金属原位分析仪

产品简介通过MEMS芯片对样品施加力学、电场、热场控制，在原位样品台内构建力、电、热复合多场自动控制及反馈测量系统，结合EDS、EELS、SAED、HRTEM、STEM等多种不同模式，实现从纳米层面实时、动态监测样品在真空环境下随温度、电场、施加力变化产生的微观结构、相变、元素价态、微观应力以及表/界面处的结构和成分演化等关键信息。我们的优势力学性能1．高精度压电陶瓷驱动，纳米级别精度数字化精确定位。2．实现1000℃加热条件下压缩、拉伸、弯曲等微观力学性能测试。3．nN级力学测量噪音。4．具备连续的载荷-位移-时间数据实时自动收集功能。5．具备恒定载荷、恒定位移、循环加载控制功能，适用于材料的蠕变特性、应力松弛、疲劳性能研究。优异的热学性能1．高精密红外测温校正，微米级高分辨热场测量及校准，确保温度的准确性。2．超高频控温方式，排除导线和接触电阻的影响，测量温度和电学参数更精确。3．采用高稳定性贵金属加热丝（非陶瓷材料），既是热导材料又是热敏材料，其电阻与温度有良好的线性关系，加热区覆盖整个观测区域，升温降温速度快，热场稳定且均匀，稳定状态下温度波动≤±0.1℃。4．采用闭合回路高频动态控制和反馈环境温度的控温方式，高频反馈控制消除误差，控温精度±0.01 ℃。5．多级复合加热MEMS芯片设计，控制加热过程热扩散，极大抑制升温过程的热漂移，确保实验的高效观察。优异的电学性能1．芯片表面的保护性涂层保证电学测量的低噪音和精确性，电流测量精度可达皮安级。2．MEMS微加工特殊设计，同时加载电场、热场、力学，相互独立控制。智能化软件1．人机分离，软件远程控制纳米探针运动，自动测量载荷-位移数据。2．自定义程序升温曲线。可定义10步以上升温程序、恒温时间等，同时可手动控制目标温度及时间，在程序升温过程中发现需要变温及恒温，可即时调整实验方案，提升实验效率。3．内置绝对温标校准程序，每块芯片每次控温都能根据电阻值变化，重新进行曲线拟合和校正，确保测量温度精确性，保证高温实验的重现性及可靠性。技术参数类别项目参数基本参数杆体材质高强度钛合金控制方式高精度压电陶瓷倾转角α≥±20°，倾转分辨率＜0.1°（实际范围取决于透射电镜和极靴型号）适用电镜Thermo Fisher/FEI, JEOL, Hitachi适用极靴ST, XT, T, BioT, HRP, HTP, CRP(HR)TEM/STEM支持(HR)EDS/EELS/SAED支持应用案例600°C高温下铜纳米柱力学压缩实验以形状尺寸微小或操作尺度极小为特征的微机电系统 (MEMS)越来越受到人们的高度重视 , 对于尺度在 100μm 量级以下的样品 , 会给常规的拉伸和压缩试验带来一系列的困难。纳米压缩实验 , 由于在材料表面局部体积内只产生很小的压力 , 正逐渐成为微 / 纳米尺度力学特性测量的主要工作方式。因此 , 开展微纳米尺度下材料变形行为的实验研究十分必要。为了研究单晶面心立方材料的微纳米尺度下变形行为 , 以纳米压缩实验为主要手段 , 分析了铜纳米柱初始塑性变形行为和晶体缺陷对单晶铜初始塑性变形的影响。结果表明铜柱在纳米压缩过程中表现出更大程度的弹性变形。同时对压缩周围材料发生凸起的原因和产生的影响进行了分析 , 认为铜纳米柱压缩时周围材料的凸起将导致纳米硬度和测量的弹性模量值偏大。为了研究表面形貌的不均匀性对铜纳米柱初始塑性变形行为的影响 , 通过加热的方法 , 在铜纳米柱表面制备得到纳米级的表面缺陷 , 并对表面缺陷的纳米压缩实验数据进行对比分析 , 结果表明表面缺陷的存在会极大影响铜纳米柱初始塑性变形。通过透射电子显微镜 ,铜纳米柱压缩点周围的位错形态进行了观察 , 除了观察到纳米压缩周围生成的位错 , 还发现有层错、不全位错及位错环的共存。表明铜纳米柱的初始塑性变形与位错的发生有密切的联系。

仪器介绍 OPA-1000 全自动超大尺寸金属构件原位分析仪是国家重大科学仪器专项开发成果，采用我国首创的原位统计分布分析技术和高通量统计映射技术，在超大尺寸构件级别金属材料试样的重大突破。国际上首台具有自主知识产权专利技术、全自动超大尺寸金属构件高通量原位统计分布分析表征仪器。工作原理 原位统计分布分析技术 (Original Statistic Distribution Position Analysis，OPA) 是对被分析对象的原始状态的化学成分和结构进行分析的一项技术。采用高稳定性连续激发火花光源激发大面积金属材料，通过对无预燃、连续扫描激发所产生的单次放电光谱信号进行直接放大和高速数据采集和数学表征模型，从而得到样品表面不同位置的原始状态下的化学成分以及表面的结构信息，进而实现样品的成分以及状态定量分析。仪器特点超大尺寸构件剖面各元素成分的位置定量分布表征： 获得任意点阵坐标位置（X，Y）上，各元素的准确含量 任意线段各元素含量的定量分布变化表征 全域各部位各元素定量分布变化趋势和取向表征超大尺寸构件全域（或局域）各元素的偏析度表征： 依托各元素海量点阵数据，建立含量 - 频度统计分布的表征模型，实现大尺寸构件全域（或局域）各元素的偏析度、符合度、疏松度等各参量跨尺度统计表征解析。 超大尺寸构件全域（或局域）夹杂物分布表征： 依据单次放电沿夹杂物 ( 析出相 ) 边界扩散放电的理论，建立夹杂物状态分布的相关表征模型，实现大尺寸构件全域（或局域）： （1）夹杂物分类定量表征 （2）夹杂物粒度分布表征 （3）夹杂物位置分布表征 样品加工与分析测量无缝衔接： 采用构件自动加工、精准扫描定位、光谱定量分析三位一体系统化专有技术、实现了样品加工与分析测量无缝衔接。 适应不同形状试样： 采用自适应模拟匹配扫描技术，可以适应样品的不同形状全域原位统计分布分析样品尺寸小于 1000mm*510mm。 数据及可视化： 高速数据采集运算处理技术实现实时数据与扫描同步 依据海量数据及专用模型，实现一系列参量（各元素含量 / 夹杂物等）的全域或局域的统计分布可视化图形表述（频度分布图，特定线段一维分布图，剖面二维视图，剖面三维视图等） 仪器重要应用： 超大尺寸金属构件成分偏析度表征 金属材料构件各向异性取向表征 材料基因组工程高通量原位统计映射表征仪器参数分析系统： 火花频率 (Hz)：300-800 光栅： 焦距 (mm)： 500，刻线密度 ( 线 /mm)：2700 线分辨率 (nm/mm)： 0.7407 波长范围 (nm)： 130-800 采集系统： 传输方式： Ethernet 控制方式： COM 频率 (kHz)： 100 通道数量： 最大 64 扫描： 速度 (mm/min)： 60-180，最大扫描范围： 1000mm*500 mm方式：蛇形无预燃、矩形无预燃、矩形带预燃、圆形带预燃、米形带预燃、异形带预燃 表征： 疏松：统计致密度、统计疏松度 偏析：一维、二维、三维、统计 夹杂：二维、三维、粒度统计 夹杂通道：最大8个 偏析通道：最大20个 计算方式：并行运算 数据量：最大 5GB/ 每个样品 电源要求： 220（1±10%）VAC，50Hz 整机重量： 约 9000kg加工系统： 结构形式：十字滑台轴数：3轴 + 1轴行程：X轴 1200mm Y轴 510mm Z轴 560mm；W轴 560mm移动速度：1mm/min~24000mm/min位置精度：双向定位精度(mm) X轴 0.016/0.010；Y/Z/W轴0.012/0.010 双向重复定位精度（mm）X轴 0.008/0.006 Y/Z/W轴0.008/0.006工作台：尺寸（mm）610*1500控制系统：日本FAUNC系统主轴端面至工作台面距离（mm）：152-712切削进给速度（mm/min）：3-15000压缩空气工作压力（MPa）：0.6工件最大重量：最大承载能力（均布）900kg可加工面积（mm*mm）：1200*510平面度（mm）：0.04/1000加工粗糙度：Ra3.2扫描形式：方形、圆形、米形、扇形、异形

仪器介绍OPA-300 大尺寸金属构件原位分析仪是基于国家重大科学仪器专项开发成果研制，采用我国首创的原位统计分布分析技术和高通量统计映射技术，在大尺寸构件级别金属材料试样的重大突破。解决了航空、高铁、核电等大尺寸金属构件的成分偏析度及夹杂物分析的世界难题。工作原理原位统计分布分析技术 (Original Statistic Distribution Position Analysis，OPA) 是对被分析对象的原始状态的化学成分和结构进行分析的一项技术。采用高稳定性连续激发火花光源激发大面积金属材料，通过对无预燃、连续扫描激发所产生的单次放电光谱信号进行直接放大和高速数据采集和化学成分以及表面的结构信息，进而实现样品的成分以及状态定量分析。仪器特点：大尺寸构件剖面各元素成分的位置定量分布表征:获得任意点阵坐标位置（X，Y）上，各元素的准确含量任意线段各元素含量的定量分布变化表征全域各部位各元素定量分布变化趋势和取向表征大尺寸构件全域（或局域）各元素的偏析度表征: 依托各元素海量点阵数据，建立含量- 频度统计分布的表征模型，实现大尺寸构件全域（或局域）各元素的偏析度、符合度、疏松度等各参量跨尺度统计表征解析.大尺寸构件全域（或局域）夹杂物分布表征: 依据单次放电沿夹杂物( 析出相) 边界扩散放电的理论，建立夹杂物状态分布的相关表征模型，实现大尺寸构件全域（或局 域）：夹杂物分类定量表征夹杂物粒度分布表征夹杂物位置分布表征高精度样品移动扫描分析平台: 对分析样品精准扫描定位、光谱定量分析三位一体系统化专有技术、实现了样品准确扫描测量.适应不同形状试样: 采用自适应模拟匹配扫描技术，可以适应样品的不同形状全域原位统计分布分析样品尺寸小于300mm*200mm.数据及可视化: 高速数据采集运算处理技术实现实时数据与扫描同步依据海量数据及专用模型，实现一系列参量（各元素含量/夹杂物等）的全域或局域的统计分布可视化图形表述（频度分布图，特定线段一维分布图，剖面二维视图，剖面三维视图等）仪器重要应用:大尺寸金属构件成分偏析度表征金属材料构件各向异性取向表征材料基因组工程高通量原位统计映射表征技术参数：火花频率 (Hz) :300-800光栅: 焦距 (mm) : 500 刻线密度 ( 线 /mm): 2700 线分辨率 (nm/mm) :0.7407 分辨率 : 优于0.01nm 波长范围 (nm) : 160-650 采系集统: 传输方式: Ethernet 控制方式: COM 频率 (kHz) : 100 通道数量: 最大 64扫描: CNC控制系统 : Siemens系统3轴行程 : X轴 360mm Y轴 247.mm Z轴 350mm 扫描端面至工作台面距离（mm）: 0-120 速度 (mm/min): 60-180 位置精度: 双向定位精度(mm) X轴 0.016/0.010；Y/Z轴0.012/0.010 双向重复定位精度（mm）X轴 0.008/0.006 Y/Z轴0.008/0.006 最大扫描范围 : 300mm*200 mm 工件最大重量: 最大承载能力（均布）200kg 压缩空气工作压力（MPa）: 0.6 扫描形式: 方形、圆形、米形、扇形、异形表征 : 疏松: 统计致密度、统计疏松度 偏析: 一维、二维、三维、统计 夹杂: 二维、三维、粒度统计 夹杂通道:最大8个 偏析通道: 最大 20 个 计算方式: 并行运算 数据量: 最大 5GB/ 每个样品电源要求: 220（1±10%）VAC，50Hz整机体积: W：1929mm D：1428mm H：2016mm