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Die ASMEC Advanced Surface Mechanics GmbH ist ein Maschinenhersteller mit Sitz in Dresden. Das Unternehmen hat sich auf die Entwicklung des Universal Nanomechanical Testers ZHN spezialisiert. Dieses Gerät ist eine Weiterentwicklung der bewährten ASMEC-Technik, die zuvor unter dem Namen UNAT verkauft wurde. Der Universal Nanomechanical Tester ZHN ist aufgrund seiner hohen Modularität mehr als ein Nanoindenter oder Härteprüfer. Je nach Konfiguration kann er mit einem zweiten Messkopf für laterale Kraft-Verdrängungs-Kurven verwendet werden. Die besonderen Merkmale des Instruments machen es von anderen Instrumenten abhebend. Das Spannungssignal der induktiven Sensoren (LVDTs) des ZHN wird mit 24-Bit-A/D-Wandlern und einer Frequenz von 156 kHz erfasst. Die effektive digitale Auflösung für eine maximale Erfassungsrate von 10 kHz beträgt 28 Bit. Dies entspricht einer Auflösung der Verdrängungsmessung von weniger als... Der Standardabweichungswert des Rauschniveaus für eine Erfassungsrate von 16 Hz beträgt typischerweise weniger als 0,3 nm für die Verdrängungsmessung und weniger als 3 µN für eine Kraftmessung mit dem 2-N-Kopf. Dies ist das Beste, was bisher für einen solchen Sensor erreicht werden konnte. Bei kleineren Erfassungsraten wird das Rauschniveau weiter reduziert. Am Ende eines Messbereichs ist das Niveau etwas höher. Die großen Vorteile der LVDTs gegenüber kapazitiven Sensoren liegen in einem deutlich größeren Messbereich von bis zu 1 mm (für den verwendeten Sensortyp) und einem deutlich größeren Überlastungsschutz. Da es keine Begrenzungsschalter wie bei kapazitiven Sensoren gibt, kann es bei Überlastung nicht leicht zerstört werden. Dies macht die ZHN-Köpfe so robust. Abbildung 1 zeigt das Rauschniveau für die maximale Kraft von 2 N über einen Zeitraum von 200 s. Im Gegensatz zu vielen anderen Instrumenten wird das Kraftsignal mit einem zweiten Sensor gemessen, der völlig unabhängig von Spannung oder Strom des Aktors ist. Die Standardabweichung der Differenz zu einer Fit-Kurve (rot) beträgt 3,2 µN. Die leichte Krümmung der Kurve stammt von der Rückkopplungsregelung, die für solch kleine Unterschiede vom Zielwert recht schwach ist. Abbildung 2 zeigt das Verdrängungssignal während einer Halteperiode von einer Minute zur Bestimmung der thermischen Drift. Für eine kleinere Datenrate beträgt die Standardabweichung des Verdrängungsrauschniveaus nur 0,15 nm. Die thermische Drift betrug -0,068 nm/s. Die Spitze kann zusammen mit einem Adapter vom Messkopf abgeschraubt werden. Die Spitze sitzt gut geschützt in einem Werkzeug aus Aluminium (links). Danach wird sie zusammen mit dem Adapter um 180 ° im Werkzeug gedreht (Mitte) und mit einem normalen Schraubenschlüssel vom Adapter abgeschraubt (rechts). Auf die gleiche Weise wird eine neue Spitze installiert. Schließlich wird die neue Spitze zusammen mit dem Adapter in den Messkopf geschraubt (unten). Dafür ist kein zusätzlicher Schutz des Kopfes erforderlich, da das Federungssystem im Kopf steif genug ist, um der Fingerkraft standzuhalten. Für einen erfahrenen Benutzer dauert ein Spitzenwechsel weniger als drei Minuten. Danach kann auch die Abstandskalibrierung vom Indenter zur Kamera mit einer automatischen Softwareroutine in weniger als drei Minuten durchgeführt werden. Es ist nicht ungewöhnlich, dass ein ZHN-Benutzer die Spitze fünfmal täglich wechselt, um verschiedene Testmethoden durchzuführen. Das linke Bild zeigt eine Erweiterung aus Macor-Glas-Keramik, die meistens zusammen mit dem Probenheizer verwendet wird, und rechts ist eine Stahlverlängerung für Messungen in Löchern oder Schlitzen. Benutzer können ihre eigenen Wellenverlängerungen entwerfen und verwenden, da der Messbereich trotz des zusätzlichen Gewichts erhalten bleibt. Die Lateral Force Unit (LFU) ist ein zweiter unabhängiger Messkopf, der zusätzlich zur normalen Belastung einer Oberfläche die Anwendung von seitlichen Kräften ermöglicht, wie sie in vielen Anwendungen vorkommen. Insbesondere in Kombination mit Spannungsberechnungen kann dies zur besseren Simulation und zum besseren Verständnis von Oberflächenfehlern verwendet werden. Die Verdrängungsauflösung ist so gut wie in Normalrichtung. Die Kraftauflösung ist etwas ungenauer, da die Federkraft der Haltefedern berücksichtigt werden muss.