Schnelles Rasterkraftmikroskop (AFM)

Universität des Saarlandes

1. Genereller Aufbau
1.1 Das Gerät muss neben „bisher normalen” Scangeschwindigkeiten von Rasterkraftmikroskopen über einen speziell schnellen Rastermodus verfügen, der Rasterfrequenzen (scanrates) bis hin zu 100 Hz erlaubt. "Schnell" bedeutet, dass das gesamte Gerät einschließlich Soft und Hardware abgestimmt ist auf die Verwendung von Spitzen mit hohen Resonanzfrequenzen (fres bei über 1 MHz in Luft, über 200 kHz in Flüssigkeit) ohne Einbuße bei der Auflösung.
Das System soll bespielsweise 20 Hz Rasterfrequenz im dynamischen AFM Modus (non- or intermittent-contact mode) erlauben bei Proben, die bei "normalem" Rastern mit „normalen Spitzen” im dynamischen AFM Modus ohne Auflösungsverlust mit nur 1 Hz abgetastet werden können. Die Laserspotgröße muss zwischen kleinen Cantilevern (schneller Rastermodus) und Standard Cantilevern (normaler Rastermodus) umschaltbar sein.
1.2 Das System muss über einen Tip-Scanner verfügen: das Rastern darf ausschließlich die Messspitze in allen drei Raumrichtungen bewegen.
1.3 Das System muss Probengrößen von 25 mm² bis hin zu 20 cm Durchmesser aufnehmen und Probendicken von bis zu 1,5 cm erlauben.
1.4 Eine motorisierte, programmierbare und automatisierbare Probenverfahreinheit (stage) muss einen Verfahrbereich von mindestens 15 x 15 cm² aufweisen und somit ein Probenvolumen von 15 x 15 x 1,5 cm³ abdecken können. Die automatisierte Messung verschiedener Proben und/oder verschiedener Messpunkte muss ohne Notwendigkeit einer Nachkorrektur von Feedback¬para¬metern möglich sein.
1.5 Das System muss es erlauben, Proben in kontrollierter Atmosphäre (Flüssigkeit und Gas) und/oder physiologischen Bedingungen (von Raumtemperatur bis 45 °C) zu vermessen, auch unter Fluss. Hierfür kann eine spezielle Zelle zum Einsatz kommen und es können Einschränkungen der maximalen Probengröße hingenommen werden, Rastern von Proben in Objektträger-Größe (76 x 26 mm²) muss jedoch möglich sein.
1.6 Möglichkeit, Proben bei variabler Temperatur (-35 °C bis 250°C) zu charakterisieren, wobei gleichzeitig die Möglichkeit bestehen muss, die Temperatur der Spitze ebenfalls in diesem zu heizen. Für das schnelle Scannen oder für die Proben in kontrollierter Atmosphäre können Temperatureinschränkungen gelten, aber eine Temperatur von mindestes 120 °C für mindestens 12 h muss garantiert erzielt werden können. Die Temperaturgenauigkeit muss im Bereich von 1 K liegen.
1.7 System muss gegen mechanische und akustische Einkopplungen geschützt sein und z. B. über eine Akustikhaube und einen schwingungsisolierten Tischaufbau verfügen.
1.8 Ein hochauflösendes Videomikroskop (besser als 2 µm optische Auflösung) in top-down Konfiguration (optische Achse senkrecht zur Probenoberfläche) mit softwaregesteuertem Fokus und digitalem Zoom muss die Aufnahme von Bildern vor / nach und während des Scannens ermöglichen, ebenso die Aufnahme von Videosequenzen.
1.9 Gerät beinhaltet PC-System mit Monitor zur Steuerung und Datenaufnahme des AFM, zur Datenanalyse und Bildbearbeitung der AFM-Daten.
2. Spezielle Rastereigenschaften
2.1 Abbildungsmodi im normalen sowie im besonders schnellen Rastermodus, in Flüssigkeit wie an Luft: Neben den gängigen Abbildungsmodi wie Kontakt-Modus (contact-mode),
dynamischem Modus (non-contact/intermittent-contact mode mit Phasenabbildung ), Reibungs-AFM (friction or lateral forces microscopy),
Oberflächenpotential- (surface potential-) AFM, magnetische sowie elektrostatische Rasterkraftmikroskopie müssen auch
Kraftspektroskopie (force/distance-curves) im Kontakt- und dynamischen Modus und interner Charakterisierung der Federkonstanten des Federbalkens durch die Analyse des thermischen Rauschspektrums (thermal tune)
AFM-Abbildung außerhalb der Spitzenbalken-Resonanz (mit bis zu 8 kHz z-Modulation) mit automatischer Optimierung der Rückkoppelungsschleifenparameter AFM-Abbildung zur Aufnahme quantitativer nanomechanischer Parameter (E-Modul (im Bereich von 1 MPa bis 50 GPa), Deformation, Dissipation und Adhäsionskraft) mit dem zu beschaffenden Gerät durchgeführt werden können.
2.2 Rasterbereiche für schnellen Rastermodus: mindestens 30 x 30 µm² im xy- und mindestens 3 µm im z-Bereich; für normalen Rastermodus mindestens 85 x 85 µm² im xy- und mindestens 9 µm im z-Bereich; für beide Modi muss eine zu- und abschaltbare aktive, automatische Rückkoppelungsschleife die Absolutpositionen in x-,y- und z-Richtung messen und korrigieren (closed/open loop scanning)
2.3 Eine Auflösung atomarer Gitterstrukturen (z.B. auf Glimmer) muss möglich sein, in closed wie in open loop Konfiguration.
2.4 Das Rauschlevel muss folgende Spezifikationen erfüllen: Systemrauschen unter Abbildungsbedingungen < 40 pm (RMS) z-Sensor Rauschpegel < 35 pm (RMS), closed loop xy-Rauschpegel < 150 pm (RMS).
2.5 Die Driftstabilität im zulässigen Temperaturbereich muss 1 nm pro Minute unterschreiten.
3. Datenaufnahme und Software
3.1 Gerät muss Komponenten und Steuerungssoftware beinhalten, die ein nicht resonantes Abbilden mit 2 kHz oder höher für weiche bis harte Proben bei gleichzeitiger Messungmechanischer Eigenschaften (E-Modul, Deformierbarkeitu.ä.) sowie der Oberflächentopografie in einem kontaktfreien bzw. intermittierendem Modus erlauben.
3.2 Controller muss in der Lage sein, unterschiedliche AFM-Daten in acht Kanälen gleichzeitig aufzunehmen mit einer Auflösung von bis zu 5 000 x 5 000 Datenpunkten.
3.3 MS-Windows kompatible Software zur Steuerung, Datenaufnahme, Datenanalyse und Bildbearbeitung inklusive kostenloser Programm-Updates und der Möglichkeit, die Software auf weiteren Rechnern zu installieren, um die AFM-Daten zu analysieren (off-line software versions).

Deadline
Die Frist für den Eingang der Angebote war 2013-06-24. Die Ausschreibung wurde veröffentlicht am 2013-05-08.

Anbieter
Die folgenden Lieferanten werden in Vergabeentscheidungen oder anderen Beschaffungsunterlagen erwähnt:

• • Bruker AXS S.A.S

Wer?

• • Universität des Saarlandes

Wie?

• • Apparate und Geräte zum Prüfen und Testen › Mikroskope

Wo?

• • Saarland › Regionalverband Saarbrücken