ナノインデンテーション計は、データの正確性と機器の安定性を確保するために操作規範に厳格に従う必要がある高精度材料の力学的性能試験機器である。以下はナノインデンテーション計の使用詳細について、準備からデータ分析までの全プロセスをカバーする。

一、前期準備作業

1.機器検査と環境準備

-計器の電源、ガス源（必要に応じて）の接続が正常であることを確認し、圧子、ステージ、顕微鏡などの部品が清潔で損傷がないかどうかを検査する。

-外部振動による干渉を回避するために、機器を安定したテーブルに配置し、スパッタによる損傷を防ぐために保護メガネを着用することを推奨します。

・電源を入れる前に機器を設定温度（通常30分〜1時間）に予熱する必要があり、特に圧電セラミックスまたはコイルシステムは、性能の安定性を確保するために必要である。

2.サンプルの製造と取り付け

-試料は適切な寸法（例えば10 mm×10 mm）に切断し、表面は研磨処理されて鏡面効果になり、超音波洗浄して汚染物質を除去する必要がある。

-専用治具を使用してサンプルを固定し、表面が圧子に垂直であることを確保し、傾斜による圧痕形態の異常を回避する

二、パラメータの設定と校正

1.圧子の選択と定格

-試験需要に応じてプラグタイプ（バールプラグ、三角円錐プラグなど）を選択し、プラグ先端半径と摩耗状況を検査する。

−標準硬度ブロック（例えば溶融石英）を用いて圧子定格を行い、複数回の圧痕により荷重−変位曲線を取得し、実際の接触面積と硬度値を計算し、システム誤差を修正する。

2.実験パラメータ設定

-最大荷重（例えば100μN-10 mN）、圧入深さ（例えば100 nm-5μm）、荷重速度（例えば0.5 mN/s）などのパラメータを設定し、材料の硬度に応じて調整し、過荷重による圧子やサンプルの損傷を避ける必要がある。

-ロード-保持-アンロードプログラム（台形荷重モードなど）を定義し、データサンプリング周波数（通常≧1 kHz）を設定します。

三、テスト操作フロー

1.打痕試験

-プログラムを起動した後、操作ヘッドはゆっくりとサンプル表面に接近し、接触状態に調整する（ゼロ点キャリブレーション）。

-設定プログラムに従って荷重をロードし、荷重-変位曲線をリアルタイムで監視し、弾性変形と塑性変形段階を観察する。

-熱ドリフトの影響を取り除き、次に打痕を行うには、アンインストール後に30秒などの時間を待つ必要があります。

2.多点測定と反復性制御

・同一サンプルに複数回の打痕（通常≧5回）を行い、データ信頼性を高めるために平均値を取る必要がある。

−打痕間距離が近すぎることを回避し（応力場の重畳による誤差を防止するために、10倍の打痕深さが推奨される）。

四、データ処理と分析

1.荷重−変位曲線処理

-ロードとアンロード曲線を記録し、アンロードセグメントの傾き（S）をフィッティングして接触剛性を計算し、最大荷重（P _ max）と接触深さ（h _ c）を結合して硬度を計算する：

\[H=\ frac{P _{\ text{max}{A}\ quad \ text{その中}\ quad A=f（h _ c）\\]

式中Aはインデンテーション投影面積であり、多項式フィッティングインデンテーション幾何形状により決定される。

・ラグビーボールモデルを用いて弾性係数を計算し、ポアソン比などの材料パラメータを入力する必要がある。

2.誤差源と修正

・一般的な誤差としては、熱ドリフト、圧子摩耗、サンプル表面粗さなどがあり、キャリブレーションとブランク実験によって修正する必要がある。

・軟質材料またはフィルムの場合、キングモデルなどの下地効果補正モデルを使用する必要がある。

五、機器のメンテナンスと注意事項

1.日常メンテナンス

-試験後、圧子と試料台を洗浄し、残留粒子状物質が後続の実験に影響を与えないようにする。

-圧子の鋭さを定期的にチェックし、摩耗が深刻な場合は交換または再規格する必要があります。

−保管時に防塵カバーを被せ、湿気環境による光学部品のカビ発生を回避する。

2.操作規範

-負荷方向の頻繁な切り替えを回避し、圧電セラミックスの過熱失効を防止する。

-過負荷運転は厳禁であり、圧痕深さは一般的に圧子半径の10倍を超えない。

-データはリアルタイムで保存する必要があり、突発停電時に直ちに機器の状態を検査し、再較正する必要がある。