나노 기계 테스트

히시트론 나노인덴터

소량의 재료의 기계적 특성을 정량적으로 측정하도록 설계된 깊이 감지 인덴터

나노인테어 개요

깊이 감지 인덴터 또는 계측 인덴터라고도 하는 나노들여트(Nanoindenters)는 소량의 재료의 기계적 특성을 정량적으로 측정하도록 설계된 계측기입니다. 나노핀테터는 나노 들여쓰기 프로브를 재료 표면으로 누르고 적용된 프로브 력과 결과 프로브 변위 사이의 관계를 측정하여 작동합니다. 힘 대 변위 곡선은 나노 스케일에서 정량적 기계적 특성을 계산할 수 있는 재료의 기계적 지문입니다.

들여쓰기 테스트는 재료의 경도를 측정하기 위해 100 년 이상 활용되었습니다. 전통적인 경도 시험에서 잔류 성 소성 인상의 크기는 경도 값을 얻기 위해 물리적으로 측정되어야한다 (들여쓰기 인상의 크기로 분할 적용 힘의 기능). 잔류 성 치수를 측정해야 하는 요구 사항은 효율적이고 안정적으로 수행될 수 있는 테스트 규모에 대해 더 낮은 제한을 둡니다. 나노인텐터 시스템의 깊이 감지 기능은 들여쓰기 노출의 크기를 측정하여 소량의 기계적 특성화의 정확성, 정밀도 및 처리량을 높일 필요가 없습니다.

나노인텐터 시스템은 박막과 저차원 재료의 특성화에 활용될 뿐만 아니라 대량 엔지니어링 재료의 개발을 가속화하기 위해 일상적으로 활용됩니다. 벌크 재료 내에서 개별 곡물/위상/인터페이스를 특성화하는 기능은 구조-속성-처리 성과 관계를 더 잘 이해할 수 있습니다. 나노 스케일의 정량적 기계적 특성화와 구조-특성 최적화는 오늘날의 재료 개발 이니셔티브의 기초 중 하나입니다.

나노인텐터 시스템은 다양한 나노스케일 기계적 특성을 정량적으로 측정하는 데 사용됩니다. 경도 측정 외에도 나노인덴터 기반 기술은 탄성 계수, 크리프, 스트레스 이완, 점탄성 특성, 얼굴 간 접착력 및 서브 마이크로미터 길이 저울에서 인성 특성화를 가능하게 합니다.

기본 나노인덴터 부품

  • 트랜스듀서: 모든 나노 인텐터 시스템의 가장 중요한 요소 중 하나는 트랜스듀서입니다. 트랜스듀서는 나노 들여쓰기 측정 중에 적용된 프로브 힘과 프로브 변위를 지속적으로 측정하는 고정밀 액추에이터입니다. 트랜스듀서 및 지지 제어 전자제품의 노이즈 플로어는 나노인덴터에서 달성할 수 있는 테스트의 하한을 정의합니다. 트랜스듀서 감도 및 안정성은 나노 스케일에서 기계적 특성의 정확성과 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 브루커의 Hysitron 나노핀터는 무적나노스케일 기계적 특성화를 위해 nN 힘과 서브 앙스트롬 변위 측정 기능을 제공하는 정전용량 트랜스듀서 기술을 활용합니다.

  • 컨트롤러: 정교한 제어 시스템을 통해 트랜스듀서 및 데이터 수집의 작동이 달성됩니다. Nanoindenter 시스템은 주로 폐쇄 루프 부하 제어 또는 변위 제어 모드에서 작동합니다. 피드백 제어 루프의 속도는 시스템이 나노 들여쓰기 프로세스 동안 변화하는 접촉 조건에 대응하는 방법과 시스템이 정의된 테스트 기능을 얼마나 정확하게 수행하는지를 지시합니다. 나노 기계적 테스트 중 최대의 정확도를 위해 빠른 피드백 제어 루프, 낮은 신호 노이즈 및 고대역폭 트랜스듀서가 필요합니다. 또한, 나노들여쓰기 공정 중에 발생할 수 있는 갑작스런 일시적인 이벤트(예: 골절, 절충, 탈구 핵, 위상 변화 등)를 식별하기 위해서는 데이터 수집 률이 필요하다. Hysitron Performech Advanced Control Module은 나노 들여쓰기 제어 기술의 표준을 설정하고 업계 최고의 소음 바닥(0.02nm 변위 노이즈, 2n 포스 노이즈), 초고속 피드백 제어 루프(78kHz), 최대 38kHz의 데이터 수집 속도를 제공합니다.

  • 샘플 이미징: 나노인디터로 안정적으로 테스트할 수 있는 가장 작은 재료 특징/그레인/위상은 식별할 수 있는 가장 작은 기능입니다. 대량 균질 물질을 테스트 할 때 샘플 이미징은 필요하지 않지만 불균성 물질이나 작은 구조를 테스트 할 때 매우 중요합니다. 관심 영역을 식별하는 수단과 해당 지역 내에 나노 인덴터 프로브를 안정적으로 배치 할 수있는 능력이 없으면 의미있는 특성화가 불가능합니다. Bruker는 정밀한 테스트 배치 및 신뢰할 수 있는 나노 스케일 기계적 특성화를 위해 가장 광범위한 하이브리드 이미징 기술(예: 광학, 형광, 스캐닝 프로브 현미경 검사, 스캐닝 전자 현미경 검사, 전송 전자 현미경 검사, 라만 분광법 등)을 보유하고 있습니다.

  • 전동 스테이징: 고정밀 전동 스테이징은 테스트 프로세스를 자동화하고 나노인덴터의 트랜스듀서 및 통합 보조 기술(예: 광학 이미징, 형광 현미경, 라만 분광법)과 관련된 데이터 간의 상관 관계를 제공합니다. 통합 된 동력 스테이징을 통해 대면적 기계적 특성 매핑, 샘플 간 이동 및 자동화 된 다중 샘플 테스트를 가능하게합니다. 일반적으로 고해상도 인코딩 된 단계는 관심 지역에서 신뢰할 수있는 테스트 위치에 활용됩니다.

  • 진동 방지 시스템: 나노 스케일 기계적 특성화에 매우 중요합니다. 수동 및 능동 진동 격리 시스템은 측정된 결과에 진동을 구축하는 효과를 최소화합니다. 진동 방지 시스템을 사용하면 민감한 표면 특성화 기기에 특별히 최적화되지 않은 건물에서 정량적 나노 스케일 특성을 수행할 수 있습니다.

  • 인클로저: 나노인텐터 시스템은 음향 장애, 공기 흐름 및 온도 가변성으로부터 시스템을 보호하기 위해 환경 인클로저 내에 보관됩니다. 모든 Hysitron 독립 형 나노 인텐터 시스템은 비이상적 환경에서 반복 가능하고 신뢰할 수있는 나노 스케일 기계적 특성을 보장하기 위해 사용자 정의 엔지니어링 다층 인클로저를 통합합니다. 또한, 나노인덴터 시스템의 화강암 프레임은 환경 인클로저 내의 온도 변동을 최소화하고 측정 중에 열 드리프트를 크게 줄이는 열 버퍼 역할을 합니다.

나노인텐터 기술

지난 2년 동안 나노인덴터 시스템은 실온에서 준정적 나노핀덴티션을 훨씬 뛰어넘는 테스트를 수행하기 위해 강화되었습니다. 초박형 하드 필름에서 소프트 하이드로겔에 이르기까지 대부분의 재료 클래스의 나노스케일 기계적 및 트리고학적 특성을 정량적으로 측정하기 위한 기술과 기술이 존재합니다. 또한 환경별 특성은 특수 환경 제어 단계를 활용하여 측정할 수 있습니다.

히시트론 나노인텐터 악기

Bruker는 가장 광범위한 나노 핀덴터를 개발하고 상용화했으며 나노 기계 테스트 기술의 세계적인 선두 주자입니다. 당사의 Hysitron nanoindenter 계측기는 업계 최고의 독립형 시스템부터 다양한 현미경 기술과 인터페이스하는 나노핀터, 고처리량 공정 계측 시스템에 이르기까지 다양합니다. 하이시트론 나노인텐터 제품에 대한 자세한 내용은 아래에서 확인할 수 있습니다.

Service and Support

How Can We Help?

Bruker partners with our customers to solve real-world application issues. We develop next-generation technologies and help customers select the right system and accessories. This partnership continues through training and extended service, long after the tools are sold.

Our highly trained team of support engineers, application scientists and subject-matter experts are wholly dedicated to maximizing your productivity with system service and upgrades, as well as application support and training.