Deutschland - Spektrometer - Kauf, Lieferung und Installation eines Röntgenphotoelektronenspektrometers

1. Leistungsverzeichnis Die Lieferung muss im Kalenderjahr 2026 erfolgen. Die geforderten Spezifikationen des kompletten Systems (Neugerät) werden im Folgendem aufgelistet Geräteanforderungen Das Röntgenphotoelektronenspektrometer-Messsystem (XPS) muss über eine mikro-fokussierte, monochromatische Al K-Röntgenquelle mit einer in mindestens 5 µm-Schritten einstellbaren Spotgröße von 10 - 400 µm und einer mit 12 keV Betriebsspannung betriebenen Elektronenquelle verfügen. Die Maximalleistung bei 400 µm-Spotgröße muss bei mindestens 120 W liegen und der Betrieb über Hochspannungs-, Kühlwasser-, Vakuum- und mechanische Interlocks abgesichert sein. Die Aluminium-Anode muss wassergekühlt sein und motorisiert mehr als 20 Betriebspositionen anfahren können. Das verwendete Spektrometer muss einen doppelfokussierter 180°-Halbkugelanalaysator mit mindestens 125 mm Radius aufweisen und einen positionsempfindlichen Detektor mit mindestens 128 Kanälen und Messlinearität bis zu 6,5 Mcps nutzen. Dabei müssen die Betriebsmodi konstante Analysatorenergie, XPS-Mapping durch Rastern mit dem Röntgen-Mikrospot, Snapshot-Modus (Live-Spektrum im Rahmen der Detektionskanäle) und Imaging-Modus (laterale Intensitätsverteilung bei vorgegebener Photoelektronenenergie) auswählbar sein. Für die Messung von elektrisch isolierenden Proben muss eine koaxiale Dualstrahl-Ladungskompensation (Kombination aus positivem Ionenstrahl mit Energie unterhalb der Sputterschwelle und koaxial umgebenden Elektronenstrahl) zur Verfügung stehen. Eine optische Probenbetrachtung in Reflexionsanordnung soll die hochaufgelöste Ansicht der aktuellen Analyseposition aus Analysatorperspektive gewährleisten. Die Probenbeleuchtung muss sowohl in Betrachtungsrichtung als auch in verkippter Anordnung möglich sein, um sowohl glatte als auch raue Proben gut erfassen zu können. Zudem soll in der Probenschleuse die Aufnahme eines Probenhalter-Fotos als Grundlage für die automatische Probennavigation möglich sein. Für die Verfolgung des Arbeitsabstands muss eine hochauflösende Kamera entsprechend seitlich installiert sein. Das Messsystem muss über einen automatisierten Probentisch mit 4 Achsen verfügen. Für Kalibrierung und Ausrichtung sollten Kalibrierstandardproben (Kupfer, Gold und Silber) sowie eine phosphorisierende Probe, Blenden, Messkanten und Kalibriergitter im Probentisch integriert sein. Es sollten verschiedene Mehrzweckprobenhalter für eine maximale Probengröße von mindestens 60 mm x 60 mm x 20 mm vorhanden sein. Konkret sollten zwei Probenplattenaufnahmehalter sowie Probenplatten für Pulverproben, für Faserproben und drei Rotationshalter inkl. einer umgebenden Aufnahmeplatte geliefert werden. Für winkelabhängige Messanordnungen soll ein Tiltprobenhalter für einen Winkelbereich von ±90° zur Analysatorrichtung für eine maximale Probengröße von mindestens 26 mm x 5 mm x 5 mm enthalten sein. Für elektrische Probenmessungen und die Bestimmung von Austrittsarbeiten soll ein Probenhalter zur elektrischen Kontaktierung (Erdanschluss + 3 unabhängige Spannungen) von Proben und zum Anlegen einer Vorspannung (Bias) vorhanden sein. Dabei sollte ein Folienstandard zur Kalibrierung der Austrittsarbeit integriert sein. Das Messsystem soll über die XPS-Messtechnik hinaus erweiterte Messmöglichkeiten bieten. Eine hochintensive UV-Lampe (Helium I / Helium II) mit zwei differentiellen Pumpstufen und automatisierten differentiellen Absperrventilen soll UV-angeregte Photoelektronen-spektroskopie (UPS) gewährleisten. Außerdem soll Ionenstreuspektroskopie (ISS) und Energieverlustspektroskopie mit reflektierten Elektronen (REELS) implementiert sein. Tiefenprofilierung muss über eine kombinierte ≤4 kV Ar-Monoionenquelle / ≤8 kV Ar-Clusterionenquelle (75-2000 Atome je Cluster) mit zwei separaten Gaseinlässen und darüber hinaus über fs-gepulste Laserablation (1030 nm, Lasersicherheitsklasse 1) verfügen, um einen schädigungsarmen, schnellen Materialabtrag unter Erhaltung der Stöchiometrie zu ermöglichen. Die erforderlichen Peripheriegeräte für Betriebsmittel, z. B. ein Umlaufkühler für die ggf. notwendige Kühlwasserbereitstellung, sowie zur Vakuumerzeugung sind Bestandteil des Messsystems. Das Vakuumsystem soll ein Basisvakuum von ≤2 x 10-7 Pa ermöglichen. Eine Probenschleuse soll die Probenhalter-Einbringung in weniger als 15 min ermöglichen. Ein 2-Wege Vakuumtransfermodul soll den sicheren Transfer von Proben mit einer maximalen Größe von mindestens 40 mm x 40 mm x 9 mm aus Schutzatmosphäre in das Messystem und zurück ermöglichen, ohne dass Kontakt mit der Umgebung besteht. Software Im Rahmen der zunehmenden Digitalisierung des Wissenschaftsbetriebes ist ein hohes Maß an Automatisierung von höchster Priorität. Die Gerätesoftware muss über automatisierte Messroutinen verfügen, die folgende Funktionen umfasst: - Automatischer Probentransfer, auch bei Verwendung des Vakuumtransfermoduls - Probenpositionierung anhand Navigationskamera - Workflow-basierte Automatisierung von Messabläufen, z.B. auch kombinierte Tiefenprofilierung mit Ionenstrahl- und Laserabtrag - Automatische Routinen bei der Spektrenauswertung (Elementidentifizierung, chemische Verschiebung, Kurvenanpassung) und der Bestimmung von Austrittsarbeiten und Bandkanten - Automatisierte Kalibrierungs- und Ausrichtungsroutinen für alle Quellen, Analysator und Detektor, z.B. automatisierte Aufnahme der Transmissionsfunktion für verschiedene Passenergien --> weitere Informationen siehe zusätzliche Informationen!! 1. Leistungsverzeichnis Die Lieferung muss im Kalenderjahr 2026 erfolgen. Die geforderten Spezifikationen des kompletten Systems (Neugerät) werden im Folgendem aufgelistet Geräteanforderungen Das Röntgenphotoelektronenspektrometer-Messsystem (XPS) muss über eine mikro-fokussierte, monochromatische Al K-Röntgenquelle mit einer in mindestens 5 µm-Schritten einstellbaren Spotgröße von 10 - 400 µm und einer mit 12 keV Betriebsspannung betriebenen Elektronenquelle verfügen. Die Maximalleistung bei 400 µm-Spotgröße muss bei mindestens 120 W liegen und der Betrieb über Hochspannungs-, Kühlwasser-, Vakuum- und mechanische Interlocks abgesichert sein. Die Aluminium-Anode muss wassergekühlt sein und motorisiert mehr als 20 Betriebspositionen anfahren können. Das verwendete Spektrometer muss einen doppelfokussierter 180°-Halbkugelanalaysator mit mindestens 125 mm Radius aufweisen und einen positionsempfindlichen Detektor mit mindestens 128 Kanälen und Messlinearität bis zu 6,5 Mcps nutzen. Dabei müssen die Betriebsmodi konstante Analysatorenergie, XPS-Mapping durch Rastern mit dem Röntgen-Mikrospot, Snapshot-Modus (Live-Spektrum im Rahmen der Detektionskanäle) und Imaging-Modus (laterale Intensitätsverteilung bei vorgegebener Photoelektronenenergie) auswählbar sein. Für die Messung von elektrisch isolierenden Proben muss eine koaxiale Dualstrahl-Ladungskompensation (Kombination aus positivem Ionenstrahl mit Energie unterhalb der Sputterschwelle und koaxial umgebenden Elektronenstrahl) zur Verfügung stehen. Eine optische Probenbetrachtung in Reflexionsanordnung soll die hochaufgelöste Ansicht der aktuellen Analyseposition aus Analysatorperspektive gewährleisten. Die Probenbeleuchtung muss sowohl in Betrachtungsrichtung als auch in verkippter Anordnung möglich sein, um sowohl glatte als auch raue Proben gut erfassen zu können. Zudem soll in der Probenschleuse die Aufnahme eines Probenhalter-Fotos als Grundlage für die automatische Probennavigation möglich sein. Für die Verfolgung des Arbeitsabstands muss eine hochauflösende Kamera entsprechend seitlich installiert sein. Das Messsystem muss über einen automatisierten Probentisch mit 4 Achsen verfügen. Für Kalibrierung und Ausrichtung sollten Kalibrierstandardproben (Kupfer, Gold und Silber) sowie eine phosphorisierende Probe, Blenden, Messkanten und Kalibriergitter im Probentisch integriert sein. Es sollten verschiedene Mehrzweckprobenhalter für eine maximale Probengröße von mindestens 60 mm x 60 mm x 20 mm vorhanden sein. Konkret sollten zwei Probenplattenaufnahmehalter sowie Probenplatten für Pulverproben, für Faserproben und drei Rotationshalter inkl. einer umgebenden Aufnahmeplatte geliefert werden. Für winkelabhängige Messanordnungen soll ein Tiltprobenhalter für einen Winkelbereich von ±90° zur Analysatorrichtung für eine maximale Probengröße von mindestens 26 mm x 5 mm x 5 mm enthalten sein. Für elektrische Probenmessungen und die Bestimmung von Austrittsarbeiten soll ein Probenhalter zur elektrischen Kontaktierung (Erdanschluss + 3 unabhängige Spannungen) von Proben und zum Anlegen einer Vorspannung (Bias) vorhanden sein. Dabei sollte ein Folienstandard zur Kalibrierung der Austrittsarbeit integriert sein. Das Messsystem soll über die XPS-Messtechnik hinaus erweiterte Messmöglichkeiten bieten. Eine hochintensive UV-Lampe (Helium I / Helium II) mit zwei differentiellen Pumpstufen und automatisierten differentiellen Absperrventilen soll UV-angeregte Photoelektronen-spektroskopie (UPS) gewährleisten. Außerdem soll Ionenstreuspektroskopie (ISS) und Energieverlustspektroskopie mit reflektierten Elektronen (REELS) implementiert sein. Tiefenprofilierung muss über eine kombinierte ≤4 kV Ar-Monoionenquelle / ≤8 kV Ar-Clusterionenquelle (75-2000 Atome je Cluster) mit zwei separaten Gaseinlässen und darüber hinaus über fs-gepulste Laserablation (1030 nm, Lasersicherheitsklasse 1) verfügen, um einen schädigungsarmen, schnellen Materialabtrag unter Erhaltung der Stöchiometrie zu ermöglichen. Die erforderlichen Peripheriegeräte für Betriebsmittel, z. B. ein Umlaufkühler für die ggf. notwendige Kühlwasserbereitstellung, sowie zur Vakuumerzeugung sind Bestandteil des Messsystems. Das Vakuumsystem soll ein Basisvakuum von ≤2 x 10-7 Pa ermöglichen. Eine Probenschleuse soll die Probenhalter-Einbringung in weniger als 15 min ermöglichen. Ein 2-Wege Vakuumtransfermodul soll den sicheren Transfer von Proben mit einer maximalen Größe von mindestens 40 mm x 40 mm x 9 mm aus Schutzatmosphäre in das Messystem und zurück ermöglichen, ohne dass Kontakt mit der Umgebung besteht. Software Im Rahmen der zunehmenden Digitalisierung des Wissenschaftsbetriebes ist ein hohes Maß an Automatisierung von höchster Priorität. Die Gerätesoftware muss über automatisierte Messroutinen verfügen, die folgende Funktionen umfasst: - Automatischer Probentransfer, auch bei Verwendung des Vakuumtransfermoduls - Probenpositionierung anhand Navigationskamera - Workflow-basierte Automatisierung von Messabläufen, z.B. auch kombinierte Tiefenprofilierung mit Ionenstrahl- und Laserabtrag - Automatische Routinen bei der Spektrenauswertung (Elementidentifizierung, chemische Verschiebung, Kurvenanpassung) und der Bestimmung von Austrittsarbeiten und Bandkanten - Automatisierte Kalibrierungs- und Ausrichtungsroutinen für alle Quellen, Analysator und Detektor, z.B. automatisierte Aufnahme der Transmissionsfunktion für verschiedene Passenergien --> weitere siehe zusätzliche Informationen mit dem Text