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GAM-100薄膜纳米孔径分析仪

设备简介


现代科技发展逐步趋向纳米级,对材料及表征技术的要求越来越高。多孔材料由于其表面积大、低密度等独特性能,在多个行业应用广泛,包括半导体、电池、传感器、生物制药及化学等众多行业,而对多孔材料表征,尤其是纳米孔径的多孔薄膜材料表征一直是材料发展的瓶颈,传统意义上的采用压汞或者压氮的孔径分析仪由于技术局限性需要破坏大量的珍贵样品材料方可取到一个数据,随着超微芯片研发技艺的提升,这种测量方法对样品需求量较大,而且仅能表征克级以上的材料,局限性明显。

鲁汶仪器有限公司的专利产品薄膜纳米孔径分析仪GAM-100,是全球首台在常温常压状态下,对检测样品无损害基础上,可表征纳米级多孔材料的仪器。

GAM-100是一台通用的薄膜表征设备,它可以用来表征薄膜的厚度,折射率,憎水亲水性,及多空材料孔隙率、孔径大小、杨氏模量等。表征的孔径范围为0.5纳米到40纳米。无需真空系统的设备设计使得每个样品整个吸附、脱附测试可以在几分钟内完成。

其基本原理为:多孔材料的厚度及光学特性在吸附及脱附特定气体的过程中会发生变化,椭偏仪的检测数据显示这个变化和多孔材料的孔隙率,厚度,折射率,及杨氏模量相关,并依此测算出多孔材料的孔隙率,厚度,折射率,及杨氏模量。

设备中有完整的椭偏仪系统由于设备在常温常压下运行,所以椭偏仪的所有功能均在GAM-100中正常使用。


设备标准配置

l 椭偏仪系统

l 精密控制气液混合系统

l 溶剂瓶

l 电气控制系统

l 工控机

l 复杂的模拟计算软件

l 基于微软操作系统win7的全自动软件控制系统


设备中的所有部件基本都是国际高端设备材料公司产品。


可选配置

l 第二及第三溶剂瓶系统

l 憎水及亲水表征系统

l 独立线下分析软件


厂务要求

l 高纯氩气:2bar气压,及最高30l/h流量

l 尾气100l/h

l 电力:电压115/230VAC50-60Hz功率500

l 设备尺寸:0.7mx0.75mx1.45m

l 重量80公斤以下


设备技术参数

l 波长范围370nm-1050nm

l 单次测量时间:一般全波长测量小于10

l 光源稳定卤钨灯

l 样品尺寸:150毫米

l 薄膜厚度:0–3000纳米

l 孔隙率测量范围0–95%

l 孔径大小及分布:0.5–40纳米.

l 杨氏模量测量范围孔隙率10%以上多料):1-5GPa


操作系统及软件

l GAM-100操作系统:整个设备的中央控制软件,控制样品吸附及脱附过程,启动所有的测量数据分析。

l 椭偏仪操作软件SpectraRay/3系统:最先进的椭偏仪操作软件,含有大量材料的光学数据,对设备进行校准及调试,对样品进行椭偏仪方面的测试

l GAM-100孔径分析计算软件:分析数据及绘图,包括孔径大小分布平均孔径大小孔隙率吸附脱附动力学图表等。


样品测试案例

本次测试使用标准样片,已经获得标准样片的孔隙度和最大空隙数据,孔隙度为50%,最大孔隙1.82nm。通过GAM-100对标准样品分析,在Ⅰ区和Ⅱ区吸附曲线和脱附曲线非常吻合(图1左图)。Ⅰ区的吻合现象说明了在试验过程中样片温度非常稳定(1以内),没有起伏;Ⅱ区的吻合现象说明了在试验过程中样片没有污染。Ⅲ区代表脱附、吸附的迟滞效应。GAM-100测量的标准样片孔隙度为48%,最大孔径1.82nm(图1右图),与参照标准数据完全吻合。


1.GAM-100测量标准样品孔隙度和孔径的数据

2GAM-100多次测量的一致性,可以发现在某一次测量过程中吸附、脱附测量的数据非常吻合;多次测量的数据也非常接近。说明设备一致性非常好,设备性能非常稳定。

2. GAM-100测量标准样品孔隙度和孔径大小数据的一致性