CC BY
5сканирующая зондовАя микроскопия для выявления наноразмерных дефектов
Компания НТ-МДТ с 1989 года специализируется на разработке и производстве оборудования для исследования во всех сферах применения нанотехнологий.
Каждый продукт компании НТ-МДТ - это интеграция целого комплекса передовых технологий, новейшего программного обеспечения, высококачественных микроэлектронных компонентов, прецизионной механики и микроробототехники. Как системный бизнес-интегратор компания объединяет вокруг себя исследовательские работы большого числа малых компаний, сотрудничает с ведущими институтами Академии наук, в т.ч. с главным координатором науки в области нанотехнологий в нашей стране -Курчатовским институтом, а также с крупными мировыми производителями компонентов и комплектующих. НТ-МДТ обладает уникальным опытом в создании современных многофункциональных и междисциплинарных исследовательских центров. За всё время работы эксперты компании изучили рынок не только зондовой микроскопии (традиционная область разработок НТ-МДТ), но и таких областей, как электронная и ионная микроскопия, спектроскопия (в т.ч. спектроскопия комбинационного рассеяния), элементный анализ, рентгеновская дифрактометрия и многих других. Компания наладила тесные партнерские связи с предприятиями, производящими соответствующие группы оборудования.
Так, НТ-МДТ уже много лет занимается формированием целостных комплексных парков учебного, аналитического и научно-технологического оборудования от ведущих мировых производителей. Однако при этом НТ-МДТ поддерживает экстремально высокие темпы собственных разработок, производя нанотех-нологическое оборудование как для обучения и научных исследований, так и для производства. Нанотехологическое оборудование для индустриальных нужд позволяет оптими-
зировать процессы контроля технологий, выявления дефектов, менеджмента качества, что, в свою очередь, существенно влияет на повышение эффективности процесса производства в целом. В процессе формирования комплекса научно-технологического оборудования в зависимости от специализации предприятия может понадобиться различное оборудование:
• электронные микроскопы;
• рентгеновские дифрактометры, предназначенные для исследований размеров наночастиц в порошках и взвесях (наноразмерные порошки), а также для исследований и выявления внутренних нанодефектов твёрдых объектов, тонких плёнок;
• сканирующие зондовые микроскопы СОЛВЕР НЕКСТ и СОЛВЕР ПАйП.
автоматизированный сканирующий микроскоп солвер некст
В промышленной сфере фактор автоматизации играет существенную роль. Он позволяет специалистам сосредоточиться на научной составляющей, переложив на плечи приборов технические функции. Таким образом, устройства, применяемые в индустриальной среде, должны осуществлять все или почти все
полностью автоматизированный сзм солвер нЕкст вошёл в список 100 лучших разработок 2009 года по мнению журнала R&D
функции автоматически и помимо этого быть просты в управлении. Новейшая разработка СОЛВЕР НЕКСТ совмещает в себе простоту и исключительную многофункциональность за счет максимальной автоматизации внутренних настроек. Благодаря максимальной автоматизации СОЛВЕРА НЕКСТ даже неквалифицированный оператор может использовать в исследованиях потенциал двух главных методов сканирующей зондовой микроскопии (СЗМ). В конструкции прибора успешно совмещены два сканирующих устройства, одно из которых атомно-силовой микроскоп (АСМ), а второе - туннельный микроскоп (СТМ).
Обычно эти два подхода требуют совершенно разного оборудования и для замены одной измерительной головки на другую исследователь фактически разбирает установку и собирает её снова в другой комплектации, поскольку следует длительный процесс настройки и отладки. Только после этих процедур появляется возможность работы в новом режиме.
Принцип, реализованный в конструкции СОЛВЕР НЕКСТ, изначально позволяет избежать потерь подобного рода. Такая полноценная автоматизация стала возможна благодаря разработке и внедрению целого ряда интеллектуальных систем, управляющих расположением образца, созданием вокруг него однородной среды, переключением между режимами сканирования, заменой измерительных головок, юстировкой оптической системы и др. Оператору остаётся нажать кнопку, и прибор активирует сложный алгоритм самодиагностики, распознавания узлов, его моторы подстраивают отдельные компоненты друг к другу, готовя систему к работе. Человеку необходимо
50 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\
\\ № 5 \\ май \ 2010
\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\
№ 5 \\ май \ 2010
будет только установить образец, зонд, выбрать желаемый режим измерений и получить результат. Заметим, в программном обеспечении заложена возможность отключить «автопилот» и настраивать узлы вручную. Это сложно, долго, но позволяет нацелить систему для выполнения узкоспециальных задач и добиться при их решении предельных технических характеристик. СЗМ СОЛВЕР НЕКСТ был представлен на рынок в 2008 г. Его востребованность учёными-исследователями и эффективность на мировом рынке уже доказаны высоким уровнем продаж: к настоящему времени подобные приборы установлены более чем в 25 научно-технологических центрах в России и за рубежом.
Среди факторов конкурентоспособности СОЛВЕРА НЕКСТ также следует указать мощный контроллер последнего поколения, который обеспечивает исключительно высокую скорость сканирования и получения результата - до 40 Гц. Стратегический потенциал этой концепции был оценен международной экспертной комиссией,и российский сканирующий микроскоп СОЛВЕР НЕКСТ вошёл в список 100 лучших разработок 2009 года, по мнению американского журнала Research and Development*.
СОЛВЕР ПАЙП: ОБНАРУЖЕНИЕ НАНОРАЗМЕРНЫХ ДЕФЕКТОВ МАСШТАБНЫХ ОБЪЕКТОВ
Масштабные объекты, с которыми также имеет дело промышленность (магистрали тепло- и электростанций, путепроводы, газо- и нефтепроводы, стены зданий и сооружений и пр.) неизбежно подвержены износу. Своевременная диагностика дефектов материала позволит минимизировать затраты на экстренную замену конструкций.
СОЛВЕР ПАЙП - СЗМ для обнаружения наноразмерных дефектов нестандартных объектов
СОЛВЕР ПАЙП представляет собой сканирующий зондовый микроскоп для исследования на наноуровне возникающих дефектов и неразрушающего контроля материалов нестандартных образцов (передающих магистралей и несущих конструкций, таких, как трубы, рельсы, стены и пр.). Прибор СОЛВЕР ПАЙП способен детектировать дефекты при следующих основных видах изнашивания:
1. механическое (усталостное, абразивное, смятие, кавитационное, эрозионное);
2. молекулярно-механическое (адгезионное, избирательный перенос, водородное изнашивание);
3. коррозионно-механическое (окислительное, фреттинг-коррозия, химическое, электрохимическое);
4. термо-механическое (усталостное, термомеханическое трещинно-образование)
5. и другие.
В стенках труб или несущих конструкций вследствие их длительного использования, резких перепадов температуры (внутри и снаружи), а также из-за приведенных выше изнашивающих воздействий образуются точечные дефекты материала. Эти дефекты образуют пустоты и трещины, которые в дальнейшем перемещаются в материале в направлении поверхности. Суть исследования подобных объектов сводится к поиску и исследованию непромигрировавших и необъединив-шихся между собой дефектов, которые уже проявились на поверхности. Поиск дефектов осуществляется в районе начала образования уже имеющейся трещины. Глубина такой трещины составляет несколько десятков нанометров (10-100 нм). Вокруг «изголовья» проявляются дефекты, которые еще не проми-грировали к уже имеющейся трещине. Их положение, состояние и свойства необходимо исследовать. В каждом случае необходимо установить, как скоро «новые» дефекты примкнут к уже имеющейся трещине, тем самым увеличив ее длину, а, следовательно, ухудшив качество трубы или конструкции. В отличие от существующих методов использование атомно-силового микроскопа позволяет обнаружить и исследовать дефекты на ранних стадиях их формирования. Благодаря этому
f jrf-^bTjB 'Vm
' 1 /А * i %
Рельеф поверхности образца (трубы), материал - сталь. После механической обработки, для исследования стал доступен один из дефектов поверхности. Размер скана слева -50 х 50 мкм; справа - 5 х 5 мкм. Прибор - СОЛВЕР ПАЙП
появляется возможность «предупреждающего» неразрушающего контроля за состоянием труб передающих магистралей и различного рода несущих конструкций сооружений. После получения достаточного количества данных и формирования их в статистическую базу, можно осуществить довольно точное прогнозирование сроков эксплуатации используемых материалов. Прибор СОЛВЕР ПАЙП представляет собой сканирующий микроскоп, реализованный в виде платформы.Преимущества подобной конструкции состоят в следующем:
• прибор легко фиксируется на образце в нужном положении (сверху, сбоку, снизу) посредством ремней, при этом конструкция обеспечивает однозначное положение прибора на объекте;
• жёсткость конструкции предоставляет возможность проводить высокоточные измерения при достаточно крупной механической петле;
• конструкция обеспечивает нужный диапазон позиционирования при минимизации люфтов перемещения.
• СПРАВКА
Премия R&D 100 Award, организованная авторитетным американским журналом Research & Development, проводится с 1963 г. и в настоящее время является одной из самых значимых и престижных наград в области научно-технических разработок.
fHNT-MDT
INTEGRATED SOLUTIONS FOR NANOTECHNOLOGY
124482, Москва, Зеленоград, корп. 100
Тел.: +7 (499)735-77-77,
+7 (495) 913-57-36
Факс: +7 (495) 913-57-39,
+7 (499) 735-64-10
e-mail: spm@ntmdt.ru
www.ntmdt.ru
WWW.NEFTEGAS.INFO
\\ приборостроение \\ 51
