Hysitron PI 89 掃描電鏡聯用納米壓痕儀
The Hysitron PI 89 掃描電鏡聯用納米壓痕儀利用掃描電子顯微鏡（SEM、FIB/SEM）的成像能力，可以在成像的同時進行定量納米力學測試。這套全新系統搭載 Bruker 的電容傳感技術，繼承了市場的批商業化原位 SEM 納米力學平臺的優良功能。該系統可實現包括納米壓痕、拉伸、微柱壓縮、微球壓縮、懸臂彎曲、斷裂、疲勞、動態測試和力學性能成像等功能。
一、亮點
1）無以倫比------控制和性能
具有固有的位移控制，位移范圍從<1nm to 150µm，業界的力范圍從<1µN to 3.5N，和78kHz的反饋速率和39kHz的數據采集速率，從而記錄各種瞬態事件。
2）創新------樣品臺技術
通過一個線性編碼器和兩種旋轉/傾斜臺配置實現可靠的和可重復的準確樣品定位、性質成像、原位FIB加工和包括EBSD, EDS, BSE, and TKD在內的分析成像。
3）多功能------模塊化設計
支持幾乎所有的原位測試技術和選項，包括高溫、納米摩擦、電表征、納米動態力學、壓轉拉測試、直接拉伸、高應變率測試和掃描探針原位成像等。
二、特點
1）性能和功能
旋轉/傾斜樣品臺配置
新一代設計具有兩種旋轉/傾斜樣品臺配置。額外的線性樣品臺實現樣品與傳感器之間的快速和簡便定位。
Hysitron PI 89的緊湊設計允許的樣品臺傾斜，以及測試時成像的最小工作距離。PI 89為研究者提供了比競爭產品更廣闊的適用性和性能：
* 重新設計的結構增加適用性和易用性
* 1 nm精度的線性編碼器實現更大范圍下更好的自動測試定位重復性
* 更高的框架剛度(~0.9 x 106 N/m)提供測試過程更好的穩定性
*兩種旋轉/傾斜模式實現成像、FIB加工、以及各種探測器的聯用，包括EDS， CBD，EBSD，ａnd TKD等。
2）固有位移控制
Hysitron PI 89利用布魯克的亞納米尺度傳感器和壓電力驅動結構實現真正的位移控制和載荷控制測試：
* 在固有位移控制模式中，壓電驅動器實現預設位移率的位移控制，同時力傳感器測力。
* 在真載荷控制模式下，力傳感器直接通過靜電力加載，同時通過三板電容測量位移。
* 傳感器的超低電流設計使得溫漂最小化，實現無比靈敏的載荷和位移測量。
3）與SEM成像和其它性能成像同步的原位力學測試
Hysitron PI 89獲得的原位力學測試結果與SEM成像同步且并列顯示。這使得用戶能觀察到缺陷、應變、熱/電刺激對于工程材料性能、壽命和耐久性從納米到微米尺度的影響。這種同步實現更多的分析：
*旋轉/傾斜樣品臺實現EBSD和力學性能成像聯用
*能在力學性能測試前、后直接進行FIB加工，而無需轉換腔體
三、選件和配件
The Hysitron PI 89的模塊化設計支持幾乎所有的創新原位測試技術。兩套旋轉/傾斜樣品臺設計實現高級成像功能和FIB加工。
1） XPM------定量、超高速機械性能映射；
2）SEM 和 TEM 加熱------直接測量和觀察熱啟動材料轉化；
3）原位納米劃痕模塊------具有同時法線和橫向力感應的高分辨率測量；
4） 納米動態力學模式------施加振蕩力，持續測量粘彈性和疲勞特性，作為接觸深度、頻率和時間的函數；
5）電氣特性模塊（ECM）------在納米壓痕、壓縮或拉伸加載期間同時進行原位電氣和機械測量；
6）Tribo iQ ------功能齊全的數據處理、分析、繪圖和報告軟件；
7）壓轉拉裝置------專為納米線和獨立薄膜而設計；
8）直接拉-拉伸測試------提供完整的應力應變曲線、楊氏模量、屈服強度、工作硬化等；
9）兼容TKD和STEM------提供電子透明樣品的分析成像；
10）原位SPM成像------基于力反饋的樣品表面的地形成像。
四、相關圖片
1）從SEM獲得的視頻采集實現實時觀察和與力學測試直接對應。樣品由Professor Steven Nutt, University of Southern California惠贈
2）Ceramic matrix composite modulus map composed of 400 measurements in 67 seconds (left). Ceramic matrix composite modulus distribution statistics (right)
3）在室溫（左上）和 800℃（右上）環境中粘結涂層柱子壓縮后的形貌。在室溫下測試的柱子中可以清楚地看到穿晶破裂，而在高溫下才出現晶間破裂。應力應變曲線（下圖）表明在室溫下有較大的應變硬化，而在較高的溫度下更為有限
4）在傾斜的法向載荷劃痕測試期間記錄的法向和橫向力數據（上圖），以及顯示變形和失效各個階段的SEM同步視頻的圖像（下圖）：（A）兩對垂直于劃痕路徑的裂紋；（B）分層事件和探針前方的可見彎曲；（C）分層區域的剝落/彈出；和（D）探針到達個剝落區域遠端產生的第二次剝落/分層事件
