ZHN/SEM Nanoindenter für Rasterelektronenmikroskope

Anwendungen

Härteprüfung nach ISO 14577
Dynamische Tests

Prüflast

0 - 0,2 N

Einsatzgebiet

Forschung & Entwicklung (in einem REM)

Klein aber fein

Der Nanoindenter ZHN/SEM zur Installation in einem Rasterelektronenmikroskop (REM) ermöglicht die Durchführung mikromechanischer Experimente bei gleichzeitiger Beobachtung der Probe mit höchster Auflösung. Er bietet den derzeit größten verfügbaren Messbereich mit einer maximalen Wegmessung von 200 μm und einer Maximalkraft von 200 mN bei gleichzeitig sehr geringem Rauschen der Kraft- und Wegsensoren in einer vibrationsarmen Umgebung. Seine Gerätesteife ist so hoch, dass konventionelle Härtemessungen ohne Probleme durchführbar sind.

Das Standardsystem wurde für die Installation auf dem Tischsystem verschiedener REMs entwickelt, aber es kann auch an der Kammerwand montiert werden. Die bestehenden Kipp- und Verschiebemöglichkeiten des REM-Tisches lassen sich damit weiter nutzen.

Das System besteht aus:

dem Messkopf mit Sensoren und Aktuator
einem Piezo-Tischsystem zur Probenverschiebung in XY-Richtung und optionaler Rotation um die Eindringkörperachse
einem steifen mechanischen Z-Tisch zur Verschiebung des Messkopfes Richtung Probe
PC und Controller
einfach nutzbarer und sehr flexibler Software
ein oder zwei Flanschen mit Durchführungen (REM-spezifisch)

Vorteile und Merkmale

Der Eindringkörper kann über einen weiten Bereich an Kundenwünsche angepasst werden.
Kraft- und Wegsteuerung im geschlossenen oder offenen Regelkreis sind verfügbar.
Ein dynamisches Messverfahren mit Frequenzen bis 100 Hz für Ermüdungs- und kontinuierliche Steifemessungen ist als Option verfügbar.
Ein besonderes Merkmal des Messkopfes ist die Nutzbarkeit in Druck- und Zugrichtung über den gesamten Messbereich.
Video-Synchronisation: Mit dem Aufnahmebild kann durch Übermittlung der Daten über TCP-IP in ein zusätzliches Fenster auf dem REM-Rechner realisiert werden.

Technischer Überblick

Beschreibung	Wert
Artikel-Nr.	1020054
Typ	ZHN/SEM
Prüfkraft F_max	ca. 200	mN¹
Verschiebung, max.	ca. 200 μm bei 20 mN; ca. 1500 μm bei 200 mN
Kraftauflösung, digital	≤ 0,02	μN
Wegauflösung, digital	≤ 0,001	nm
Rauschniveau der Kraftmessung (RMS)	≤ 0,5	μN
Rauschniveau der Wegmessung (RMS)	≤ 0,5	nm
Tischsystem
X- und Y-Tisch: Bewegungsbereich (Standard)	21 x12	mm
X- und Y-Tisch: Positioniergenauigkeit	≤ 50	nm
X- und Y-Tisch: Auflösung des Messsystems	1	nm
Z-Tisch: Bewegungsbereich	15 (optional 25)	mm
Z-Tisch: Positioniergenauigkeit	≤ 0,1	μm
Z-Tisch: Auflösung des Messsystems	50	nm

Druck und Zug

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Anwendungsbeispiele des ZHN/SEM

Adaption des Nanoindenters an ein Rasterelektronenmikroskop

Die Fertigung der entsprechenden Adapter und Verstellmöglichkeiten sowie der elektrischen Durchführungen erfolgt ganz nach Ihren Vorgaben!

Druckversuch auf Kupfer-Einkristall

REM-Bilder von [1 0 0] Kupfersäulen mit einem Querschnitt von 2 x 2 μm, aufgenommen in-situ nach (a) 3,3 % Kompression (b) 13,4 % Kompression (c) 23,4 % Kompression (d) entlastete Probe mit eingezeichneter anfänglicher Kristallorientierung und aktiven Gleitebenen. © Dr. C. Motz, Universität des Saarlandes, Deutschland

Bruchzähigkeitsexperimente an Wolfram

Biegebalken wurden in-situ mit einem Cube Corner Indenter belastet. Die Be- und Entlastungsgeschwindigkeit war 1 mm/min für alle Proben. Stabiles Risswachstum wurde bei allen Proben beobachtet. © Dr. Wurster, ESI Leoben, Österreich

Bestimmung der größenabhängigen Kristallplastizität

REM-Bilder einer Probe während eines in-situ Zugversuchs (a–e) und nach Entlastung (f). Die entsprechenden Positionen innerhalb der Spannungs-Dehnung-Kurve sind in der Grafik eingezeichnet. Ein zweiter Ent- und Belastungsschritt ist durch Pfeile gekennzeichnet. © Dr. Kiener , ESI Leoben, Österreich