NanoEye

每一納米均納入計算
量程與分辨率的新

對于傳統的熱膨脹儀，測試量程與分辨率這兩個參數很難兩全：高分辨率只能在很小的量程中實現；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 NanoEye 克服了這一技術上的矛盾，能夠同時提供高分辨率、優異的線性度與寬廣的量程。

工作原理

在測試過程中，當樣品發生膨脹時，圖中所有的綠色部分將在線性導軌（圖中藍色部分）的引導下向后移動，并由光學解碼器測出相應的長度變化。

儀器特點

最高的靈活性與測樣效率

儀器為雙爐體結構，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各類應用場合。

自動長度測試與 MultiTouch

傳統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，樣品在樣品支架內具有穩定的置放位置相當關鍵。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至最佳。

DIL 402 Expedis 的熱電偶位置可以靈活調整，以適應不同的樣品長度。通過導向桿，可將熱電偶調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 - 技術參數

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

• 爐體數量：單爐體，或雙爐體（不同配置）

• 樣品數：單樣品，或雙樣品/差示系統（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：NanoEye

• 樣品支架：熔融石英或氧化鋁，可自由更換。

• 溫度準確度：1 K

• 溫度精度：0.1 K

• m.CTE（平均線膨脹系數）重復性：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；調制力（可選）

• 負載力范圍：10 mN ... 3N

• 氣體控制：標配 1 路，可選 3 路或 MFC（質量流量計）

• 氣氛：惰性，氧化性，還原性，真空

• 真空密閉設計，可選配全自動真空系統

• 可選冷卻系統：Vortex，液氮

• OTS^® 氧吸附系統（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、或其他研究領域。

通過適配器，可將石墨爐體替換成標準爐體，例如 SiC，SiO2，Cu 或不銹鋼。也可以反過來配置：配備了標準爐體的 DIL 402 Expedis Supreme HT 的測量單元在后續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，DIL 402 Expedis Supreme HT 的樣品溫度是使用高性能的高溫計、以光學方式進行檢測的，可從室溫一直檢測到最高溫度。

精心設計的安全系統

儀器擁有精心設計的安全系統，可以對流經測量系統的冷卻水與吹掃氣流進行實時監控。

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）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，對樣品室進行抽真空與充填，再加上內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。

但是，這還遠不是全部。即使是最有經驗的操作者，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（DE19934448A1），和創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

• 軟件控制的力的調整（包括：線性力，恒定力，斜變力，步階力）

• 調制力

• 密度測量

• 用于溫度校正和檢測熱效應的c-DTA^® 功能

• 速率控制燒結 RCS

• 曲線識別，通過數據庫對比識別未知的ΔL/L0曲線

密度測量

這一插件能夠測量樣品密度的連續變化，可應用于固體、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（DE19934448A1）

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

號：DE102013100686

高級軟件

（對測量數據的擴展分析。選配）

• 動力學軟件

• 峰分離軟件（用于DIL微分信號的處理）

曲線識別 Identify

Identify 是業界 DIL 曲線識別技術，包括檢索軟件、以及內置的多個數據庫中成百上千的參考數據，涉及陶瓷、無機、金屬、合金、高分子及有機物領域。除了耐馳公司提供的數據庫，客戶也可自行創建數據庫，通過內部網絡與其他用戶共享。

利用曲線識別技術，基于測試曲線的絕對膨脹量、形狀及斜率在數據庫中進行匹配檢索，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準，一批未知樣品與其進行比較并評估，以進行質量控制。最后，所有的測試數據都可存儲在一個龐大的數據庫中，用于后續的樣品鑒別或質量控制。

曲線識別（Identify）的優勢

只需輕擊一下鼠標，Indentify 便能提供所需信息：

• 識別未知的測量曲線

• 通過測試曲線與數據庫中的標準曲線之間的對比進行質量控制

• 對目前的測試和數據庫中現有條目的歸檔功能

• 能夠輕松地將現存測試添加至數據庫

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 應用實例

碳纖維增強碳材料的熱膨脹

本例測試的復合材料由作為基體的純碳和作為添加劑的碳纖維構成。它具有良好的機械強度和熱穩定性。最初，這種材料僅應用于航空航天領域。目前，它也被廣泛應用于鍋爐設備制造、中空玻璃和半導體等行業中。

C/C 材料的熱膨脹系數取決于其纖維結構。本例中，測試了 45 度纖維方向（黑線）和0度纖維方向（紅線），兩條曲線都展現出纖維增強復合材料的特征行為：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據，在 Proteus^® 軟件中計算獲得。

鋁合金在經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實驗。

在熔融過程中樣品會有明顯膨脹，此時兩相區同時存在液態和固態，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 變為 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。

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 的真空設計并結合 OTS^® 系統，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標準數據表）。

DIL 402 Expedis Select/Supreme - 相關附件

• 可選配 OTS 附件，保證系統中純凈吹掃氣氛

• 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

• 與 QMS 403 A?olos^® 聯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

• 制樣設備