Meso je nový nano.- Prof.Peter Hosemann, UC Berkeley
µTS– Meso stupnice pod mikroskopem univerzální zátěž rám
Univerzální systém zatížení pod mikroskopem
Spojené státy americkéμTS společnosti Psylotech je unikátní meziMěřítko mezi nanotryskou hlavou a makro univerzálním zatížením systémuMikro univerzální testovací systém materiálů, který může být provedenKombinace softwaru souvisejícího s digitálním obrazem (DIC) a mikroskopuBezkontaktní měření pro získáníÚdaje o lokálním stresovém poli.
Psylotech µTS je miniaturní univerzální testovací systém materiálu jedinečně schopný na délkových stupnicích mezi nano-indentery a makro univerzálními zátěžovými rámy. Bezkontaktní, lokální měření napětí na těchto tzv. mezo délkových stupnicích pochází z digitální korelace obrazu (DIC) a mikroskopie.
Technický popis Technologie
μTS je jedinečně přizpůsobitelná délce, rychlosti a síle v různých měřítku:
•Délka: Omezující pohyb mimo rovinu, µTS umožňuje účinnou korelaci digitálního obrazu s vysokým zvětšením, navzdory omezením hloubky pole v optických mikroskopech.
•Rychlost: Kulíkový šroubový pohon s přímým pohonem umožňuje otáčky pokrývající 9 řádů velikosti. Vysoká rychlost umožňuje účinnou kontrolu zatížení, studie závislé na rychlosti a testy plazení nebo relaxace stresu.
•Síla: Vlastní technologie snímačů s ultra vysokým rozlišením poskytuje 100x vyšší rozlišení ve srovnání s alternativami měření napětí.
Stáhněte si a prohlédněte si stránku produktu µTS StáhnoutµTS Brožura(Aktualizace 06.09.2018).
Příslušenství Grips
|
Jako univerzální testovací systém je μTS vybaven rozhraním T-slotu pro různé typy montáží. Geometrie trojúhelníkového/plocháho rozhraní zajišťuje přesné zarovnání otáčení. K dispozici jsou standardní montážní zařízení včetně tažení, stlačení, ohýbání nosníků a režimu mixu Arcan. Můžete navrhnout i vlastní montáž podle vašich konkrétních potřeb. Jako univerzální zkušební systém implementuje µTS T-slotové rozhraní pro různé druhy uchopení. Geometrie trojúhelníku/plochá rozhraní zajišťuje přesné rotační zarovnání. K dispozici jsou standardní uchopení včetně napětí, komprese, ohýbání paprsku a smíšeného režimu Arcan. Zeptejte se nás, jak lze navrhnout přizpůsobené uchopení pro vaše konkrétní potřeby. |
|
Obklopující tažení Upínání zkušebního dílu na jeho horním a dolním povrchu může vést k pohybu po straně během zatížení. Obklopující tažení drží vzorek na povrchu vertikálním k pozorovací rovině a efektivně udržuje vzorek uvnitř roviny. Další výhodou je, že vzorek může být velmi rychle namontován do obklopující montáže. Upínání vzorku na jeho horní a dolní povrch může vést k vymykání pohybu v rovině během nakládání. Obal kolem napínacích rukojetí drží vzorek na plochách kolmých na pozorovací rovinu a byly účinné při udržování vzorku v rovině. Jako další výhodu lze vzorky velmi rychle namontovat do obalu kolem rukojetí. |
|
Roztažení klipů Některé materiály, jako jsou filmy nebo sekané vláknové kompozity, nejsou příznivé pro geometrii úchytu. V těchto případech lze použít upínací rukojety. Vertikální nastavení šroubu mikrometru může kompenzovat příčiny mimo pohyb roviny. Také jeden upínací šroub eliminuje asymetrický upínací točivý moment. |
| Arkánské Geometrie uchopení Arcan umožňuje smíšené zatížení z jednoosého zátěžového rámu. Otáčení rukojetí ovládá poměr čistého střímání k čistému axiálnímu napětí. Tato technika plně využívá místní měření napětí prostřednictvím digitální korelace obrazu. |
|
Kompresní Kompresní desky implementují lehce pruženou policu, která drží vzorek před použitím zatížení. Při zatížení se lehká pružina snadno deformuje, když se vzorek rozšiřuje |
|
|
Ohýbání paprsku K dispozici jsou tříbodové a čtyřbodové ohýbače. Všechny kromě jednoho kontaktního bodu jsou na tvrzeném ocelovém válci. Pevný kontaktní bod zabraňuje překladu, což může při používání compliance ke sledování růstu trhlin poskytnout falešné čtení shody. Oba 3- a 4-bodová svítidla implementují stejnou lehce pruženou polici jako kompresní desky. |
|
Volitelná konfigurace Optional
Modularita µTS je stejně flexibilní jako výkonná. Níže jsou uvedeny některé snadno konfigurovatelné možnosti.
Nízká síla zatížení buňka100N verze zatížení 1,6 kN poskytuje jemnější rozlišení síly. Zeptejte se nás na rozlišení síly až na 100 nanonewtonů.
Zvýšená rychlostVyšší kulový šroub, zvýšený stoh motoru nebo vyšší vstupní napětí může produkovat rychlosti až 250 mm/s, oproti 80 mm/s skladového systému.
Rozšířený Stoke40 mm střídání přístroje může být podstatně prodloužena, v závislosti na experimentální potřebě.
Komora pro životní prostředíTeploty mezi -100C a 200C lze řídit prostřednictvím volitelné komory pro životní prostředí. K dispozici jsou také vyšší teploty. Nízké teploty vyžadují kapalný dusík.
SEMµTS lze vakuově tvrdit pro použití v skenovacích elektronových mikroskopůch. Vezměte prosím na vědomí, že čas rastrování, stejně jako prostorový a časový drift komplikují DIC se snímky SEM. Optická mikroskopie nemá žádná omezení.
Středování X-fázeSekundární polohovací fáze udržuje jakýkoli vzorek uvnitř zorného pole mikroskopu bez ohledu na množství deformace.
Senso vzorkovaného posunur: Jako opatření k úsporě nákladů lze rotační kóder a šířka kuličkového šroubu použít k odvození posunu místo lokálního snímače posunu s vysokým rozlišením.
Umístění pod 10nmS 22-bitovým rotačním kódorem připojeným k motoru poskytuje 1 mm kulový šroub ~ 238 pikometrů lineárního rozlišení. Hluk snímače a ladicí jitter přináší zavřenou smyčku chybu pod 10nm lineárně.
Kompletní balíček na klíčPsylotech může poskytnout kompletní balíček DIC, včetně mikroskopu Olympus BXFM, software Correlated Solutions Vic2D, stolu pro izolaci vibrací a kamery USB3.0 4 MP.
Konfokální Ramanov mikroskopµTS společnosti Psylotech byl integrován do konfokálního Ramanového mikroskopu Witec. Ovládací software Psylotest řídí fázi mikroskopu pro středění vzorků.
Napětí-torzní pohonNa pevnou stranu zátěžového rámu je navíc přidán dodatečný motor, aby se usnadnilo axiální a torzní zatížení.
Jedinečné charakteristiky diferenciace
|
|
µTS nabízí sofistikované ovládání pohybu a vysoký stupeň přesnosti. Je to všestranný nástroj, který umožňuje širokou škálu experimentálních technik. Navržen pro experimentátory, pečlivá pozornost k detailům zahrnuje: |
|
Rozměry v mm
|
|
|
Kulový šroub µTS obsahuje přímý kulový šroub, spíše než jednoduché olovové šrouby poháněné převodovkou. Výsledkem je menší tření, lepší řízení pohybu a menší údržba. Kromě toho jsou olovné šroubové pohony obvykle omezeny na úzký rozsah otáček. |
Psylotest řídicí software Ovládací software µTS je napsán v LabVIEW. Funguje digitálním filtrováním specifickým pro testovací segment a integrovaným spuštěním kamery, což zjednodušuje data a koordinaci obrazu DIC. Pokročilí uživatelé mají možnost upravit program k integraci externích systémů. |
|
|
Rychlost Alternativní šroubové systémy olova jsou obvykle omezeny na úzký rozsah otáček. Kuličkový šroub s přímým pohonem pokrývá 9 řádů velikosti rychlosti. Může se pohybovat tak rychle jako makro-veliký servohydraulický zátěžový rám nebo tak pomalu jako tráva rostoucí v horkém letním dni. Vysoká rychlost umožňuje všestrannost pro více typů testů, včetně: Studie závislé na mírě Krokové zkoušky zatížení, jako je například plazení nebo relaxace napětí Efektivní řízení zatížení -únava |
Středovací fáze Velké deformace mohou způsobit, že konkrétní oblast zájmu opustí zorné pole mikroskopu během experimentu. Oproti levým / pravým šroubům může tento problém zmírnit, ale taková konfigurace zhoršuje problém se středěním vzorků ohýbání paprsků. Také, co se stane, když oblast zájmu není ve středu vzorku? µTS lze konfigurovat se středovým stupněm. Pohon tohoto sekundárního stupně je podřízen hlavnímu systémovému pohonu tak, aby bylo možné dosáhnout jakéhokoli poměru pohybu. Relativní pohyb křížové hlavy není vázán na 50/50 a dokonce i vzorky ohýbání paprsku mohou být udrženy v zorném poli. |
|
|
Pohyb mimo rovinu V µTS jsou pevná křížová hlava, T-slotový adaptér a zatížecí buňka integrovány do jedné části řezané z pevného bloku 17-4. Tato integrace přispívá k kvalitnímu zachycení obrazu in situ při vysokém zvětšení mikroskopu. Eliminace tolerance stohování ovládá pohyb mimo rovinu. Integrace také výrazně zjednodušuje postup sladění systému. Pro další ovládání pohybu mimo rovinu jsou dvojí lineární vodítka symetricky umístěna v nákladní rovině. Jakékoli momenty z tření účinky jsou vyvážené a nepřispívají k výšce nebo kývání. Předchozí návrhy umístily lineární vodítka pod nákladní rovinu, což způsobilo problémy se zaostřováním při vysokém zvětšení mikroskopu. |
Zatížení buňky µTS využívá patentovanou technologii Psylotech s citlivostí 400 mV/V ve srovnání s 2 mV/V z alternativ napětí, které se obvykle nacházejí v univerzálních zátěžových rámcích. Zvýšená citlivost znamená přibližně 100x vyšší rozlišení, což umožňuje více experimentů na stupnici síly. Například zásobní zatížení 1,6 kN lze použít při zkouškách, kde by se obvykle používala zatížení 16 N. Pokročilí uživatelé by mohli využít této vysoké citlivosti k umožnění nových experimentů, jako je délka prasklin z dodržování předpisů nebo nahrazení akustických senzorů v kompozitních testech. |
|
|
Senzor posunu µTS sleduje posun osy vzorku. Alternativní systémy provádějí měření mimo osy, takže malé střihy nebo křivky, které jsou nevyhnutelné v reálných experimentech, se objevují jako falešné čtení posunu. V některých případech se k odvození posunu také používá rotační poloha a výška. S snímačem posunu s vysokým rozlišením na osě dosáhla Psylotech lepšího než 5 nm řízení polohy uzavřené smyčky na základě zpětné vazby od snímače posunu křížové hlavy. Takové ovládání je možné z velkého zdvihového kuličkového šroubového pohonu, protože snímač zpětné vazby měří posun následně po šroubu v zatížení. |
Prezentační video
Vybrané publikace Selected Publications
2021
UT Dallas
Runyu Zhang, Huiluo Chen, Sadeq Malakooti, Simon Oman, Bing Wang, Hongbing Lu, Huiyang Luo,Kvazi-statické a dynamické omezené kompresivní chování skleněných korálků pomocí In-Situ X-Ray Micro-Počítačová tomografie.
Purdue univerzity
MehdiShishehbor, HyeyoungSon, MdNuruddin, Jeffrey P.Youngblood, ChelseaDavis, Pablo D.Zavattieri,Vliv vlastností zarovnání a mikrostruktury na mechanické vlastnosti a mechanismy selhání filmů celulózových nanokrystalů (CNC).
2020
Univerzita v Waterloo
Dibakar Mondal, Thomas L. Willett,Extruze zvyšuje mechanické vlastnosti 3D tisknutelných nanokompozitních biomateriálů.
univerzitě Clemson
Shabanisamghabady, Mitra,Dislokační skluz a deformace Twinning v tváři středěné kubické nízko stohování poruchy energie slitin s vysokou entropii (2020). Všechny disertace. 2756.
Purdue univerzity
Mitchell L. Rencheck, Andrew J. Weiss, Sami M. El Awad Azrak, Endrina S. Forti, Dr. Nuruddin,
Jeffrey P. Youngblood a Chelsea S. Davisová
Aplikované polymerové materiály ACS (ACS Appl. Polym. Mater. 2020, 2, 578−584),Stanovení modulu nanocelulózového filmu prostřednictvím přístupů k mechanice klepnutí
Univerzita v Utahu, Oddělení strojírenství
Mirmohammad, H., Gunn, T. & Kingstedt, O.T. - Experimentální techniky, 2020.Měření napětí v celém poli in situ na stupnici podzrna pomocí mřížkové metody skenovacího elektronského mikroskopu.
Graduate School Seoul National University, Oddělení strojírenství a letectví
Tomáš Webbe Kerekes Zvýšení citlivosti mechanoluminescence SrAl2O4: Eu2 +, Dy3 + kompozit metodou ultrazvukového tvrzení.
Univerzita v Waterloo, oddělení strojírenství pro návrh systémů
Dibakar Mondal a Thomas Willett, Mechanické vlastnosti nanokompozitních biomateriálů zlepšené extruzou při přímém písání inkoustu.
University of Tennessee Knoxville, Katedra stavebního a environmentálního inženýrství
Mohmad Moshin Thakur a Dayakar Penumadu, Triaxiální komprese v píscích pomocí FDEM a mikrorentgenové počítačové tomografie.
2019
Národní laboratoří Argonne
X Zhang, M Li, JS Park, P Kenesei, JD Almer,In-situ vysokoenergetická rentgenová studie mechanismů deformace v aditivně vyrobené nerezové oceli 316.
Národní laboratoří Argonne
M Li, X Zhang, JD Almer, JS Park, P Kenesei 2019,Závěrečná zpráva o zkoumání dynamiky zrna v ozářených materiálech s vysokoenergetickými rentgenovými zářeny.
2018
Lawrence Berkeley National Lab / Kalifornská univerzita - Berkeley
Raja, S. N., Ye, X., Jones, M. R., Lin, L., Govindjee, S., & Ritchie, R. O. (2018).Mikroskopické mechanismy přenosu deformace v rozvětvených senzorech deformace nanočástic s vysokým dynamickým rozsahem.Přírodní komunikace, 9(1), 1155.
univerzitě Clemson
Adams, D., & Turner, C. J. (2018).Implicitní metoda řezání pro procesy aditivní výroby. Virtuální a fyzické prototypování, 13(1), 2-7.
Výzkumná laboratoř americké armády
Cline, J., Wu, V., & Moy, P. (2018).Posouzení vlastností tažení jednotlivých vláken (č. ARL-TR-8299).Americká armádní výzkumná laboratoř Aberdeen Proving Ground USA.
2017
Kalifornská univerzita - Berkeley
Gu, X. W., Ye, X., Koshy, D. M., Vachhani, S., Hosemann, P., & Alivisatos, A. P. (2017).Tolerance vůči strukturálním poruchám a laditelnému mechanickému chování v samostatně sestavených supermřížkách nanokrystalů štěpených polymeremÚdaje Národní akademie věd, 201618508.
univerzitě Clemson
Sane, H. (2017). Holistické vyšetřování a implementace tekutého origami buněčné pevné hmoty pro morfing a aktivaci.
Baikerikar, P. J., & Turner, C. J. (srpen 2017).Porovnání simulace FEA a experimentálních výsledků pro geometrie psích kostí vyrobené aditivněNa mezinárodních technických konferencích ASME 2017 a konferenci o počítačích a informacích v inženýrství. Americká společnost strojních inženýrů.
Výzkumná laboratoř americké armády
Roenbeck, M. R., Sandoz-Rosado, E. J., Cline, J., Wu, V., Moy, P., Afshari, M., Reichert, D., Lustig, S.R., & Strawhecker, K. E. (2017).Zkoumání vnitřních struktur vláken Kevlar® a jejich vlivu na mechanický výkon. Polymer, 128, 200-210.
Cole, D. P., Henry, T. C., Gardea, F., & Haynes, R. A. (2017).Mezifázové mechanické chování polymeru vyztuženého uhlíkovými vlákny vystaveného cyklickému zatížení. Kompozitní věda a technologie, 151, 202-210.
Iowa State University, Amesová laboratoř
Tian, L., Russell, A., Riedemann, T., Mueller, S., & Anderson, I. (2017).Al-matrix/Ca-nanofilamentární kompozit zpracovaný deformací s nízkou hustotou, vysokou pevností a vysokou vodivostíMateriálová věda a inženýrství: A, 690, 348-354.
Czahor, C. F., Anderson, I. E., Riedemann, T. M., & Russell, A. M. (červenec 2017).Deformace zpracované Al/Ca nanofilamentové kompozitní vodiče pro aplikace HVDC.V řadě konferencí IOP: Věda o materiálech a inženýrství (svazek 219, č. 1, s. 012014). Vydavatelství IOP.
Univerzita v New Hampshiru
Knysh, P., chup; korkolis, Y. P. (2017). Identifikace odpovědi na tvrzení kovů závislých na rychlosti a teplotě.Mezinárodní časopis pro pevné látky a struktury, 115, 149-160.
2016
Univerzita v New Hampshiru
Zhai, J., Luo, T., Gao, X., Graham, SM., Baral, M., Korkolis, YP., & Knudsen, E. (2016).Modelování procesu duktilního poškození v komerčně čistém titanu.Mezinárodní časopis pro pevné látky a struktury, 91, 26-45.
Ripley, P. W., & Korkolis, Y. P. (2016).Multiaxiální deformační přístroj pro zkoušku mikrotrubek pod kombinovaným axiálním tlakem a vnitřním tlakemExperimentální mechanika, 56(2), 273-286.
Popis konfigurace
Klikněte na obrázek nahoře pro nastaveníPro typické konfigurace klikněte na obrázek výše.
Technické odkazy About
Hlavní technologie řízení pohybu pro µTS byly vyvinuty v armádní výzkumné laboratoři WMRD SBIR. Spolupráce s profesorem Ioannisem Chasiotisem na University of Illinois Urbana-Champaign byla k tomuto úsilí klíčová. Cílem bylo využít poznatky získané skupinou Chasiotis, aby byly komerčně dostupné a uživatelsky přívětivější. V tomto procesu Psylotech přidal své technologie snímačů s vysokým rozlišením a vyvinul k vytvoření µTS polohovací kulový šroubový pohon v téměř nanoměřítku.
Ve spěchu k pochopení nanoměřítka, šest řádů velikosti v délce měřítka byla zastřena. µTS využívá digitální korelaci obrazu pro místní měření napětí na těchto „meso“ délkových stupnicích mezi 10 mm a 5 nm.