将化学和物理性质与纳米狭窄和拉曼光谱相关

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将Renishaw的inVia共聚焦拉曼显微镜与纳米压痕测量相结合，直接将摩擦学和力学性能与化学信息(如多态性、结晶度、相和应力/应变)关联起来。

拉曼光谱被认为是研究材料成分、应变、应力、均匀性和无序性的一种强有力的技术。亚博网站下载然而，它并不能直接表征物理、摩擦学和机械性能。

Renishaw和Hysitron合并了一个Invia共聚焦拉曼显微镜使用TI 950摩擦丁德，开发一个具有直接与综合化学分析的机械性能测量的系统，原位能够直接相关。

从样品中收集高质量相关数据

• 纳米级压痕、磨损和划痕分析
• 确定机械，局部和摩擦学特性
• 原位SPM用于表面形貌成像
• 用于结构和化学性质的拉曼光谱

一个组合系统

使用Renishaw的光纤技术，INVIA可以允许耦合到各种纳米狭窄系统，例如TI 950摩擦方^®Hysitron提供的。这样的配对产生了一种能够提供主要改进表征能力的组合仪器。

为了通过压痕和拉曼光谱分析样品上的相同位置，可以通过压痕和拉曼光谱分析相同的位置，而无需转移和定向仪器之间的样品。纳米丁烯腺嘌呤和INVIA也可以单独使用，同时使用，而不会损害个人性能。

TI 950 Fresoindenter（Hysitron，Minneapolis，Minnesota，美国，www.hysitron.com）通过单独的光纤探针耦合到INVIA共聚焦拉曼显微镜。

获得更深入的微观和纳米尺度的力学性能和变形行为

菱形碳（DLC）是一类亚稳态无定形材料，具有多种有吸引力的机械，摩擦学，光学，化学和电气性能。亚博网站下载这些属性基于SP的相对丰度而不同^3.与sp²在他们的结构中粘接。DLC薄膜可以基于机械性能的钻石，如高耐磨性，极低的摩擦系数，高弹性模量和高硬度。

接下来对类金刚石薄膜的研究确定了这种组合拉曼/压痕系统的功率。

三种DLC薄膜的拉曼和纳米凸缘研究

分析了三种DLC膜（A，B和C）。通过使用各种沉积技术沉积在硅晶片上。从每种胶片获得拉曼点光谱，然后纳米intentation.制作产生缩进曲线，显示每件膜的模量和硬度。三个DLC涂层的压痕曲线的差异与每个拉曼光谱中观察到的变化相关（图1和2）。

样品c是最薄的DLC膜(40 nm)，由于压痕是取样较软的硅衬底和较硬的DLC膜，因此该样品是三种样品中最软的。这也在压痕曲线的卸载部分形成了“弯头”(图2)。样品c的涂层厚度是由拉曼光谱中硅特征的存在确定的;这是由于光线可以穿透样品c的薄DLC涂层而产生的。由于较厚的涂层的参与，这一特性在其他光谱中不存在。

图1。DLC样品a, b和c的拉曼光谱。

图2。样品A，B和C的压痕曲线。每个样品使用10mN的最大正常力。

拉曼和戴坑的SPM成像

通过在样品C上进行磨损试验进一步检查涂层的行为（图3）。通过以1 Hz速率在表面上遍历五次的伯克罗维奇缩进而产生磨损坑，具有500μN的正常力。可以在扫描探针显微镜（SPM）图像（图3b）中和拉曼图像中的光学图像（图3a）中观察到磨损特征（图3b）（图3c）。拉曼光谱也被呈现在样品上的三个关键位置：在其边缘和处于处女材料的磨损坑内，远离坑内。

图3。(A)光学白光和(B)样品上磨损坑的扫描探针显微镜(SPM)图像c. (c)原位拉曼图像显示无序的分布(D波段在1360 cm^-1)和石墨化(G波段在1580厘米^-1）碳带区域以及第二阶硅带区域为960厘米^-1．颜色代码如下：1360厘米^-1D带（白色），1580厘米^-1G频段（蓝色）和960厘米^-1（黑色）二阶硅频段。（d）从三个不同位置提取的相应拉曼光谱，如拉曼图像所示。

光学图像（a）的中心的较轻外观，以及SPM图像（b）中的高度变化，表明膜已被移除并且硅衬底暴露在凹坑中。拉曼光谱（d）批准这一点，因为它显示硅的特征，但不碳。

在坑的边缘看到碎片，在SPM图像中所示的高度等效增加。从凹坑和原始材料的边缘的拉曼光谱比较显示在碎片谱中存在额外峰的存在，与无序碳连接。这指定磨损将涂层材料移动到磨损坑的边缘，并且变形从SP改变^3.将结构占据主导地位的石墨SP²结构体。

实验条件

Hysitron的Ti 950摩擦德丁和Renishaw的Invia共聚焦拉曼显微镜借助雷尼绍光纤探针的帮助。这些安装在Hysitron的花岗岩桥上，以实现稳定性。使用此配置，可以从样本获取：SPM图像;拉曼点光谱;拉曼图像;光学白光图像;和纳米和微压缩数据，无论是否需要在仪器之间转移样品。

拉曼光谱：用514nm激发产生拉曼测量（AR⁺离子激光器)，配有50×超长工作距离物镜。在每个DLC膜上获得了拉曼点光谱。采用点映射法生成磨坑图像。

纳米indentation：在连续测量方案（CMX）中进行压痕，最大缩进载荷为10mN。这产生了DLC膜的压痕硬度和储存模量的深度谱。对于磨损坑，样品C上的40nm DLC膜以500μN的恒定正常力经过纳米型™测试。Berkovich探针以1 Hz的往复速率在表面上过五次。使用扫描探针显微镜（SPM）模式原位扫描6μm×6μm地形图像。

结论

这些研究表明，拉曼光谱和压痕提供了工程师和科学家可以使用的互补化学和机械信息，以提高他们对菱形碳膜的理解。利用组合的雷尼绍/ Hysitron仪器可以在同一位置进行测量，从而研究涂层性能的空间变化，以及与诸如磨损凹坑的微观特征连接的变化。组合仪器还通过去除在仪器之间传输和定向样品的必要性来节省时间。

inVia。完美的拉曼缩进分析工具

• 将invia与纳米狭窄测量结合起来
• 纳米级压痕、磨损和划痕分析
• 确定局部、机械和摩擦学性能
• 原位SPM表面形貌成像
• 用于结构和化学性质的拉曼光谱

激光安全

3B类激光产品。避免接触梁。看不见和可见的激光辐射。

雷尼绍Invia共聚焦拉曼显微镜。

致谢

雷尼绍将感谢弗吉尼亚州的弗吉尼亚州教授在科罗拉多大学，博尔德举办他们的团队，并在她的乐器上给他们时间。

Sample Autau-Ren Jeng教授和Mehdi Rouhani，NCCU台湾博士

此信息已采购，从雷尼绍PLC提供的材料进行审核和调整。亚博网站下载

欲了解更多信息，请访问雷尼绍PLC．