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Zubehör für den Nanoindenter ZHN

Probenhalter und Probenheizer

Der Universelle Nanomechanische Tester ZHN ist für die Bestimmung von Härte und E-Modul an Werkstoffen und Schichtsystemen ausgelegt. Für den breiten Anwendungsbereich bietet ZwickRoell verschiedenstes Zubehör an.

Probenheizer bis 400°C für Hochtemperatur-Nanoindentation

Der Probenheizer kann anstelle des Standard-Probenhalters in das ZHN installiert werden. Er arbeitet mit passiver Kühlung und braucht keine Wasserzuführung. Das ermöglicht Lateralkraftmessungen und Scratchtests ohne Lateralkraftbeitrag.

Es werden zwei Heizungskreisläufe verwendet: Eine Heizplatte ist unter der Probe angeordnet, und ein Heizzylinder sitzt in einem Deckel über der Probe. Ein verlängerter Macor-Stab mit der Indenter-Spitze am Ende reicht in den Deckel hinein und wird zusammen mit dem Luftvolumen oberhalb der Probe aufgeheizt. In den Heizelementen sind PT100-Temperatursensoren integriert.

Nach dem Versuch kann man den oberen Deckel entfernen. Eine visuelle Inspektion der Probenoberfläche lässt sich dann mittels eines langreichweitigen Objektives durchführen, ohne an Positioniergenauigkeit zu verlieren. Probe und Heizplatte werden von unten gegen einen Anschlag gedrückt. Zur Fixierung der Probe ist kein Klebstoff nötig.

Messköpfe zum Nanoindenter ZHN

Der Universelle Nanomechanische Tester ZHN kombiniert zwei Messköpfe in normaler Richtung (Nanoindenter-Prinzip) und lateraler Richtung (Scratchtester-Prinzip), die beide völlig unabhängig voneinander mit Nanometer-Auflösung arbeiten. Damit lassen sich erstmals laterale Kraft-Verschiebungs-Kurven messen, aus denen mehr Materialparameter gewonnen werden können als bisher (siehe Anwendungsbeispiele). Dies beinhaltet die Messung der lateralen Steifigkeit und rein elastischer lateraler Deformationen der Probe.

Im Gegensatz zu den Geräten anderer Hersteller arbeiten die beiden Messköpfe sowohl in Zug- als auch in Druckrichtung, sodass auch mit einer Schwingung überlagerten Eindringprüfung wie auch zyklische Ermüdungsprüfungen umsetzbar sind.

Normal Force Unit (NFU)

  • Durch Doppel-Blattfedersystem Beweglichkeit in normaler Richtung und hohe Steifigkeit in lateraler Richtung
  • Robuste Konstruktion
  • Kein Anschlag der induktiven Sensoren bei Überlastung und damit keine Beschädigung
  • Der Schaft kann größere Gewichte tragen, ohne dass der Messbereich verlassen wird. Kundenspezifische Messspitzen beliebiger Art sind problemlos einsetzbar.

Lateral Force Unit (LFU)

  • Probenhalter mit den Proben in der Mitte von senkrecht stehenden Blattfederpaaren
  • Leichte Verschiebbarkeit in lateraler Richtung ohne vertikale Veränderung der Probenposition bei ausreichender Steifigkeit in normaler Richtung
  • Krafterzeugung von der Kraftmessung entkoppelt
  • Anwendung und Messung von lateralen Kräften ohne laterale Verschiebung möglich

Technischer Überblick

Die Modularität der Optik

Erhöhen Sie die Anzahl der möglichen Messmethoden und kombinieren Sie den ZHN Nanoindenter mit unseren verschiedenen optischen Systemen, wie z.B. ein integriertes AFM.

Verschiedene Optionen der Optik

Standardmäßig ist das Tandem-Mikroskop mit einem 50x-Objektiv im Lieferumfang des ZHN enthalten. Optional kann ein 50x-Objektiv mit vergrößertem Arbeitsabstand angeboten werden. Des Weiteren gibt es die Möglichkeit als 2. Objektiv ein 5x-Objektiv oder ein Weißlichtinterferometer einzubinden.

Nanoindentation und Rasterkraftmikroskopie (AFM) können in einem einzigen System gekoppelt werden, um eine umfassende und (halb) automatisierte Analyse zu ermöglichen. In einem ersten Schritt misst das Atomkraftmikroskop die Oberflächenrauigkeit und hilft so, die minimale Eindringtiefe zu definieren. Dann wird die Probe unter dem Nanoindenter positioniert, um eine mechanische Analyse an der gleichen Stelle durchzuführen. In einem letzten Schritt kann diese Stelle wieder unter das AFM bewegt werden, um stressinduzierte Eigenschaften wie Materialaufwürfe, Einsinkungen oder Risse um die Vertiefung zu charakterisieren und zu verstehen. Diese Effekte können dann einen Einfluss auf die für Härte und Elastizitätsmodul erhaltenen Werte haben.

Vorteile der Optik

  • 50x-Objektiv – Strahlengang wird über Strahlteiler und Zwischenoptiken zu zwei Kameras geführt
  • Innerhalb der optischen Abbildung lassen sich

    • Messstellen definieren
    • Abstände und Umfänge vermessen
    • Vorhandene Messstellen per Knopfdruck abfahren und anzeigen
    • Beleuchtung und Bildparameter regeln
    • Maßstäbe und Aufnahmezeiten einblenden
  • Durch Verzicht auf mechanische Objektivwechsel hohe Positioniergenauigkeit und schnelle Umschaltung zwischen den Vergrößerungen
  • Auch gering reflektierende Oberflächen wie Gläser lassen sich gut abbilden
  • Autofokus-Funktion zum Auffinden der Höhe für eine scharfe Abbildung
  • Automatische Erstellung von Bildern der Messstellen (programmierbar)
  • Übersichtsbild aus zusammengesetzten Einzelbildern mit großer Schärfentiefe

Downloads

Name Typ Größe Download
  • Produktinformation: ZHN - Universelles Nanomechanisches Prüfsystem PDF 2 MB
  • Produktinformation: Probenhalter für den Nanoindenter ZHN PDF 361 KB

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Nanoindenter ZHN

Die umfassende mechanische Charakterisierung dünner Schichten oder kleiner Oberflächenbereiche mit der notwendigen Kraft- und Wegauflösung – das ist das Anwendungsfeld des ZHN Nanoindenters. Dies beinhaltet die Messung von Eindringhärte, Eindringmodul und Martenshärte gemäß ISO 14577 (instrumentierte Eindringprüfung).
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