NanoTest Vantage（微）纳米材料力学性能综合测试系统

标准配置模块及技术指标

1.NanoTest Vantage 测试平台

1.1.高刚度花岗岩测试平台,采用线性编码器的自动样品驱动

1.1.1.精密移动样品、实现样品在显微镜和载荷压头之间的自动切换

1.1.2.X 方向分辨率和移动范围：0.02m/50mm

1.1.3.Y 方向分辨率和移动范围：0.02m/400mm

1.1.4.Z 方向分辨率和移动范围：0.02m/50mm

1.1.5.样品厚度：150mm

1.1.6.用户能够同时放置多个样品,样品之间的高度差可达 40mm

1.2.振动隔离系统[防震台]

1.2.1.共振频率：0.5 Hz

1.2.2.全机械式的、无源系统 passive system

1.2.3.无需压缩空气,免维护

1.3.环境控制柜,带有主动温度控制系统

1.4.不间断电源

1.5.多物镜光学显微镜]

1.5.1.高分辨率的金相显微镜,配备 4 个物镜：

1.5.2.自动转塔实现远程的放大倍数之间的切换

1.5.3.3MP 彩色数字照相机

1.5.4.压头-显微镜之间自动切换

1.5.5.显微镜-压头之间的回位精度：0.4m

1.6.NanoTest NTX4 系统控制器,配备必要的连线和接头

1.7.Dell 计算机：

1.7.1.2.93 GHz 双核处理器、2GB RAM、160GB 硬盘或者更好

1.7.2.两个 17 英寸 LCD 平板显示器

1.7.3.256mB ATI 双视频输入(DVI/VGA)图形卡

1.7.4.Dell 技术支持：3 年隔天现场保修服务

1.8.Platform 4 软件包：用于仪器控制、试验设计和数据分析：

1.8.1.密码管理、两级进入：

1.8.1.1.标准级别：常规工作、允许受限制的试验定义

1.8.1.2.管理员级别：可以定义特殊的试验、仪器校准和设置

1.8.2.存盘或者调出以前的试验设置用于快速的重复试验

1.8.3.可以定义多达 100 个试验 (每个试验包含 400 点阵)、试验按序自动测试

1.8.4.所有数据是以原始数据的格式存盘并用于随后的试验分析

1.8.5.记录试验参数,并可用于随后的检查和编辑

1.8.6.试验数据允许多种文件格式输出、用于第三方的应用

1.8.7.通过 Micro Materials Ltd (MML)网站实现免费的软件升级

1.8.8.允许免费从 Micro Materials Ltd (MML)网站下载额外的分析软件用于远程的数据分析

2.纳米力学测试锤

2.1.采用线圈/永磁体的高精度电磁驱动加载系统

2.2.载荷指标:

2.2.1.载荷：500mN

2.2.2.载荷分辨率：3nN

2.2.3.典型的噪音水平：<50nN

2.2.4.最小接触力：1 N, 用户根据不同的样品通过软件来设置为 0

2.3.位移测量采用校准的电容位移传感器

2.4.位移指标：

2.4.1.位移：20μm 或者 100µm (客户任选)

2.4.2.位移分辨率：0.001nm

2.4.3.典型的位移噪音水平：<0.2nm

2.5.位移热漂移速度: 0.004nm/s 或者更好

2.6.仪器框架刚度：5x106 N/m

2.7.熔融 SiO2 标准样品用于仪器性能监测

2.8.符合 ISO 14577-1,2,3,4 标准； 用户自己可以对仪器进行载荷、深度、金刚石探头面积函数和框架柔性等 4 项 ISO 14577 规定的基础指标进行标定

3.微米力学测试锤 [可以将一台仪器扩展两台仪器：可以完成纳米力学和微米力学测试]

3.1.采用线圈/永磁体的高精度电磁驱动加载系统

3.2.微米力学测试锤/加载头性安装在纳米力学测试锤/加载头旁边、随时可用

3.3.载荷指标：

3.3.1.载荷：20N

3.3.2.载荷分辨率：50nN 或 更好

3.3.3.典型的噪音水平：100nN

3.4.位移测量采用可追踪、校准的平行板电容器

3.5.位移指标：

3.5.1.位移：100μm

3.5.2.位移分辨率: 0.005nm

3.6.热漂移速率: 0.004nm/s 或更好

3.7.钢标准样品用于仪器的性能监测

4.纳米压痕测试模块

4.1.MML 软件自动分析程序用于测量：

4.1.1.硬度

4.1.2.模量

4.1.3.硬度和模量 vs（压入）深度曲线

4.1.4.长期蠕变

4.1.5.塑性功和弹性功、塑性指数

4.1.6.应力/ 应变信息

4.1.7.推出力

4.1.8.微米柱压缩力

4.2.可以获得并显示：

4.2.1.未经修正的原始数据

4.2.2.统计数据和归一化的数据

4.2.3.硬度和模量 2D 和 3D 图

4.3.Berkovich 金刚石压头 (更换时间 <1 分钟)

4.4.提供完整的可编译的加载和卸载速率以及接触速度

4.5.控制载荷和深度的试验,可以设定深度、载荷或者次测试结束条件等选项。

4.6.程序加载/卸载软件模块允许在同一个压入位置执行多次的加载/卸载循环,获得硬度/模量随深度的变化信息。

4.7.压痕试验采用线性加载速率,可以获得恒定应变速率的压痕试验。

4.8.程序可以在一个或者多个样品的位置,定义多达 100 个试验,每个试验包含 400 压入点阵,试验会在设定的时间点自动启动、执行,因此保证仪器能够 24 小时/7 天基础上的连续运行,获得的测试能力。

4.9.*兼容低载荷（纳米力学测量）和高载荷（微米力学测量）,实现二者满载荷量程的测量。低载荷（纳米力学测量）和高载荷（微米力学测量）各配备一个专用的 Berkovich 金刚石压头。

四：选件模块及其技术指标

以下部件可以在初次采购设备时一并购买,也可将来升级

5.纳米划痕和磨损（纳米摩擦学）模块

5.1.*兼容低载荷（纳米力学测量）和高载荷（微米力学测量）,实现二者满载荷量程的测量。

5.2.（纳米力学测量）加载力：500mN。

5.3.顶端半径为 5μm 的球形金刚石划头(或者其他类型的测试探头)。

5.4.划擦速率范围：0.1 to 100µm/s。

5.5.可设定的载荷变化速率。

5.6.磨损测试模式允许 "加载"或"卸载"深度 vs 划擦距离曲线。

5.7.程序可以在一个或者多个样品的位置,设定的时间点自动启动、执行多次形貌和划痕试验。

5.8.预览按钮（preview button）可以在试验设置时,调节并优化扫描速度、扫描长度、加载速率和划擦载荷。

5.9.可以获得并显示的划痕数据：

5.9.1.未经处理的原始数据。

5.9.2.临界划擦载荷。

5.9.3.载荷/深度 vs 距离曲线。

5.10.摩擦力测量单元：

5.10.1.加载力：200mN。

5.10.2.典型摩擦载荷分辨率：10µN.

5.10.3.扫描长度：10mm.

5.10.4.配有温度补偿传感器的摩擦力传感器。

5.10.5.超稳定摩擦力测量

5.10.6.可以获得并显示的摩擦力摩擦力数据:

5.10.6.1.表面粗糙度统计数据

5.10.6.2.摩擦系数 vs 时间曲线。

6.纳米冲击和疲劳测试模块

6.1.包括如下两种纳米冲击标准测试方法：

6.1.1.高周疲劳纳米冲击测试

6.1.2.摆锤脉冲模式

6.2.高周疲劳纳米冲击测试可在一点或多点进行冲击测试；包括压电驱动样品台振动、信号发生器、信号扩大器和数据分析,完成冲击和接触疲劳测试。

6.2.1.压电驱动样品振动。与压头施加的静载荷的大小,疲劳或冲击研究有关

6.2.2.频率范围 500Hz

6.2.3.振幅 5μm

6.3.摆锤脉冲模式可定量测量在粘结失效前的总能量；可用于低周疲劳以获取材料的韧性。另外,也可完成加速疲劳磨损和动态硬度测试。

6.3.1.系统用 A/C 螺线管控制摆锤运动的频率、振幅和加速度。

6.3.2.动态硬度测试和纳米冲击的频率：0.5Hz

6.3.3.静态加载：100mN

6.3.4.加速距离：36μm [纳米冲击]、90μm [微米冲击]。

6.4.可以在单次试验进程中预设定获取 100 次试验（每次试验至少包括 100 个数据分析点）。

6.5.这一测试模块可用于获取金属材料、陶瓷材料、刀具涂层和聚合物的疲劳性能。

6.6.包括一个方形金刚石压头。

7.微震磨损模块

7.1.往复的纳米抗磨,适用于横向振荡,同时保持恒定的法向力

7.2.测量参数：

7.2.1.传统的微震磨损

7.2.2.由微震磨损过渡到小范围划动摩擦

7.2.3.单层或多层涂层的连续磨损机制

7.3 频率范围：5-20Hz

7.4 微震磨损轨迹：5m

7.5 划痕轨迹：20 m

7.6 载荷范围：1-500mN（纳米力学测试）

7.7 压头为大曲率半径的球形压头（200µm 直径）

8.DMA 动态力学性能测量

8.1.对于存储模量和损耗模量的测试,压痕测试会使得弹性系数和弹性模量的获取变得复杂,而弹性系数和弹性模量是聚合物样品表面/近表面的能量阻尼性能指示参数

8.2.固定在放大器和样品振动系统上以在样品表面进行震动,并允许在连续的基底上进行测试

8.3.振荡频率范围：0.1Hz～250Hz

8.4.振幅：亚 nm～50nm

8.5.只与纳米力学测试模块兼容

9.500℃高温样品控制系统

9.1.加热温度：500C

9.2.压头和样品独立控温,压头和样品是等温接触,测试过程中没有热流

9.3.温度控制系统,确保压头和样品接触前处于热平衡状态

9.4.配有加热挡板,以减少对仪器其余部位的热辐射

9.5.带有加热器的 Berkovich 压头

9.6.测量区域范围：16mm x 16mm

9.7.500 C 下位移热漂移速度： 0.01 nm/sec.

9.8.兼容压痕测试、划痕测试和冲击测试模块.

10.高温扩展模块（第二根摆锤）

10.1.针对第二根摆锤的热辐射挡板

10.2.高温压头一个

11.高温扩展模块（750C）

11.1.温控区间：500°C ～ 750°C

11.2.氮化硼压头,独立的压头加热器

11.3.水循环冷却系统

11.4.只适用于纳米力学测试模块

11.5.推荐同时配备气氛保护模块

12.气氛保护

12.1.通入保护气体以减少测试环境中氧或水分的含量

12.2.专门的气体管路,可以使用 N2 或 Ar

12.3.一套氧检测器,监控测试环境中的氧含量

13.液体样品池

13.1.硼硅酸盐玻璃液体池和压头适配器,保证样品和压头*浸入液体中进行测试

13.2.系统自动切换进行预存储的液体校准

13.3.包括 Berkovich 压头。

14.低温样品控制系统

14.1.控温方式：3 段 Peltier

14.2.温度范围：室温（或者 20） ~ -20C

14.3.控温精度：0.15 degC (与温度有关)

14.4.Peltier 冷却压头,压头和样品是等温接触,测试过程中没有热流

14.5.低温样品台兼容压痕、划痕、磨损、冲击（样品振动）等。

15.高温显微镜

15.1.物镜沿着测试摆锤固定

15.2.标准物镜配置（6x, 20x）,可扩展至 5 个物镜配置（4x,6x,10x,20x,40x）

15.3.3MP 彩色数字照相机

15.4.压头-显微镜之间自动切换

15.5.显微镜-压头之间的回位精度：0.4m

16.单模式原子力显微镜（AFM）

16.1.接触模式：恒力模式,恒高模式,力调制模式,扩展电阻模式。

16.2.扫描模式：前进扫描&后退扫描 模式/ 帧向上、向下或连续模式 / 恒高模式,这些扫描模式同时

存在于接触模式和非接触模式中。

16.3.旋转和倾斜角度：0～360°,硬件 X 和 Y 的斜率补偿功能。

16.4.数据显示：用户可定义的所有通道的轮廓图和色彩图

16.5.扫描范围：

16.6.通过自动的自我调整,使悬臂排成直线。

16.7.自动驱近距离：4.5mm。

16.8.通过双透镜系统观察样品（顶部和侧面进行观察）

17.双模式原子力显微镜（AFM）

17.1.接触模式：恒力模式,恒高模式,力调制模式,扩展电阻模式。

17.2.非接触模式：恒力模式,恒高模式,相位模式,电磁力模式,静电力模式

17.3.扫描模式：前进扫描&后退扫描 模式/ 帧向上、向下或连续模式 / 恒高模式,这些扫描模式同时存在于接触模式和非接触模式中。

17.4.谱图：力-距离,力-电压,振幅-距离,相位-距离,电流-电压,电流-距离。

17.5.旋转和倾斜角度：0～360°,硬件 X 和 Y 的斜率补偿功能。

17.6.数据显示：用户可定义的所有通道的轮廓图和色彩图

17.7.扫描范围：

17.8.通过自动的自我调整,使悬臂排成直线

17.9.自动驱近距离：4.5mm。

17.10.通过双透镜系统观察样品（顶部和侧面进行观察）

17.11.包括弹性系数测量单元

18.3D 原位成像

18.1.提供原位 3D 表面成像。

18.2.与高温样品台兼容。

18.3.高精度 X,Y 台分辨率：2nm。

18.4.分析软件提供 2D 和 3D 图、平滑、体积分析、粗糙度分析、表面积分析和很多其他的功能。

18.5.X,Y 扫描范围：100µm x 100µm。

18.6.X, Y 样台分辨率: 2 nm

18.7.闭环线性：0.03%

18.8.可以 ASCII 文件的方式输出到第三方图像分析软件包。