Beschaffung eines Magnetkryostatsystems (DFG-GZ: A 657)

Deutsche Forschungsgemeinschaft e.V., Zentrale Beschaffungsstelle

Leistungsbeschreibung: Tieftemperatur-Magnetkryostatsystem für ultrabreitbandige THz-Spektroskopie und optische Ultrakurzzeit-Spektroskopie bei hohen Magnetfeldern und großer numerischer Apertur; DFG-Projekt HU 1598/2-1.
1. Geometrie:
Das System muss als Badkryostat ausgeführt sein, dessen Helium-Tieftemperaturgefäß vertikal orientiert ist, um senkrecht auf einem ebenen optischen Tisch montiert zu werden. Die supraleitenden Spulen befinden sich dabei im unteren Geräteteil. Das Zentrum des horizontal orientierten Magnetfeldes („Zentrum“) darf nicht höher als 100 mm über der Standfläche des Geräts, also dem unteren Geräteboden, liegen. Zentral im Gerät muss sich die Probenkammer befinden, in der die Probe bei tiefen Temperaturen und hohen Magnetfeldern optisch vermessen wird. Die Kammer muss das Zentrum umschließen, sodass sich die Probe im Punkt höchster Magnetfeldstärke und -Homogenität befindet. Der optische Zugang muss über 2 senkrecht zueinander orientierte, horizontale Strahlachsen möglich sein, die beide durch das Zentrum verlaufen. Die optische Strahlachse für den Hauptzugang muss im Gerät koaxial zum Magnetfeldvektor verlaufen. Die freie Apertur muss entlang der Hauptstrahlachse symmetrisch zum Zentrum verlaufen. Der Querschnitt der Apertur muss entlang beider Achsen stets kreisrund sein.
Die äußeren Gehäusebegrenzungen in den Ebenen senkrecht zur Hauptstrahlachse dürfen beidseitig nicht weiter als 70 mm vom Zentrum entfernt sein, sodass sich eine Gesamtgerätelänge entlang der Hauptstrahlachse von maximal 140 mm ergibt. Kein Element des Systems darf bzgl. des Zentrums über diese Ebenen hinausragen. Lediglich ab einer Höhe von 90 mm oberhalb des Zentrums dürfen diese Beschränkungen überschritten werden. Für den Nebenzugang beträgt die maximale Gerätelänge entlang der Strahlachse 180 mm.
Die Fenster des Hauptzugangs müssen senkrecht und zentral auf der Hauptstrahlachse angebracht sein, wobei der Abstand zum Zentrum 15 mm von der Außenseite der Fenster betragen soll. Entlang der Strahlachse muss sich die freie Apertur vom Punkt 15 mm vom Zentrum entfernt bis zum Ausgang von anfangs 20 mm auf mind. 60 mm linear und beidseitig symmetrisch aufweiten. Die freie Apertur kann hierbei größer ausfallen. Zwischen den Fenstern muss sie überall (ohne Probenhalter) 20 mm betragen. Für die maximal tolerierbare Systemlänge von 140 mm ergibt sich hieraus ein Öffnungswinkel vom Zentrum aus zur Apertur am Ausgang von > 45 °.
2. Probenkammer:
Vorgesehen sind quaderförmige Proben mit folgenden Längenmaßen: 100 μm – 2 mm entlang der Hauptstrahlachse und je bis zu 12 mm senkrecht zur Hauptstrahlachse. Die Probe muss sich im Magnetfeldzentrum im Vakuum befinden. Die Temperatur der Probe muss zwischen 4 K und 300 K kontinuierlich einstellbar sein. Der Wechsel von Proben soll innerhalb von ca. 15 min möglich sein. Der Wechsel muss ohne Aufheizen des Magnetsystems und ohne Brechen des Vakuums, in dem sich die supraleitenden Spulen befinden, möglich sein. Die Probe muss durch ein 2-achsiges Nanopositioniersystem über einen Bereich von je ±5 mm pro Achse in der Ebene senkrecht zum Magnetfeld verfahrbar sein. Dabei muss eine Genauigkeit von ≤ 500 nm erreicht werden. Die Aktuatoren müssen per Computer steuerbar sein. Zur elektrischen Kontaktierung der Probe müssen 4 elektrische Verbindungen vom Probenhalter nach außen geführt werden.
3. Optischer Zugang und Fenster:
Optische Transmission durch das gesamte Kryostatsystem erfolgt über den optischen Hauptzugang durch genau 2 Diamantfenster (je 1 pro Seite), welche in einem Abstand von 15 mm von der Probe angebracht sein sollen, die oben definierte Apertur jedoch in keinem Fall verringern dürfen. Das Fenstermaterial muss auf optische Güte polierter Diamant sein, mit einer Dicke zwischen 500 μm und 1 000 μm. Die planen Fenster müssen beidseitig symmetrisch um das Zentrum angeordnet sein und senkrecht zentral von der Strahlachse getroffen werden. Die Apertur des optischen Nebenzugangs kann kleiner ausfallen, wobei mindestens eine Apertur von 10 mm errreicht werden muss. Hier müssen ebenso genau 2 Fenster zum Einsatz kommen, die jedoch aus Standardglas für optische Spektroskopie gefertigt sein dürfen. Beide Fenstersätze müssen austauschbar sein, wobei entsprechendes mechanisches Montagezubehör gestellt werden muss.
4. Magnetfeld:
Die Magnetfeldstärke muss kontinuierlich zwischen 0 T und 6 T mit einer Präzision von mindestens 1 mT einstellbar sein. Die relative Variation des Feldes darf im Zentrum höchstens 10-3 in einem Kugelvolumen von 1 mm Durchmesser betragen. Das Feld muss mit einer Rampengeschwindigkeit von mindestens 0,5 T/min gefahren werden können. Das System muss wirkungsvoll gegen einen Verlust der Supraleitfähigkeit (sog. „quenchen“) und etwaige hieraus resultierende Beschädigungen aller Art geschützt sein. Ein permanenter supraleitender Schluss („persistent mode switch“) muss vorhanden sein. Die supraleitende Spule muss über Hochtemperatursupraleiterkontakte („HTS leads“) angeschlossen sein, um den Wärmeeintrag in das System zu minimieren. Elektronische Kontrollgeräte wie die Stromversorgung des supraleitenden Magneten und Temperaturüberwachungs- und -kontrollgeräte müssen per Computer auslesbar und steuerbar sein.
5. Zubehör:
Alle zum Betrieb nötigen Komponenten wie Kühlmittel-Überheber und evtl. weiteres Zubehör müssen Teil des Angebots sein. Darüber hinaus sollen auch die erforderlichen Pumpensysteme im Angebot enthalten sein.

Die Frist für den Eingang der Angebote war 2013-10-13. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2013-09-12.

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