iMicro 高性能 薄膜機械的特性評価装置

InForce1000とInForce50の両ヘッドを付け替え可能で、薄膜の機械特性評価に欠かせない、ダイナミックモードやスクラッチ試験、高速3D/4Dマッピング機能まで幅広い機能を装備可能です。

InForce1000とInForce50の両ヘッドを付け替え可能で、薄膜の機械特性評価に欠かせない、ダイナミックモードやスクラッチ試験、高速3D/4Dマッピング機能まで幅広い機能を装備可能です。

製品名: iMicro 高性能薄膜機械的特性評価装置

型番: InForce1000 / InForce50

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発売日: 販売中

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iMicro 高性能薄膜機械的特性評価装置の特長

●ISO14577に準拠した国際規格の硬度測定法を使用
●薄膜の硬度を自動測定！ロックウェルと同様に圧痕観察は不要
●マイクロビッカースでは不可能な数mNレベルの押込み試験が可能
（膜厚の5～10分の1の押込み深さで硬度測定が可能）
●薄膜のヤング率も測定可能
●オートX-Y ステージを用いた多点自動測定
●無駄を省いたコンパクトで高コストパフォーマンスを実現

テクノロジー

iMicroは、押し込み試験の第一人者Dr.Warren Oliverにより新たに設計されたナノインデンターで、硬質膜からソフトマテリアルまで、硬度・ヤング率・動的粘弾性などの多岐にわたる機械特性を評価するための超低荷重ナノインデンターです。

ダイナミックモード

測定モードには、ISO14577に準拠する準静的モードとダイナミック（CSR）モードの2種類があります。準静的モードでは、最大侵入深さにおける特性を算出し、一つのスチフネスS(剛性)データを出力します。CSRモードでは、侵入深さの連続関数として、荷重及び変位データと共にスチフネスデータSが得られます。CSRモードにより、試料表面から最大深さに対して、「硬度」と「ヤング率」がプロファイルとして得られます。この手法により得られるプロファイルデータから、薄膜、コーティング、その他の表面処理材料の評価に関して常に考察が必要とされる基板の影響を視覚的に捉えられ、薄膜のみの硬度とヤング率を正しく判断できます。
またポリマーなどの動的粘弾性特性では、ダイナミック周波数を変更して、各周波数に対する貯蔵モジュラス･損失モジュラス・損失係数tanδを求められるナノ粘弾性評価装置として利用できます。

多彩なマッピング機能

オプションのInForce50を搭載することで、多彩なマッピング機能を実現します。最速１点辺り１秒の高速押し込みを行い、サンプル表面の硬度・ヤング率を２次元マッピングするNanoBlitz3D機能、更にNanoBliz3Dに深さ方向を加え硬度・ヤング率を3次元マッピングするNanoBlitz4D機能を装備できます。
従来のISOに基づく準静的モードで実現される1ポイントのみの硬度・ヤング率データを2次元、3次元へ拡張し、“硬度顕微鏡”として利用いただけます。

100kHzの高速データ収集

iMicroに搭載されるInQuestコントローラは、準静的モードとダイナミックモードを１台のコンパクトなコントローラで実現しています。100kHzという高速データ収集スピードにより、高分解能・高密度なデータ収集と高速なフィードバック制御を実現でき、ナノスケールの極微小な材料の機械特性も高感度に検出できます。

押し込みヘッド

機械的インデンテーション試験の全ての測定は、基本の「荷重(フォース)」と「変位」データより算出されています。ナノインデンター・システムには、独自の電磁コイルベースの荷重制御機構が使用され、サンプルに対する非常に高精度な「荷重」の印加を実現しています。
コイルに流れる電流によって圧子軸は電磁力で下側に駆動され、同時に容量センサによって「変位」を高精度に計測します。容量センサとは完全に独立した2枚のリーフスプリングの採用によって、圧子の押し込み軸は安定に上下し、横方向の移動は全くありません。独自のセンサ／荷重制御機構の設計により、高精度で再現性の非常に高い、材料の機械的特性データが得られます。

仕様

	InForce1000 (標準ヘッド)搭載時	InForce50 (高分解能ヘッド)搭載時
荷重印加方式	電磁コイル
変位検出	キャパシタンスゲージ
最大変位レンジ	80μm	50μm
最大押しこみ荷重	1000mN	50mN
荷重分解能	6nN	3nN
変位分解能	0.04nm	0.02nm
測定位置確認	CCDカメラ
測定モード　（一部オプション）	準静的モード(ISO14577準拠)、連続剛性測定法（CSR）、粘弾性、スクラッチ、粘着力、硬度・ヤング率の３D/４Dマッピング

システム構成

電磁コイルベースの荷重制御機構
振台及び環境の影響を防ぐキャビネット
プリマウント型「バーコビッチ」ダイヤモンド圧子
マウスコントロールによる自動モーションシステム
カラーCCDカメラ
高速InQuestコントローラ
InView制御・解析ソフトウェア
ディスプレイ一体型PC

機能

連続剛性測定法(CSM/CSR)

連続剛性測定法(Continuous Stiffness Measurement; CSM)は、ひずみ速度や周波数による影響などの動的材料特性を定量化するために使用されます。 CSM手法では、押し込み試験中に圧子を微小振動させて、深さ、荷重、時間、または周波数の関数として材料の特性を測定します。この機能には、硬度とヤング率を深さまたは荷重の関数として測定する一定ひずみ速度(Constan Strain Rate; CSR)も含まれます。CSMは、貯蔵弾性率および損失弾性率を測定するProbeDMA™メソッドや、基板に依存しないヤング率を測定するAccuFilm™など、他の高度な測定オプションにも使用されます。

２次元機械特性マッピング(NanoBlitz 3D)

NanoBlitz3Dは、材料の硬度・ヤング率等の機械特性マップを生成します。平滑なサンプルであれば押し込み1点あたり1秒未満で最大40,000インデント（200×200アレイ）を実行します。測定時間は多少長くなりますが、粗さのあるサンプルにも対応します。試験点数を多くすることで、統計的な信頼性が向上します。ヒストグラムチャートは、複合材料において各組成や各相の材料をそれぞれ示します。 NanoBlitz3Dパッケージには、視覚化機能とデータ処理機能が含まれています。

３次元機械特性マッピング(NanoBlitz 4D)

NanoBlitz4Dは、X-Y-Zの3次元情報に機械特性を加えた4次元のマップを生成します。 NanoBlitz4Dは、1回の押し込みあたり5～10秒で最大900インデント（30×30アレイ）を実行し、アレイの各インデントの深さの関数として、ヤング率（E）、硬度（H）、および剛性（S）の値を提供します。 NanoBlitz 4Dは一定ひずみ速度法(CSM/CSR)を利用しています。パッケージには、視覚化機能とデータ処理機能が含まれています。