準静的ナノインデンテーション
準静的ナノインデンテーション
準静的ナノインデンテーションは、様々な材料のナノ力学特性評価に広く使用されている評価技術です。準静的ナノインデンテーション試験は、幾何学的に形状を校正された圧子を用いて、試料に対し負荷を加えたり、取り除いたりすることによって行われます。
ナノインデンテーション試験のプロセスでは、試料に荷重が加えられたときの変位（押し込み深さ）が連続的に測定され、荷重変位曲線が得られます。この荷重変位曲線からナノスケールの材料力学特性を定量的に算出することができます。ブルカーのナノインデンターでは、独自の3プレート静電容量型トランスデューサーによりナノインデンテーション試験時の荷重と変位を測定・制御します。このトランスデューサーは卓越した低ノイズと超低荷重での正確な測定を実現します。
精密に機械加工された剛性の高いナノインデンテーションプローブと組み合わせることで、静電容量式トランスデューサに使用される厳密に制御された構造と校正標準器により、どのような材料でも定量的で信頼性の高い測定が可能になります。
得られた荷重変位曲線（特に除荷曲線）を解析することで、サンプルの力学特性に関する定量的な情報を得ることができます。準静的ナノインデンテーション試験から得られる値は複合弾性率（Er）と硬さ（H）です。また、破壊靭性、剛性、密着性など他の情報も得ることができます。
ブルカーのナノインデンターは全機種でin-situ SPMイメージングが可能です。試験に用いる圧子で試料の表面形状を観察することで試験位置の正確な設定が可能です。また、試験後に表面形状を観察することで変形状態や試料の弾性回復について観察することができます。
ブルカーの準静的ナノインデンテーション試験技術は幅広いレンジでの評価ができるように設計されています。最大10mNまでの荷重と低ノイズ環境を備えているため、幅広い試験の可能性をカバーします。
準静的ナノインデンターの仕組み
ブルカーのナノインデンテーショントランスデューサーは、その動作がユニークで、3プレート静電容量設計を採用した世界で唯一のナノインデンテーションシステムです。変位は、3プレート静電容量式センサーのトッププレートとボトムプレートに、互いに180°位相がずれた2つの交流信号を流すことで測定されます。AC 信号は中央の（フローティング）プレートで観測され、信号の合計が測定された変位に対応します。負荷をかけるために、DC オフセットがトランスデューサの下側プレートに印加され、静電的に中央プレートを下向きに引き寄せます。交流信号の和の差により、交流信号の和にオフセットが生じ、結果として変位が変化します。
準静的ナノインデンテーションデータ解析
ハイジトロンのナノインデンテーションシステムには、標準モデルを使用して力対変位曲線の初期アンロード部分をフィットさせ、還元弾性率（Er）と硬度（H）の値を抽出する準静的データ解析パッケージが含まれています。
準静的試験では、高度な解析ソフトウェアパッケージを使用してナノインデンテーションプローブの面積関数を計算し、プローブ形状のばらつきを確実に補正することができます。
ナノインデンターを用いた機械的特性評価測定
ナノインデンテーションは、少量の材料の機械的特性を定量的に評価するために使用される強力な技術です。試験中に得られた力対変位曲線に適切なモデルを適合させることで、弾性率、硬度、クリープ、応力緩和、界面接着、破壊靭性などの材料特性をナノスケールおよびマイクロスケールで測定することができます。
