微纳力学测试与操纵系统

这款设备是2013年刚问世的新设备，是兼备了纳米压痕和AFM的优势，也弥补了他们的劣势。

进入中国后，先后有清华大学 尤政院士组、雒建斌院士组各买了一套。绵阳9院、澳门大学、北理工、南京大学、浙理工、哈工大复材所、中北大学、郑州航院、上海交大、淄博（MEMS）国高等都采购了。

在薄膜器件、MEMS、多层薄、单丝纤维等测试中有着独有的技术优势，可以完成很多之前没有设备可以做到的实验。

FemtoTools微纳力学测试与操纵系统FT-MTA02

一、FT-RS系列微纳机械性能测试、操纵模块

1）可以和任意探针台、显微镜、SEM联用

2）可以任意角度测量

3）可以做单点力学测试，也可以做mapping

4）可以测最小±5nN双向力，最大量程可达±100mN

5）可以做微操纵（0-400μm）

6）频率测试可达1Hz-8kHz

7）位移精度达1nm（带光栅位移反馈，准确记录位移） 

二、应用案例：

1）昆虫翅膀形貌、刚度分布图测试

2）活体昆虫翅膀煽动频率测试

3）执行器正面、面内的刚度测试、晶圆级批量测试

 4）微镜的最大转角、最大扭矩力、弹性系数测定

5）薄膜器件不同电压下的刚度分布、形貌分布

6）单丝纤维拉伸、压缩力测试

7）单细胞膜应力测试

8）各种环境中的微操纵

技术参数：

一、Manipulation Unit（三维移动装置）

1、Dimensions（尺寸）：L 105mm x W 103mm x H 87mm

2、Number of axes（可移动轴数量）：3轴

3、两种移动模式：快速移动模式、扫描移动模式

4、快速移动模式步径：50-500 nm；移动范围：26 x 26 x 26 mm

5、扫描移动模式范围：1500 nm；位移分辨率：1 nm；有效消除移动噪音

6、Maximum velocity（最大移动速率）：5 mm/s

7、带有光学栅反馈系统，可准确记录位移量

8、可以和各品牌光学显微镜、探针台等设备联合使用

二、Tool Adapter Mount Set（头部适配器）

 1、Linear adapter（延长机械臂）：25 mm、50 mm、75 mm各一个

 2、Angular adapter（角适配器）：15°、75°、30°、60°各一个；45°两个

 3、Sensor head（适配头）：一个 

三、Modular System Controller（控制箱）

 1、可以适配FT-S系列微力传感器，精确读出力反馈

 2、可以适配FT-G系列微钳子，精确控制微钳子开合

 3、控制三维移动装置

 4、输入输出：2 x ±10 V 模拟输入, 1 x 0-5 V 模拟输出 (max.5mA), 4 x 数字输入输出,1 x 数字计数器/触发器

 5、控制杆操作：硬件控制；软件控制；电脑键盘控制

 6、具有传感器保护模式：轴向传感器碰撞保护，有效避免误操作所可能的设备损坏 

四、Universal Measurement Stand（多功能测试显微平台）

1、可以放置FT-FS/RS系列设备、探针台针座等

2、带磁性吸附系统

v 3、提供一个分辨率在1.5μm的光学显微镜；高分辨的数字显微镜:300万像素；视野：2.4mm×1.7mm；工作距离：40mm

v 4、提供300万LED同轴显微镜光源（针对侧面观察使用）

5、样品台可以XY手动移动；移动范围是25mm；移动分辨率是1μm

v 6、显微镜镜筒可以从0-180°任意旋转，旋转步径是15°

 

五、Microforce Sensing Probe（微力传感器）

1、Force Range（力学量程）:最大可达±100mN

2、Resolution@10Hz（力学分辨率，10Hz下）:最小可达±5nN

3、Probe Shape Customization：Tungsten wire tips（可定制钨丝针尖）：Attachment of sharp tungsten wire tips with a radius of ＜2μm.（钨丝针尖曲率半径＜2μm）
 

六、Microgripper（微钳子）

v 1、Opening（开口范围）：0-100μm

v 2、Driving Voltage（驱动电压）：0-200V

v 3、Force Sensor（力感应）：自带力感应，分辨率为50nN@10Hz

七、Software（软件）

1、包含机械性能测试软件、Labview可模块化编程软件

v 2、可以自动进行：压缩力、拉伸力和剪切力检测；蠕变和循环测试等；

v 3、可以同时得到位移量和力学量

v 4、具备力学传感器保护模式；测试过程也具有力学传感器过载保护机制

v 5、可以控制三维移动装置进行精准移动

6、可以导出数据，保存为.txt或者.xls格式

v 7、整个测试过程可视化，包含一套和显微镜对接装置，可以实时观测测样过程