Открытый доступ
Только для подписчиков
Динамический метод наноиндентирования
Аннотация
Предложен новый динамический метод измерения локального значения твёрдости и контактной жёсткости в наномасштабном диапазоне с использованием зонда в режиме автоколебаний на частоте собственного резонанса. Показана возможность измерения силы контактного взаимодействия зонда с образцом в диапазоне от десяти до нескольких сотен микроньютонов по сдвигу частоты собственного резонанса зонда при разрешении до сотни наноньютонов. Достоинством метода является отсутствие дрейфовой составляющей измерительного сигнала на временном интервале испытательного цикла. Это обеспечивает работоспособность метода без специальных условий вибро- и термоизоляции, необходимых при инструментальном индентировании.
Об авторах
В. В. Мещеряков
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»; Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
Россия
Россия
В. В. Масленников
Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»
Россия
Россия
Э. В. Мелекесов
Технологический институт сверхтвёрдых и новых углеродных материалов
Россия
Россия
Список литературы
1. Oliver W. C., Pharr G. M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology // J. Mater. Res. 2004. V. 19. No. 1. P. 3-20.
2. ГОСТ Р 8.748-2011. Измерение твёрдости и других характеристик материалов при инструментальном индентировании.
3. Головин Ю. И. Наноиндентирование и механические свойства твердых тел в субмикрообьёмах, тонких приповерхностных слоях и плёнках (Обзор)// Физика твердого тела. 2008. Т. 50. Вып. 12. С. 2113-2142.
4. Asif S. A. S., Whal K. J., Colton R. J., Warren O. L. Quantitative imaging of nanoscale mechanical properties using hybrid nanoindentation and force modulation // J. Appl. Phys. 2001. V. 90. P. 1192.
5. Giessibl F. J., Piemeier F., Eguchi T., An T., Hasegawa Yu. Comparison of force sensors for atomic force microscopy based on quartz tuning forks and length-extensional resonators // Phys. Rev. 2011. V. B 84. Р. 125409.
6. Ooe H, Fujii M., Tomitori M., Arai T. Evaluation and optimization of quartz resonant-frequency retuned fork force sensors with high Q factors, and the associated electric circuits, for non-contact atomic force microscopy // Rev. Sci. Instrum. 2016. V.87. Р. 023702. doi: 10.1063/1.4941065.
7. Sidney R. Cohen, Estelle Kalfon-Cohen. Dynamic nanoindentation by instrumented nanoindentation and force microscopy: A comparative review // Beilstein J. Nanotechnol. 2013. V.4. P. 815-833. doi:10.3762/bjnano.4.93.
8. Sader J. E., Jarvis S. P. Accurate formulas for interaction force and energy in frequency modulation force spectroscopy //Appl. Phys. Lett. 2004. V. 84. No.10. P. 1801-1803. doi:10.1063/1.1667267.
9. Гоголинский К. В., Решетов В.Н., Усеинов А.С. Измерение твердости в субмикронном и нанометровом диапазонах линейных размеров // Мир измерений. 2010. № 8. С. 41-47.
10. Meshtcheryakov V. V., Meshtcheryakov A. V. Scan speed control for tapping mode SPM // Nanoscale Res. Lett. 2012. V. 7. No. 1. P. 121-125.
11. Сивухин Д. В. Общий курс физики. Учеб. пособие: для вузов. В 5 т. Т.I. Механика. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2005.
12. Крылов Н. М., Боголюбов Н. Н. Введение в нелинейную механику. Москва, Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2004.
13. Бесекерский В. А., Попов Е. И. Теория систем автоматического управления. СПб.: Изд-во «Профессия», 2003.
14. Масленников В. В., Мещеряков В. В., Довгополая Е. А. Метод анализа САР, описываемых математической моделью с кубическим характеристическим уравнением // Автоматика и Телемеханика. 2016. № 12. С. 59-69.
15. Pal Jen Wei, Jen Fin Lin. Modified method for continuous stiffness measurement // J. Mater. Res. 2009. V. 24. No. 3. P. 599-606.
Рецензия
Для цитирования:
Мещеряков В.В., Масленников В.В., Мелекесов Э.В. Динамический метод наноиндентирования. Измерительная техника. 2017;(8):15-19.
Просмотров: 9
Послать статью по эл. почте 