نبذة عن الجهاز
يُعد Hysitron TI Premier Nanoindenter جهازًا متقدمًا لاختبارات الخواص الميكانيكية على المستوى النانوي، ويتميز بقدرات واسعة لإجراء القياسات النانوميكانيكية مع إمكانية تطويره وإضافة وحدات جديدة لمواكبة متطلبات البحث العلمي المتقدمة. يعتمد الجهاز على تقنية Hysitron المثبتة لقياس الخواص الميكانيكية للمواد بدقة كمية، مثل معامل المرونة، والصلادة، ومتانة الكسر، وحساسية معدل الانفعال، والزحف، واسترخاء الإجهاد.
القياسات والقدرات التحليلية
1. قياس الخواص الميكانيكية الكمية
- الصلادة ومعامل يونغ (Hardness & Young’s Modulus): قياس الصلادة ومعامل المرونة بدقة عالية باستخدام تقنية النانو إندنتيشن.
- تحليل الزحف (Creep Analysis): دراسة التشوه التدريجي للمواد تحت حمل ثابت مع مرور الزمن.
- قياس متانة الكسر (Fracture Toughness): تقييم مقاومة المواد لبدء وانتشار الشقوق.
- الخواص الديناميكية (nanoDMA): قياس الخواص الميكانيكية الديناميكية، مثل معامل التخزين ومعامل الفقد والاستجابة المرنة واللزوجية للمواد.
2. توصيف تضاريس الأسطح عالية الدقة
- رسم خرائط ثلاثية الأبعاد للسطح (3D Surface Mapping): إنشاء خرائط طبوغرافية ثلاثية الأبعاد بدقة نانوية.
- القياسات البعدية النانوية (Nanoscale Dimensional Metrology): قياس الأبعاد والارتفاعات والتضاريس السطحية بدقة عالية.
3. دراسات الاحتكاك وتآكل الأسطح (Tribology)
- اختبار الخدش النانوي (Nanoscratch): تقييم مقاومة الأسطح للخدش والالتصاق.
- تحليل الاحتكاك (Lateral Force Microscopy - LFM): قياس قوى الاحتكاك بين رأس الفحص وسطح العينة.
- اختبار التآكل النانوي (Nanowear): دراسة مقاومة المواد للتآكل تحت أحمال دقيقة ومتحكم بها.
4. أوضاع الاختبار
- التصوير أثناء الفحص باستخدام المجهر الماسح بالمسبار (In-Situ SPM Imaging): يتيح تصوير سطح العينة قبل الاختبار لتحديد مواقع القياس بدقة، ثم إجراء الاختبارات مع تموضع عالي الدقة، بالإضافة إلى إعادة تصوير السطح بعد الاختبار لتحليل التشوهات وقياس خشونة السطح الكمية (RMS Surface Roughness).
- الاختبار بالانغراز النانوي (Nanoindentation): قياس معامل يونغ، والصلادة، ومتانة الكسر، وغيرها من الخواص الميكانيكية للمواد على المقياس النانوي.
- اختبار التآكل النانوي (Nanowear): يتيح التحكم الدقيق في الحمل المطبق على العينة لدراسة مستويات مختلفة من التآكل، مع إمكانية تطبيق أحمال تصل إلى 100 ميكرو نيوتن (100 µN)، مما يسمح بتقييم مقاومة التآكل لمجموعة واسعة من المواد.
التطبيقات
- أشباه الموصلات.
- علوم المواد والتعدين.
- الأغشية الرقيقة والطلاءات.
- البوليمرات والمواد الحيوية.
- تقنيات تخزين الطاقة.
