Нанотвердомер NIOS Standard

Прибор для комплексного исследования физико-механических свойств в диапазоне нагрузок до 50 мН. Прибор оснащен оптическим микроскопом и моторизованным предметным столиком для позиционирования объекта исследования. Высокая степень автоматизации измерений позволяет существенно повысить производительность исследований.

В основе приборов семейства NIOS заложен модульный принцип построения измерительной системы. Конечная конфигурация прибора подбирается индивидуально в соответствии с требованиями и особенностями каждого конкретного пользователя. При формировании измерительной платформы используется целый ряд модулей и дополнительных датчиков, в том числе:

• модуль индентирования;
  
• модуль оптического микроскопа;
  
• модуль атомно-силового микроскопа;
  
• универсальный модуль нано-механических испытаний;
  
• модуль измерения электрических свойств;
  
• датчик боковой нагрузки;
  
• узел in-situ сканирования;
  
• нагревательный предметный столик.

Режимы измерений и измерительные методики

Измеряемые характеристики

Механические свойства:

• инструментальное индентирование в соответствии с рекомендациями ГОСТ Р 8.748-2011 и ISO 14577;
  
• измерение микротвердости по ГОСТ 9450-76 и твердости по Виккерсу по ГОСТ 2999-75;
  
• склерометрия (измерение твердости царапанием) с постоянной или переменной нагрузкой;
  
• силовая спектроскопия;
  
• механическая нанолитография;
  
• измерение жесткости балок и мембран;
  
• построение зависимостей твердости и модуля упругости от глубины внедрения индентора;
  
• автоматизированное построение двумерных и трехмерных карт распределения твердости и модуля упругости по поверхности в поле до 100×100 мм;
  
• проведение измерений адгезии методом прилипанияскольжения;
  
• измерения в жидкой среде.
  

Нанотрибология:

• циклическое истирание поверхности при поддержании заданной нагрузки;
  
• проведение нано-трибологических испытаний в присутствии смазки на исследуемой поверхности.
  

Оптическая микроскопия:

• выбор области для наномеханических испытаний;
  
• измерение размеров объектов и высокоточное позиционирование.
  

Режимы in-situ сканирования:

• измерение профилограммы поверхности на линейной базе до 15 мм;
  
• полуконтактное динамическое сканирование рельефа алмазным индентором.
  

Локальные электрические свойства:

• измерение ВАХ при контролируемой нагрузке или глубине внедрения индентора;
  
• измерение тока растекания при наномеханических испытаниях.
  

Атомно-силовая микроскопия:

• атомно-силовая контактная микроскопия (AFM);
  
• атомно-силовая микроскопия в режиме прерывистого контакта (VAFM);
  
• сканирующая туннельная микроскопия (STM);
  
• атомно-силовая микроскопия высоких магнитных полей образца (M-AFM);
  
• атомно-силовая микроскопия электропроводности и электрических потенциалов образца (EAFM);
  
• атомно-силовая микроскопия упругих свойств образца (FM-AFM);
  
• атомно-силовая микроскопия трения на поверхности образца (LF-AFM);
  
• атомно-силовая микроскопия вязкости образца (V-AFM);
  
• атомно-силовая микроскопия адгезионных свойств образца (AD-AFM);
  
• литография в режиме атомно-силовой микроскопии (AFM-LIT);
  
• измерение твердости по изображению восстановленного отпечатка;
  
• расчет расширенного набора параметров шероховатости по двумерным и трехмерным изображениям рельефа поверхности в соответствии с рекомендациями международных стандартов ISO 3274, ISO 4287, ISO 13565 и ISO 16610.
  

Измеряемые характеристики:

• микротвердость;
  
• нанотвердость;
  
• модуль упругости (Юнга);
  
• тангенс угла механических потерь;
  
• степень упругого восстановления;
  
• адгезия;
  
• толщина покрытий;
  
• поверхностная карта механических свойств;
  
• зависимость механических свойств от глубины;
  
• томограмма механических свойств;
  
• жесткость и перемещение микроконструкций;
  
• трещиностойкость;
  
• износостойкость;
  
• линейная интенсивность износа;
  
• коэффициент трения;
  
• боковая нагрузка при царапании;
  
• рельеф поверхности;
  
• параметры шероховатости;
  
• вольт-амперные характеристики области контакта;
  
• удельное электрическое сопротивление.
  

Области применения

Уникальные возможности приборов семейства NIOS позволяют применять их как в традиционных для нанотвердомеров и СЗМ приложениях, так и в областях недоступных для таких приборов. Сканирующие нанотвердомеры NIOS применяются для исследований механических и электрических свойств, а также измерения линейных размеров и контроля качества поверхностей по следующим направлениям.

Материаловедение: научные исследования и инженерные приложения:

• нанофазные и композитные материалы;
  
• ультрадисперсные твердые сплавы;
  
• новые твердые и сверхтвердые материалы;
  
• конструкционные наноматериалы: сплавы, композиты, керамики;
  
• тонкие пленки и покрытия;
  
• углеродные наноматериалы и волокна.
  

Промышленность: автомобилестроение, авиастроение и космос, станкостроение:

• новые конструкционные и функциональные наноматериалы;
  
• покрытия для защиты и снижения износа деталей;
  
• покрытия на режущем инструменте;
  
• контроль свойств твердосплавного инструмента;
  
• алмазы и алмазные порошки.
  

Энергетика:

• наноструктурированные материалы для ядерной энергетики;
  
• покрытия для турбинных лопаток.
  

Метрология:

• измерение линейных размеров в нанометровом диапазоне с помощью трехкоординатного лазерного интерферометра.
  

Приборостроение:

• новые полупроводниковые материалы;
  
• оптические компоненты;
  
• микро- и наноэлектромеханические системы (МЭМС и НЭМС);
  
• микроканальные пластины для приборов ночного видения;
  
• устройства хранения информации;
  
• нанолитография.
  

Строительство, инфраструктура:

• защитные покрытия для изделий из пластика;
  
• декоративные и функциональные покрытия стекол и металлов.
  

Медицина:

• стоматология;
  
• импланты из наноструктурированных материалов;
  
• биологически активные покрытия;
  
• стенты.
  

Образование:

• курс лабораторных работ по наноиндентированию и зондовой микроскопии.