蔡司推出新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）

原位纳米力学测试在高级 3D 纳米级研究中的应用

蔡司宣布，用于三维 X 射线显微镜的新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）问世。该产品专用于原位纳米力学测试中的压缩、拉伸或者压裂的测试，并能进行无损 3D 断层成像。研究人员在起初时可以使用低至 50 nm 的分辨率对样品结构的演化进行 3D 成像。这种新的应用极为广泛，涉及了制造和自然材料的研究。

令材料科学家极为感兴趣的是，新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）拓展了在原位材料表征中的关键尺度。研究人员可以观察到纳米级裂纹这种内部特征，从而避免了样品的变形和宏观上的失效。这种功能支持了“材料设计”这种概念，使得新型材料在功能性方面的研究得以发展，比如用于机翼的轻型强力纤维材料；建筑材料中的耐久性混凝土；以及许多生化材料自然结构的高级机械特性。

英国曼彻斯特大学使用该新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）的纳米压裂模式对牙本质的裂纹扩展进行了 3D 原位成像，纳米复合材料充实了整个牙齿。

Los Alamos 国家实验室用该设备对多种材料进行了研究，如玻璃微球、泡沫、合金以及单微晶。由 Brian M. Patterson 领导的团队使用该新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）研究材料中初始裂纹及其发展，以了解机械处理对材料带来的影响。

根据报告显示，样品原位加载台（Ultra Load Stage）的机械测试能力和成像效果均填补了SEM/TEM 和 MicroCT 原位观测之间的空白，达到了纳米级分辨率观察内部的水平。至今，电子显微镜技术提供的纳米级的分辨率仅限于样品的表面成像（SEM），或者非常薄的样品（TEM）。

新型样品原位加载台（Ultra Load Stage）由一个环闭式压电执行器、应变式力传感器、砧套组成，能够组合成三种不同的运行模式，压缩、拉伸或者压裂。