Name: Mikro- / Nanometer-Dehnungsverteilungsmessung von Sampling Moiré Fringes (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-23T15:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 56 s
Description: Erfahren Sie die Sampling-Moiré-Technik zur hochsensiblen, vollständigen Dehnungsmessung im Mikro- und Nanomaßstab. Diese Methode ermöglicht zerstörungsfreie Materialanalyse ohne Probenrotation.

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Diese Arbeit wurde von JSPS KAKENHI unterstützt, die Nummern JP16K17988 und JP16K05996 sowie das von der Kabinettsbüro betriebene interministerielle Strategie für strategische Innovationsförderung, Referat D66, Innovative Messungen und Analysen für Strukturmaterialien (SIP-IMASM). Die Autoren sind auch Drs dankbar. Satoshi Kishimoto und Kimiyoshi Naito bei NIMS für ihr CFK-Material.

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</ol>

Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

In der beschriebenen Technik ist ein anspruchsvoller Schritt das Mikro- / Nanoskalige-Gitter oder Gitter (abgekürzt als Gitter) -Fertigung 26, wenn kein periodisches Muster auf der Probe existiert. Der Rasterabstand sollte vor Verformung einheitlich sein, da es ein wichtiger Parameter für die Deformationsmessung ist. Wenn das Material ein Metall, eine Metalllegierung oder eine keramische, UV- oder Heiznanoimprint-Lithographie (NIL) 27 ist , können die Elektronenstrahl-Lith...

Mikro- / nanoskalige Verformungsmessungen sind für die Bewertung der mechanischen Eigenschaften, des Instabilitätsverhaltens, der Restspannungen und des Rissauftretens von fortgeschrittenen Materialien von entscheidender Bedeutung. Da optische Techniken berührungslos, vollfeld- und zerstörungsfrei sind, wurden in den letzten Jahrzehnten verschiedene optische Methoden für die Deformationsmessung entwickelt. In den letzten Jahren umfassen die mikro- / nanoskaligen Deformationsmesstechniken vor allem die Moiré-Methoden 1 , 2 , 3 , 4 , die geometrische Phasenanalyse (GPA) 5 , 6 , die Fourier-Transformation (FT), die digitale Bildkorrelation (DIC) und Elektronische Speckle-Muster-Interferometrie (ESPI). Unter diesen Techniken sind GPA und FT nicht gut für komplexe Deformationsmessungen geeignet, da mehrere Frequenzen existieren. Die DIC-Methode ist simAber machtlos gegen Lärm, weil der Verformungsträger zufällige Flecken ist. Schließlich ist ESPI stark empfindlich gegenüber Vibrationen. Unter den mikro- / nanoskaligen Moiré-Methoden sind derzeit die am häufigsten verwendeten Methoden die Mikroskop-Scanning-Moiré-Methoden wie Elektronen-Scanning-Moiré 7 , 8 , 9 , Laserscanning Moiré 10 , 11 und Atomkraftmikroskop (AFM) Moiré 12 , Und einige mikroskopbasierte Moiré-Verfahren, wie das digitale / überlappende Moiré 13 , 14 , 15- Verfahren und das Multiplikations- / Fraktions-Moiré-Verfahren 16 , 17 . Die Scan-Moiré-Methode hat viele Vorteile, wie ein breites Sichtfeld, hohe ResoLution und Unempfindlichkeit gegenüber zufälligem Rauschen. Jedoch ist das herkömmliche Abtast-Moiré-Verfahren für 2D-Dehnungsmessungen unpraktisch, da es notwendig ist, die Probenstufe oder die Abtastrichtung um 90 ° zu drehen und zweimal zu scannen, um Moiré-Fransen in zwei Richtungen 18 zu erzeugen. Rotation und die Dual-Scanning-Prozesse führen Rotationsfehler ein und nehmen eine lange Zeit, die die Messgenauigkeit des 2D-Stammes, insbesondere für die Scherbeanspruchung, ernsthaft beeinflusst. Obwohl die zeitliche Phasenverschiebungstechnik 19 , 20 die Deformationsmessgenauigkeit verbessern kann, benötigt sie Zeit und eine spezielle Phasenverschiebungsvorrichtung, die für dynamische Tests ungeeignet ist. Das Probenahme-Moiré-Verfahren 21 , 22 hat eine hohe Genauigkeit bei Verschiebungsmessungen und wird nun hauptsächlich für Umlenkmessungen an Brücken verwendet, wenn Automobile pArsch. Um das Probenahme-Moiré-Verfahren auf mikro- / nanoskalige 2D-Dehnungsmessungen zu erweitern, wurde eine rekonstruierte Multiplikations-Moiré-Methode von 2-Pixel-Sampling-Moiré-Fransen neu entwickelt, bei denen die Messungen doppelt so empfindlich sind und das weite Sichtfeld der Scan-Moiré-Methode wird gehalten. Darüber hinaus wird die räumliche Phase-Shifting-Sampling Moiré-Methode auch aus Multi-Pixel-Sampling Moiré Fransen entwickelt, so dass hochgenaue Dehnungsmessungen. Dieses Protokoll wird die detaillierte Belastung Messverfahren vorstellen und wird erwartet, dass Forscher und Ingenieure lernen, wie man Deformation zu messen, die Verbesserung der Herstellungsprozesse von Materialien und Produkten.

<table><tbody><tr><td>Automatische Poliermaschine</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>LaboPol-30, Arbeitskräfte-100</td><td></td></tr><tr><td>kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff</td><td>Mitsubishi Plastics, Inc.&nbsp;</td><td></td><td></td>HYEJ16M95DHX1</tr><tr><td>Computer</td><td>DELL Japan</td><td>VOSTRO</td><td>Kann durch einen anderen Computer mit der Programmiersprache C++ ersetzt werden</td></tr><tr><td>Bildaufzeichnungssoftware</td><td>Lasertec Corporation</td><td>LMEYE7</td><td>Installiert in einem Laser-Scanning-Mikroskop</td></tr><tr><td>Ion Coater</td><td>Japan Electron Optics Laboratory Ltd.</td><td></td><td></td>JEC3000F</tr><tr><td>Laser-Scanning-Mikroskop</td><td>Lasertec Corporation</td><td>OPTELICS HYBRID</td><td></td></tr><tr><td>Nanoimprint Device</td><td>Japan Laser Corporation&nbsp;</td><td>EUN-4200</td><td>Kann durch ein Elektronenstrahl-Lithographiegerät oder ein fokussiertes Ionenstrahl-Fräsgerät ersetzt werden</td></tr><tr><td>Nanoimprint Mold</td><td>SCIVAX Corporation</td><td>3.0&mu; m pitch</td><td>kundenspezifischer</td></tr><tr><td>Nanoimprint Resist</td><td>Toyo Gosei Co., Ltd&nbsp;</td><td>PAK01</td><td></td></tr><tr><td>Polierlösung</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>DP-Spray P 15&mu; m, 1&mu; m, 0,25 μm m</td><td>Verwendung von grob bis fein</td></tr><tr><td>Pipette</td><td>AS ONE Corporation</td><td>10 ml</td><td></td></tr><tr><td>Schleifpapier</td><td>Marumoto Struers K.K.</td><td>SiC Folie #320, #800</td><td>Einsatz von grob zu fein</td></tr><tr><td>Spin Coater</td><td>MIKASA Corporation</td><td>MS-A100</td><td></td></tr></tbody></table>

mikro- / nanometer-dehnungsverteilungsmessung von sampling moiré fringes

Micro/Nano-scale Strain Distribution Measurement from Sampling Moir&#233; Fringes

Diese Arbeit beschreibt das Messverfahren und die Prinzipien einer Probenahme-Moiré-Technik für Vollfeld-Mikro / Nano-Skalen-Deformationsmessungen. Die entwickelte Technik kann auf zwei Arten durchgeführt werden: unter Verwendung der rekonstruierten Multiplikations-Moiré-Methode oder der räumlichen Phasenverschiebungs-Probenahme-Moiré-Methode. Wenn die Probenrasterhöhe etwa 2 Pixel beträgt, werden 2-Pixel-Sampling-Moiré-Fransen erzeugt, um ein Multiplikations-Moiré-Muster für eine Deformationsmessung zu rekonstruieren. Sowohl die Verschiebungs- als auch die Dehnungsempfindlichkeiten sind doppelt so hoch wie bei der traditionellen Scan-Moiré-Methode im selben Weitfeld. Wenn die Probengitterteilung um oder mehr als 3 Pixel beträgt, werden Mehrpixel-Abtast-Moiré-Fransen erzeugt und eine räumliche Phasenverschiebungstechnik wird für eine Vollfeld-Deformationsmessung kombiniert. Die Dehnungsmessgenauigkeit wird deutlich verbessert und die automatische Chargenmessung ist leicht erreichbar.Beide Methoden können die zweidimensionalen (2D) Dehnungsverteilungen aus einem Einzelbild-Gitterbild messen, ohne die Proben- oder Abtastlinien zu drehen, wie bei herkömmlichen Moiré-Techniken. Als Beispiele wurden die 2D-Verschiebungs- und Dehnungsverteilungen einschließlich der Scherstämme von zwei kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffproben in Dreipunkt-Biegeversuchen gemessen. Die vorgeschlagene Technik wird voraussichtlich eine wichtige Rolle bei der zerstörungsfreien quantitativen Auswertung von mechanischen Eigenschaften, Rissauftreten und Restspannungen einer Vielzahl von Materialien spielen.

Die 2D-Verschiebungs- und Dehnungsverteilungen von zwei Kohlefaser-verstärkten Kunststoff (CFRP) -Proben (# 1 und # 2) wurden nach dem Moiré-Formationsprinzip 23 und dem Messverfahren (Abbildung 1 ) gemessen. Die CFK-Proben bestanden aus 10-11 μm Durchmesser K13D-Kohlenstofffasern und Epoxidharzen. Die Verformung von CFK # 1 wurde unter Verwendung der rekonstruierten Multiplikations-Moiré-Methode aus zweistufigen Probenahme-Moiré-Fran...

Eine Stichproben-Moiré-Technik mit 2-Pixel- und Mehrpixel-Abtastverfahren für hochpräzise Dehnungsverteilungsmessungen im Mikro- / Nanoskala wird hier vorgestellt.

Mikro- / Nanometer-Dehnungsverteilungsmessung von Sampling Moiré Fringes

This work describes the measurement procedure and principles of a sampling moir&#233; technique for full-field micro/nano-scale deformation measurements. ...

Das übergeordnete Ziel dieses Experiments besteht darin, die Dehnungsverteilungen von Materialien im Mikro- oder Nanobereich mithilfe des Zwei-Pixel- oder Mehr-Pixel-Abtast-Moiré-Verfahrens präzise zu messen.

micronano-scale-strain-distribution-measurement-from-sampling-moir

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Forschung

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Ingenieurwesen

Dieses Papier zeigt eine einzigartige Methodik auf der Fernbetätigung in einem bakteriellen Biofilm und die Entwicklung von speziellen magnetischen Pinzette, um in-situ-Messung der lokalen mechanischen Eigenschaften des Komplexes lebendiges Material durch Mikroorganismen an Grenzflächen gebaut ausgesät magnetischen Partikeln.

Fern Magnetische Betätigung des Mikrometrische Sonden für<em&gt; In situ</em&gt; 3D-Mapping der bakteriellen Biofilm Physikalische Eigenschaften

Eine Referenz-Interferometer-Technik, die ausgelegt ist, um unerwünschte Laser Jitterrauschen für nanodetection entfernen, wird für die Sondierung eine ultra-hohe Güte Microcavity genutzt. Anleitungen für die Montage, Einrichtung und Datenerfassung vorgesehen, neben der Messung für die Angabe der Hohlraum Qualitätsfaktor.

Implementierung eines Referenz-Interferometer für Nanodetection

Beschrieben werden Protokolle zur Quantifizierung mechanischer Wechselwirkungen zwischen adhärenten Zellen und mikrostrukturierten Substraten. Diese Wechselwirkungen sind eng mit essentiellen Zellverhaltensweisen wie Migration, Proliferation, Differenzierung und Apoptose verknüpft. Die Protokolle stellen eine Open-Source-Bildanalysesoftware namens MechProfiler vor, die es ermöglicht, die beteiligten Kräfte für jeden Mikropfosten zu bestimmen.

Einfache und genaue Mechanotherapie Profilierung Micropost Arrays

Wir beschreiben die Verwendung digitaler Bildkorrelation zur Charakterisierung des lokalen Oberflächendehnungsfeldes auf vaskulären Gewebeproben, die einem einachsigen Zugversuch unterzogen wurden. Diese Messungen ermöglichen eine präzise Quantifizierung der mechanischen Reaktion der Probe und die Generierung konstitutiver Spannungs-Dehnungs-Beziehungen.

Verwenden von Bildkorrelation Lokale Stämme auf Gefäßgewebeproben zu charakterisieren

Die Isolierung von elektrischen und thermischen Effekten auf die elektrisch unterstützte Deformation (EAD) ist mit makroskopischen Proben sehr schwierig. Metallische Proben-Mikro- und Nanostrukturen zusammen mit einem kundenspezifischen Testverfahren wurden entwickelt, um die Auswirkungen des angewandten Stroms auf die Bildung ohne Joule-Erwärmung und Evolution von Versetzungen auf diesen Proben zu bewerten.

Eine neuartige Methode für<em&gt; In Situ</em&gt; Elektromechanische Charakterisierung von nanoskaligen Proben

Detailliertere Verfahren zur Komprimierung Experimente berichten wir über Felsen und mineralischen Zuschlagsstoffen innerhalb eines Multi-Amboss Verformung gepaart mit Synchrotron Röntgenstrahlung. Solche Experimente erlauben die Quantifizierung der Spannungsverteilung innerhalb von Proben, die letztlich wirft ein Licht auf die Verdichtung Prozesse in geomaterialien.

Spannungsverteilung bei kalten Verdichtung von Steinen und mineralischen Zuschlagsstoffen mit Synchrotron-basierte x-Ray Diffraction

Microstructurally kleine Ermüdungsverhalten Riss Wachstum wird untersucht, mit einen neuartigen methodischen Ansatz kombiniert Riss Wachstum Rate Mess- und Stamm-Feld-Analyse um die kumulative Verformung Bereich auf Ebene der Sub Korn.

Flächenhafte Dehnungsmessungen für Microstructurally kleine Müdigkeit Rissausbreitung Digitalbild Korrelation Methode

Diese Arbeit präsentiert einen Dehnungsmesssensor, der aus einem Verstärkungsmechanismus und einem Polydimethylsiloxan-Mikroskop besteht, das mit einem verbesserten 3D-Drucker hergestellt wird.

Herstellung eines Strain-Messgeräts mit verbessertem 3D-Drucker

Dieses Protokoll enthält Anweisungen für die Implementierung der Multiphotonenlithographie zur Herstellung dreidimensionaler Arrays von fluoreszierenden Fiduzialen, die in poly(ethylengglykol)-basierte Hydrogele eingebettet sind und als referenzfreie Traktionskraftmikroskopie verwendet werden können. Plattformen. Anhand dieser Anleitungen wird die Messung der 3D-Materialdehnung und die Berechnung der zellulären Traktionen vereinfacht, um Messungen der Traktionskraft mit hohem Durchsatz zu...

Herstellung und Implementierung einer referenzfreien Traktionskraftmikroskopie-Plattform

In diesem Artikel wird ein Open-Source-Algorithmus zur digitalen Bildkorrelationsalgorithmus zur Messung lokaler 2D-Gewebestämme in Sehnenexplantaten beschrieben. Die Genauigkeit der Technik wurde mit mehreren Techniken validiert und steht der Öffentlichkeit zur Verfügung.

Messung lokaler Gewebebelastungen in Sehnen mittels digitaler Open-Source-Bildkorrelation

Dieses Protokoll stellt die Konfiguration eines Kompressionstestgeräts vor, das in der Lage ist, die mechanischen Eigenschaften von Mikrostrukturen im Kleindehnungsbereich präzise zu messen, sowie eine systematische Methode zur Kompressionsprüfung mit diesem Gerät. Das vorgeschlagene Gerät kann verwendet werden, um verschiedene Mikrostrukturen und das mechanische Verhalten polymerbasierter Materialien zu analysieren.

Messung der Druckspannungs-Dehnungsantwort bei kleinen Dehnungen

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