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【行业应用】光谱共焦-用于热膨胀测试仪的膜层形状测量

发表时间:2021-08-30 09:33

具有金属化层的基材与常见的涂层有不同的热力学属性,因此需要新的质量和疲劳试验,以评估加载和高温下的粘附和分层性能。等温弯曲试验是一种快速、易于使用的质量和疲劳试验,但缺乏双轴应力状态。相较之,膨胀试验是表征薄膜特性的标准测试手段,可以获得弹性数据、断裂韧性和弹塑性数据。并且随着更高温度的使用场景和温度敏感材料的使用,高温膨胀测试仪也逐渐增多。不过,目前的膨胀测试仪主要用于静态试验。


来自开姆尼茨工业大学和FraunhoferENAS的研究团队提出了一种用于动态特性测试的高温膨胀测试仪。文章Dynamical characterisation of a miniaturisedbulge tester for use at elevated temperatures发表于“Thermal,Mechanical and Multiphysics Simulation and Experiments in Micro-Electronics andMicro-Systems EuroSimE”会议。

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1. 热膨胀测试仪系统构成


文章提到的微型热膨胀测试仪的系统构成如图1所示。它的特点是由气泵结合进口和出口控制节流阀,产生位移控制的压力;添加的加热模块支持在高达150°c的高温下对薄膜进行膨胀测试。通过底部的光学窗口,LED可以照亮薄膜的底部。上方的三个光学窗口分别安装了视觉相机、红外相机和光谱共焦位移传感器,其中,光谱共焦位移传感器用于测量薄膜的挠度数据。

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2. 采用光谱共焦位移传感器扫描测得的膨胀膜层,共20 × 20点。半径r = 2 mm,厚度d = 1.25 μm


如图2所示为采用光谱共焦位移传感器测量膨胀后的薄膜轮廓图。位移台在xy两个方向上共扫描20x20个点,测量得到突起的膜层半径为2mm。膜层的厚度则是通过离子镀膜后在扫描电镜下测量得到,为1.25 μm


论文标题:

Dynamical characterisation of a miniaturisedbulge tester for use at elevated temperatures


20210717

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