到位錯的核化及其與點缺陷的相互作用觸發快速應力下降。應力降幅度的直接量化使得能夠測量與納米級塑性變形機制相關的激活體積和能量。

④ 刮痕測試

Femto壓痕儀可以通過劃痕測試模塊進行升級，以實現納米劃痕和納米磨損測試以及SPM成像。 將2軸微力傳感探頭的鉆石尖端推過樣品表面，同時以給定速度施加傾斜或恒定的法向載荷。 劃痕測試可提供有關納米級摩擦學性能和破壞機理的定量見解，包括薄膜的粘附性，摩擦系數以及材料的劃痕或耐磨性。 此外，高分辨率SPM成像可用于劃痕，磨損或納米壓痕測試之前和之后的形貌成像。它可以直接顯示測試前的表面粗糙度以及測試后的表面變形或損壞

配件：

① FTFT-S微力傳感探針

FemtoTools FT-S微力傳感探頭是一種傳感器，能夠測量沿傳感器探頭軸的亞微納頓至200毫牛頓的力。 壓縮力和拉力都可以測量。與該力范圍內的其他力感測系統相比，每個探頭的一次SI可追蹤的預校準與出色的長期穩定性相結合，可確保顯著更高的測量精度。 還提供專業版本，包括2軸微力傳感探頭或尖端加熱。FT-S微力傳感探頭具有各種尖端材料和幾何形狀，包括鉆石Berkovich，立方角，平沖，楔形，圓錐形等。

② 刮擦測試模塊

刮擦測試模塊包括一個帶有集成壓電掃描儀的可交換樣品臺。這使得樣品能夠在平面內移動，同時施加法向力。 結合FemtoTools2軸微力傳感探頭，該模塊可進行納米壓痕，納米劃痕和納米磨損測試，以及表面粗糙度，高縱橫比特征和殘留劃痕或凹痕的SPM成像。

③ 高溫模塊

高溫模塊可加熱樣品。 結合FemtoTools尖端加熱傳感器，可以在各種溫度下對樣品進行等溫線納米力學測試。 它不僅可以測量材料特性隨溫度的變化，而且可以定量研究熱誘導的塑性變形和斷裂機理的納米尺度變化。

技術/規格