Nanoindenter

TriboIndenter

Der TriboIndenter der Firma Hysitron ermöglicht die mechanische wie auch tribologische Charakterisierung von Materialien auf der Nanoskala. Das transducer-basierte System erlaubt es dank einer feed-back Kontrolle Diamantprobekörper definierter Geometrien (Berkovich, cube-corner, konisch Diamantspitzen und Stempel) mit einer maximalen Last von 10 mN (Lastauflösung < 1nN / Noise Floor 100 nN) entweder auf eine last- oder aber auf eine weg-kontrollierte Art und Weise in das zu untersuchende Material zu drücken (Wegauflösung 0.0002 nm / Noise Floor 0.2 nm / Drift < 0.05 nm/sec). Hierbei lässt sich die Diamantspitze mit einer lateralen Genauigkeit von ca. 10 nm auf der Probenoberfläche positionieren. Es werden vollständige Be- und Entlastungszyklen (Kraft-Weg-Kurven) aufgenommen anhand derer dann über entsprechende Modelle auf die mechanischen Eigenschaften der Probe geschlossen werden kann. Die Tests können quasi-statisch aber auch mit einer zusätzlichen sinusförmigen kleinen Kraftkomponente dynamisch (nanoDMA) ausgeführt werden. Letzteres Testverfahren erlaubt in einem Frequenzbereich von 5-300 Hz Aussagen über Verlust- und Speichermodul des getesteten Materials bei Raumtemperatur.

Ein senkrecht zum indentierenden Transducer-System angeordneter identischer Kondensatoraufbau erschließt eine Reihe tribologischer Testverfahren. Hierbei kann prinzipiell fast jede lineare Belastungsfolge entlang einer Geraden auf der Probenoberfläche realisiert werden (Scratch-Test, oszillierende Belastungstests, etc.). Die zusätzliche Möglichkeit die Probentopographie nach dem Prinzip der Rasterkraftmikroskopie mittels der Diamantspitze selbst abzubilden eröffnet im Weiteren die Option auch flächenhaften Verschleiß zu erzeugen.

Das System ist vollständig automatisierbar (alle Testverfahren) und kann skriptbasiert mehrere Proben nacheinander ohne jegliches menschliches Zutun abarbeiten. Es wird am Lehrstuhl zur mechanischen wie auch tribologischen Charakterisierung aller Schichtsysteme, Komposite wie auch einiger Nanostrukturen eingesetzt.