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请教:能否利用DNISP-HS探针在有机物样品表面加载并测定该过程中产生的力曲线?

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Yu GW posted on Fri, May 31 2013 5:38 AM

孙博士好,

如题所述,我们正考虑利用DNISP-HS探针在有机材料表面施加载荷并希望可以通过记录力曲线的方式获得该材料发生形变直至失效的相关信息。

我们没有使用DNISP-HS探针的经验,以前曾利用OTESPA以及FTESP等针尖对材料进行上述操作,发现很容易在样品表面扎出孔洞,不知利用DNISP-HS针尖是否也会出现类似的问题。在测量过程中,DNISP-HS探针的Deflection sensitivity和Cantiliver spring constant还能按照一般的方法进行标定吗?另外,较硬的探针和较软的样品发生相互作用时,采用何种加载方式(加载速度、Delay time、Trigger threshold等参数)更有利于记录材料的发生形变以及失效的过程?

我们很关心样品发生形变前后的形貌变化,不知能否在ScanAsyst模式下实现原位的形貌检测和加载外力的全过程?如可行,我们该按照怎样的步骤操作,请孙博士能不吝赐教。

最后,也是比较重要的一点,就是在检测过程中,应注意哪些事项以确保DNISP-HS的自身安全?

非常感谢!

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Answered (Verified) Hao Sun replied on Thu, Jun 13 2013 12:39 PM
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1. 探针是force sensor,一定要有足够的灵敏度,如果探针过硬,测量的灵敏度会很低;如果探针过软,测得的大部分都是探针的形变,样品几乎没有形变,得不到样品的信息,那么也没有意义。选针的依据在PFQNM的手册中有,如下表

Sample Modulus (E)ProbeNominal Spring Constant (k)
1 MPa < E < 20 MPa ScanAsyst-Air 0.5 N/m
5 MPa < E < 500 MPa Tap150A, P/N MPP-12120-10 5 N/m
200 MPa < E < 2000 MPa Tap300A (RTESPA), P/N MPP-11120-10 40 N/m
1 GPa < E < 20 GPa Tap525A, P/N MPP-13120-10 200 N/m
10 GPa < E < 100 GPa DNISP-HS 350 N/m

2. 是的,使用校准好的值即可。

3. 是的,在此种情况下,应该换用更软一点的探针去测量。

4. 选择合适的探针,在闭环开启的情况下,可以用point and shoot的功能先扫描图像,然后找合适的位置做形变,然后切换回扫描形貌。

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尽量使用能够恰好将样品压形变的探针去测量力学性质。如果探针和样品其中一方相对另一方过硬,则形变几乎都是由一方产生,很难测准。比如用DNISP去测一个软样品,该探针几乎没有形变,所以由sensitive和k得到的数据会很不准。该探针的值是出厂校准好的,请看探针盒子带的信息。可以原位测量,没有什么问题。

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Yu GW replied on Mon, Jun 3 2013 8:14 PM

孙博士,非常感谢您的回复。对于您提到的几点内容,我想再确认一下,不知我的理解是否有误:

1、“尽量使用能够恰好将样品压形变的探针去测量力学性质。”

是不是可以理解为理想情况下样品和探针的悬臂同时发生形变,且二者的形变量相当,这样就可以通过计算探针的受力和形变反推样品的形变和受力状态?另外,对于不同的样品,是否有可遵循的原则可以用来选定最适合的探针?

2、“该探针的值是出厂校准好的,请看探针盒子带的信息。”

记得您在讲解力曲线的测量时,首先是要确定探针悬臂的sensitivety,之后再确定悬臂的k值;现在是否可以直接把这两个值按照出厂时校准的参数直接输入,然后就可以直接进行下面的测量了?

3、“比如用DNISP去测一个软样品,该探针几乎没有形变,所以由sensitive和k得到的数据会很不准。”

如果我们用DNISP探针压一块比较软的样品,且主要是样品发生形变,是否可以理解为随着扫描管的不断伸长,探针会持续压入样品?为了确保探针不被损坏,我们还需要对哪些参数进行限定?

4、“可以原位测量,没有什么问题。”

您是指我们可以直接利用DNISP探针在ScanAsyst模式下进行样品形变前后的原位测量吗?

谢谢!

 

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Answered (Verified) Hao Sun replied on Thu, Jun 13 2013 12:39 PM
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1. 探针是force sensor,一定要有足够的灵敏度,如果探针过硬,测量的灵敏度会很低;如果探针过软,测得的大部分都是探针的形变,样品几乎没有形变,得不到样品的信息,那么也没有意义。选针的依据在PFQNM的手册中有,如下表

Sample Modulus (E)ProbeNominal Spring Constant (k)
1 MPa < E < 20 MPa ScanAsyst-Air 0.5 N/m
5 MPa < E < 500 MPa Tap150A, P/N MPP-12120-10 5 N/m
200 MPa < E < 2000 MPa Tap300A (RTESPA), P/N MPP-11120-10 40 N/m
1 GPa < E < 20 GPa Tap525A, P/N MPP-13120-10 200 N/m
10 GPa < E < 100 GPa DNISP-HS 350 N/m

2. 是的,使用校准好的值即可。

3. 是的,在此种情况下,应该换用更软一点的探针去测量。

4. 选择合适的探针,在闭环开启的情况下,可以用point and shoot的功能先扫描图像,然后找合适的位置做形变,然后切换回扫描形貌。

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Yu GW replied on Thu, Jun 13 2013 3:05 PM

孙博士,

非常感谢您的回复。您的提示已经给出了力曲线检测的基本思路,下面我们想尝试去做一下。还有一点就是在利用DNISP-HS探针做压痕时,一般我们可以选用怎样的加载速度、和Trigger threshold以保证探针的安全,操作这样的探针毕竟还是有些压力啊。我们这边没有配置纳米压痕和PFQNM的模块,不知能否方便把相关的技术资料传一份给我们,以便我们能更多地学习和借鉴?

再次感谢!

 

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和一般做力曲线的参数没有太多不同,1Hz,trigger threshold大约在0.5V-1V。资料稍后通过邮箱发给您。

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Yu GW replied on Wed, Jun 19 2013 9:07 PM

非常感谢您的指点和帮助!

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纳米压痕手册已发送到您的邮箱。

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Yu GW replied on Mon, Jun 24 2013 7:11 PM

孙博士,已看到手册,谢谢您!

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