NIOS Advanced

Полнофункциональная измерительная система, реализующая все возможные методы исследования физико-механических свойств. Наличие модуля атомно-силового микроскопа позволяет исследовать с нанометровым пространственным разрешением рельеф поверхности, а также остаточные отпечатки после выполнения измерений механических свойств. В приборе реализованы автоматизированные процедуры выполнения серий экспериментов, а также возможности пакетной обработки большого объема экспериментальных данных.

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.