ナノインデンター(スタンドアローンタイプ)

ナノインデンテーションとは

ナノインデンテーションとは

ナノインデンテーションとは

押込み深さ(nm) vs 荷重(nN)

ナノインデンテーションとは、物質の機械特性を評価する試験方法のひとつです。サンプルに対し、先端がピラミッド型の圧子を用いて、ごく微小(荷重:uN~nNオーダー/変位:nm~umオーダー)な圧入を行い、押込み深さ(変位)と印加した荷重を測定することで、ナノオーダーで、サンプルの硬度・ヤング率などの機械・トライボロジー特性を評価する測定手法です。
押込み深さが非常に小さいため、薄膜や微粒子など微小なサンプルや、バルク材中のごく局所的な機械特性を測定することができます。
シンプルなインデンテーションの他、振動を加えた動的インデンテーション CSM(Continuous Stiffness Measurement)により、狭い間隔での、圧入深さ毎の機械的特性を連続的に取得する事もできます。ナノインデンターは上記の試験を行う装置で、装置の変位分解能、荷重分解能、時間分解能(応答速度)、圧子の安定性が高いほど、より微細な挙動を評価することができます。 拡張機能として、加熱状態や電圧印加しながらなど、サンプルの環境を制御しながらナノインデンテーションを実施できたり、位置情報と測定値から機械特性のマッピングができる機種、ナノインデンターの、高精度に押し引きができる機能を応用して、引張試験・カンチレバー破壊試験・ピラー圧縮試験・スクラッチ試験等を行うことができる機種もあります。 また、走査型電子顕微鏡(SEM)、X線顕微鏡、光学顕微鏡など顕微鏡に据え付け、ごく微小な押込み部分をリアルタイムで観察しながら試験を行えるIn-situモデルもあります。


特徴

FemtoTools社のナノインデンターは、世界で初めてMEMSベースの、センサーと一体になった圧子を用いることで、
他にはない高い分解能、再現性、安定性を実現していることが特徴です。荷重・変位どちらでも高精度で安定した制御が可能です。
オプションやインデンター圧子の種類も豊富に用意しており、様々な研究分野への応用が可能です。

特徴

特徴
  • 非常に高い分解能・再現性・安定性
  • 押し/引きともに高精度で安定した変位・荷重制御
  • 圧縮、押込み、引張り、引掻き、疲労など多彩な試験
  • 加熱+力学試験、電気化学+力学試験、スクラッチ・摩耗試験など、豊富な拡張オプション
  • データのプロット、フィッティングとその分析、および材料特性データの抽出、視覚化が可能なデータ分析ソフトウェア

用途

Topography Mapping
Topography Mapping

用途
  • ナノインデンテーション(金属、薄膜、セラミックス…)
  • 微細構造物の機械特性評価 (カンチレバー、MEMS…)
  • 微小引張試験(ナノファイバー・ナノチューブ…)
  • マイクロアッセンブリ

システム一覧

活用例

MEMS・NEMSテスト

MEMS・NEMSテスト

■面内および面外MEMS剛性試験
MEMSチップ上の吊り構造の機械的剛性を正確に定量化するために、面内および面外の圧縮試験も行えます。 ナノインデンターを用いて、吊り下げられた各構造に垂直に力を加え、結果として生じる変形を記録してゆきます。 力と変形のデータから、MEMS構造の剛性、バネの直線性、ヒステリシス、再現性を定量化します。 面内試験中は微小ギャップ内で力を加える必要があります。この場合は、オプションである横方向の微小センシングプローブを使用します。接触チップは狭いギャップ内に配置されており、水平方向の力を加えることができる形状となっております。

■MEMS構造の疲労試験
稼働構造を有するMEMS構造体の寿命と故障を評価するため、インデンターを疲労試験機として使用できます。
この場合は、吊り構造に対して繰り返し荷重(力制御)を適応します。
結果として生じる、力対変形のデータを継続的に監視することで、亀裂の開始や伝播など材料の変化を検出できます。

マイクロ引張試験

マイクロ引張試験

■マイクロファイバーは、複合材料、フィルター、組織工学、創傷包帯、繊維製品など各業界において非常に有望視されている素材です。そのため、機械的挙動(剛性、弾性変形範囲、極限強度、靭性等)についての定量的な性能を把握することは重要です。

■シリカ繊維のマイクロスケール引張試験
ナノインデンターを使用することで、サンプル調製と引張試験の両方を実行できます。FemtoTools Software Suiteの「引張試験」機能を使用して、ファイバーはまっすぐになるまで引っ張られてから、さらに引き伸ばされます。剛性、伸び、最大降伏強度、最大伸びを測定可能。弛緩挙動は、繊維を伸ばし、位置を一定に保ちながら力を測定することにより分析されます。多数のロードおよびアンロードのサイクル後の剛性と繊維の伸びの変化を測定するために、周期的なテストを行います。

In-Situ(その場試験) SEM材料試験

In-Situ(その場試験) SEM材料試験

■FT-NMT04は、超高荷重および変位分解能とその場SEM観察を組み合わせることにより、特定のサブミクロンスケールの微細構造特性の機械的特性を測定し、パイルアップ、スリップバンド、および亀裂の形成を直接視覚化することができます。標準的なナノインデンテーションは、除荷の開始時に測定データを取得しますが、連続剛性測定(CSM)を使用すると、硬さと弾性率の両方を圧子の侵入深さの関数として記録できます。

■高い荷重と変位の分解能を有するFT-NMT04を使用したCSMナノインデンテーションにより、浅い侵入深さと可塑性の開始からバルク材料への機械的応答の進化を定量化できます。高調波周波数範囲(最大500Hz)と高速データ取得レートの組み合わせにより、材料の粘弾性および粘塑性挙動の前例のない定量的動的機械分析が可能になります。

マイクロハンドリング・組み立て

マイクロハンドリング・組み立て

■3Dマイクロパーツの組み立て
標準的な微細加工プロセスは平面加工に限定されており、複雑な3次元構造の作成はできません。また、異なる材料の、特定の組み合わせのみが可能であり、微細加工デバイスおよびシステムの機能は制限が加わります。真の3次元ハイブリッド微小電気機械システム(MEMS)の開発には、マイクロアセンブリが必要です。

■生物医学用途では、軟磁性の電気めっきニッケル構造を3次元形状に組み立てる必要があります。この組立作業には、FT-MTA02マイクロメカニカル試験および組立ステーションが最適です。ハンドリングプロセスの信頼性を向上させるために、グリップ力のクローズドループコントロールを使用します。組み立てられた部品はシリコンベースのマイクロセンサーと組み合わされます。

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