NanoEye

每一納米均納入計算
量程與分辨率的新

對于傳統(tǒng)的熱膨脹儀,，測試量程與分辨率這兩個參數(shù)很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實現(xiàn)；如果要得到較大量程,，只能犧牲一定的分辨率,。

新型自反饋光電位移測量系統(tǒng) NanoEye 克服了這一技術(shù)上的矛盾,，能夠同時提供高分辨率、優(yōu)異的線性度與寬廣的量程,。

工作原理

在測試過程中,，當(dāng)樣品發(fā)生膨脹時，圖中所有的綠色部分將在線性導(dǎo)軌（圖中藍色部分）的引導(dǎo)下向后移動,，并由光學(xué)解碼器測出相應(yīng)的長度變化,。

儀器特點

最高的靈活性與測樣效率

儀器為雙爐體結(jié)構(gòu)，可同時安裝兩個不同的爐體,，覆蓋從180℃到2000℃的寬廣的溫度范圍,。另一配置方案是配備兩個相同的爐體交替使用，再結(jié)合雙桿樣品支架,、在雙樣品模式下進行測試,，可以極大地縮短測樣周期，提高儀器使用效率,。

Expedis Select / Supreme 提供了眾多的配置選擇：單爐體 / 雙爐體,，手動 / 馬達驅(qū)動的爐體操作，單 / 雙樣品支架,，管狀 / 桿狀樣品支架,，等等等等。豐富的配置是為了適應(yīng)各類應(yīng)用場合,。

自動長度測試與 MultiTouch

傳統(tǒng)的熱膨脹儀通常使用卡尺進行樣品原始長度的測量,，這可能增大測量結(jié)果的不確定性，特別對于柔軟的樣品,。DIL 402 Expedis 可以在測試開始之前,，在與測試本身等同的條件（頂桿接觸位置、接觸力）下自動測量樣品的初始長度,。

對于可靠的熱膨脹測量,，樣品在樣品支架內(nèi)具有穩(wěn)定的置放位置相當(dāng)關(guān)鍵。DIL 402 Expedis 的 MultiTouch 功能使用*的尾式頂樣操作,，自動將樣品的置放位置調(diào)至最佳,。

DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調(diào)整，以適應(yīng)不同的樣品長度,。通過導(dǎo)向桿,，可將熱電偶調(diào)整至與樣品長短相匹配的合適的位置，無需彎曲熱電偶,。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 技術(shù)參數(shù)

• 溫度范圍：-180 ... 1600°C（常規(guī),，多種爐體可選）；超高溫版最高達 2800℃

• 爐體數(shù)量：單爐體,，或雙爐體（不同配置）

• 樣品數(shù)：單樣品,，或雙樣品/差示系統(tǒng)（不同配置）

• 升溫速率：0.001 ... 50 K/min 或 100 K/min（不同爐體）

• 測量系統(tǒng)：NanoEye

• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換,。

• 溫度準(zhǔn)確度：1 K

• 溫度精度：0.1 K

• m.CTE（平均線膨脹系數(shù)）重復(fù)性：10^-8 1/K

• 測量范圍：± 10000 μm / ± 25000 μm

• 分辨率：0.1 nm / 1 nm（全量程）

• 樣品長度：0 ... 52mm（自動樣品長度測量）

• 負載力模式：恒定力,，線性力，步階力,；調(diào)制力（可選）

• 負載力范圍：10 mN ... 3N

• 氣體控制：標(biāo)配 1 路,，可選 3 路或 MFC（質(zhì)量流量計）

• 氣氛：惰性，氧化性,，還原性,，真空

• 真空密閉設(shè)計，可選配全自動真空系統(tǒng)

• 可選冷卻系統(tǒng)：Vortex,，液氮

• OTS^® 氧吸附系統(tǒng)（選件）

超高溫版本（最高溫度 2800°C）

寬廣的溫度范圍

我們提供兩種不同的石墨爐體,，最高溫度分別為 2400°C 與 2800°C，提供了合適的配置以測量金屬,、合金,、陶瓷、復(fù)合材料等的熱膨脹,，適用于如航空航天,、新能源、石油/天然氣,、或其他研究領(lǐng)域,。

通過適配器，可將石墨爐體替換成標(biāo)準(zhǔn)爐體,，例如 SiC,，SiO2，Cu 或不銹鋼,。也可以反過來配置：配備了標(biāo)準(zhǔn)爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續(xù)也可改裝使用超高溫爐體,。

高溫計,，可在最高溫度下進行檢測

由于 W-Rh 熱電偶在 2000°C 以上可能跟石墨反應(yīng)，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計,、以光學(xué)方式進行檢測的,，可從室溫一直檢測到最高溫度。

精心設(shè)計的安全系統(tǒng)

儀器擁有精心設(shè)計的安全系統(tǒng),，可以對流經(jīng)測量系統(tǒng)的冷卻水與吹掃氣流進行實時監(jiān)控,。

可變的氣氛

DIL 402 Expedis Supreme HT 的爐體與樣品室之間以保護套管（玻璃碳或氧化鋁材質(zhì)）進行隔離，因此可以對樣品,、以及加熱元件使用不同的氣氛,。在使用氧化鋁保護套管（最高溫度：1680°C）的情況下，甚至可以為樣品使用空氣氣氛,。

儀器可以配備 AutoVac 系統(tǒng),，對樣品室進行抽真空與充填，再加上內(nèi)置的對高溫計窗口的吹掃功能,，可以有效地在氧化性與惰性氛圍間進行直接切換,。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 軟件功能

*的 Proteus^®7 膨脹儀軟件提供了用戶所需的一切：運行流暢，提供可靠的結(jié)果,，快捷高效,。它在提供豐富功能的同時，也具有清晰的用戶界面,。此外,，由于它的直觀性，所以也十分易學(xué),。

但是,，這還遠不是全部。即使是最有經(jīng)驗的操作者,，也會為這一軟件可提供的眾多附加功能而留下深刻印象 -- 特別是密度測量,， c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1），和創(chuàng)新性的譜圖檢索識別功能 Identify,。

Proteus^® 軟件特殊功能一覽

（針對 DIL 402 Expedis Select 與 Supreme）

• 軟化點檢測

• 軟件控制的力的調(diào)整（包括：線性力,，恒定力，斜變力,，步階力）

• 調(diào)制力

• 密度測量

• 用于溫度校正和檢測熱效應(yīng)的c-DTA^® 功能

• 速率控制燒結(jié) RCS

• 曲線識別,，通過數(shù)據(jù)庫對比識別未知的ΔL/L0曲線

密度測量

這一插件能夠測量樣品密度的連續(xù)變化，可應(yīng)用于固體,、液體,、熔體、粘稠樣品（如涂料）,，以及用于計算各向異性材料的體膨脹,。

c-DTA^® 技術(shù)（DE19934448A1）

c-DTA^® 信號能夠在分析長度變化的同時分析吸放熱效應(yīng),。同時也能夠用于溫度校正。

號：DE102013100686

高級軟件

（對測量數(shù)據(jù)的擴展分析,。選配）

• 動力學(xué)軟件

• 峰分離軟件（用于DIL微分信號的處理）

曲線識別 Identify

Identify 是業(yè)界 DIL 曲線識別技術(shù),，包括檢索軟件、以及內(nèi)置的多個數(shù)據(jù)庫中成百上千的參考數(shù)據(jù),，涉及陶瓷,、無機、金屬,、合金,、高分子及有機物領(lǐng)域。除了耐馳公司提供的數(shù)據(jù)庫,，客戶也可自行創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫,，通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與其他用戶共享,。

利用曲線識別技術(shù),，基于測試曲線的絕對膨脹量、形狀及斜率在數(shù)據(jù)庫中進行匹配檢索,，可以對未知樣品進行鑒定分析,。也可將某個已知樣品作為標(biāo)準(zhǔn)，一批未知樣品與其進行比較并評估,，以進行質(zhì)量控制,。最后，所有的測試數(shù)據(jù)都可存儲在一個龐大的數(shù)據(jù)庫中,，用于后續(xù)的樣品鑒別或質(zhì)量控制,。

曲線識別（Identify）的優(yōu)勢

只需輕擊一下鼠標(biāo)，Indentify 便能提供所需信息：

• 識別未知的測量曲線

• 通過測試曲線與數(shù)據(jù)庫中的標(biāo)準(zhǔn)曲線之間的對比進行質(zhì)量控制

• 對目前的測試和數(shù)據(jù)庫中現(xiàn)有條目的歸檔功能

• 能夠輕松地將現(xiàn)存測試添加至數(shù)據(jù)庫

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應(yīng)用實例

碳纖維增強碳材料的熱膨脹

本例測試的復(fù)合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構(gòu)成,。它具有良好的機械強度和熱穩(wěn)定性,。最初，這種材料僅應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,。目前,，它也被廣泛應(yīng)用于鍋爐設(shè)備制造、中空玻璃和半導(dǎo)體等行業(yè)中,。

C/C 材料的熱膨脹系數(shù)取決于其纖維結(jié)構(gòu),。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線）,，兩條曲線都展現(xiàn)出纖維增強復(fù)合材料的特征行為：在 300-400°C 附近達到最小尺寸,，隨后膨脹。

在 2000°C 時,， 45 度纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0%）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.155% 和 0.781×10^-6 1/K（黑線）,，而平行纖維方向樣品的相對長度變化（dL/L0 %）及對應(yīng)的平均 CTE 分別為 0.144% 和 0.727×10^-6 1/K,，前者僅比后者高 7%，這說明材料性能對空間取向的依賴度不高,。

鋁合金樣品室溫到熔融過程體膨脹測量

本測試對鋁基合金在加熱過程中的行為進行研究。圖中所示為體膨脹曲線（dV/V0,，黑線）和密度改變曲線（紅線）,，兩者均可基于測量得到的熱膨脹數(shù)據(jù)，在 Proteus^® 軟件中計算獲得,。

鋁合金在經(jīng)過一段線膨脹過程后在 559°C（c-DTA 的外推起始溫度,，藍色虛線）開始融化，須有特殊容器才能進行相應(yīng)實驗,。

在熔融過程中樣品會有明顯膨脹,，此時兩相區(qū)同時存在液態(tài)和固態(tài)，溫度高于 622°C 時,，樣品*熔融,，在體積增大的同時，樣品的密度最終減小 10%（從 2.66 g/cm³ 變?yōu)?2.40 g/cm³）,。

從 c-DTA 曲線（藍色）可以明顯看出在熔融過程中有吸熱效應(yīng),。

鎢的熱膨脹 - 無氧化腐蝕下的高溫測試

鎢是一種易氧化的金屬,，但是基于 Expedis Supreme 的真空設(shè)計并結(jié)合 OTS^® 系統(tǒng)，樣品可以在純凈的He氣氛下測試以獲得其真實的膨脹行為,，測量時不需要還原性氣氛來抑制表面氧化（發(fā)生表面氧化時樣品顏色會改變）,。

實驗中，計算所得的 20°C 到 1500°C 下的平均 CTE 為 5.143×10^-6 1/K，與理論值僅僅相差 1.4×10^-81/K,。理論值為 5.129×10^-6 1/K（來自NIST標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表）,。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相關(guān)附件

• 可選配 OTS 附件,，保證系統(tǒng)中純凈吹掃氣氛

• 多種真空泵，可保證體系純凈氣氛,，或在真空氛圍下測試,。

• 低溫爐冷卻中自動提供氮氣保護

• 低溫爐空氣制冷系統(tǒng)

• 與 QMS 403 A?olos^® 聯(lián)用的石英毛細管連接附件及加熱適配器

• 樣品熱電偶保護套管

• 保護容器，用于易污染樣品

• 制樣設(shè)備