Beschreibung der Beschaffung
Leistungsbeschreibung für ein tieftemperatur Mikroskop mit Magnet das am Walter-Schottky-Institut (TU München) am Lehrstuhl für Halbleiter Nanostrukturen und Quantensysteme (Prof. J. J. Finley) installiert werden soll.
1. Allgemeine Systemanforderungen
1.1. Ausgestaltung des Systems
Das System soll aus einem tieftemperatur Kryostaten mit integriertem Magneten und optischem Mikroskop bestehen und für quantenoptische Spektroskopie an Nanostrukturen verwendet werden. Daher muss das System besonders vibrationsarm und langzeitstabil sein. Der Kryostat soll ein geschlossenes System sein das im laufenden Betrieb keine Kühlmittel verbraucht. Weiterhin soll das System kein He3 verwenden. Der Betrieb muss vollautomatisch ablaufen und Computer gesteuert werden können. Das Tieftemperatur Mikroskop soll aus einem Teil im Kryostaten und einem Teil außerhalb des Kryostaten bestehen. Die optische Verbindung beider Teile muss freistrahl erfolgen. Sämtliche zum Betrieb erforderlichen Geräte (Pumpen, Elektronik, Netzteile, ...) und Zubehör (Kabel, ...) müssen im Gesamtpreis enthalten sein. Das System muss mit zwei Objektiven geliefert werden, eines im nahen Infrarot im Spektralbereich (400-1000nm) und das zweite im Infrarot (1000-1600nm). Außerdem muss das System die Möglichkeit bieten, das Objektiv parallel zur z-Achse (Faraday-Geometrie) oder senkrecht zur z-Achse (Voigt-Geometrie) zu montieren.
1.2. Leistungsspezifikationen des Systems
Der Kryostat muss folgende Spezifikationen erfüllen:
• Basistemperatur <1.8K
• Vollautomatisches Gas-Handling
• Probenraum >49mm (Durchmesser)
• Temperatursensor bei 4K und am Magnet
• Länge der Verbindung Kryostat – Kompressor >15m
• Temperaturstabilität < ± 10mK
Der Magnet muss folgende Spezifikationen erfüllen:
• Mindestens 9T in z Richtung (bipolar)
Das Mikroskop muss folgende Spezifikationen erfüllen:
• Probentemperatur <1.8K
• Extrem vibrationsarm:
o Vibrationen der Probe in z-Richtung relativ zum Objektiv < 150pm RMS (Bandbreite 200Hz)
o Vibration der Probe in x/y-Richtung relative zum Objektiv < 30nm peak-to-peak (Bandbreite 200Hz)
• Langzeitstabilität: Drift weniger als 10nm/h über 48h
• Zeit zum Kühlen einer Probe <6h
• Kalibrierter Temperatursensor und Heizer
• Innerhalb des Kryostaten:
o Positionierung der Probe mittels Nano-Positionierern (x,y,z):
Verfahrwege mindestens 5 x 5 x 5 mm
Closed-loop Positionierung mit Wiederholbarkeit <2µm
Fein-Positionierung mittels DC Piezo (sub- nm Auflösung, >0.5µm Verfahrweg)
Probenhalter mit Mechanismus zum schnellen Ein- und Ausbau
o Rotation der Probe zur Verwendung als 3D Vektormagnet:
Mittels closed-loop Elektronik
Mechanismus zum Justieren des Rotationszentrums
o Tieftemperatur Optik (Nahinfrarot):
Faraday Geometrie:
• NA > 0.7
• Arbeitsabstand (WD) > 0.7 mm
• Transmission >80% im Bereich 400-1000nm
• Chromatischer Fokalshift < Tiefenschärfe (im Bereich 700-985nm)
Voigt Geometrie:
• NA > 0.6
• WD >1 mm
o Tieftemperatur Optik (Infrarot):
Faraday Geometrie:
• NA > 0.7
• Arbeitsabstand (WD) > 0.6 mm
• Transmission >80% im Bereich 600-1580nm
• Chromatischer Fokalshift < Tiefenschärfe (im Bereich 1200-1575nm)
Voigt Geometrie:
• NA > 0.6
• WD >1 mm
• Außerhalb des Kryostaten:
o Bildgebendes System mit mindestens 40µm Gesichtsfeld
o 1 Anregungskanal und 1 Detektionskanal (fasergekoppelt) mit einfacher Justage und Möglichkeiten für die Aufnahme von Filtern, Polarisatoren, Strahlteilern, ...
• Elektrische Kontakte zur Probe:
o 4x Koaxialleitung mit SMA Stecker
o 12x elektrische Leitung (twisted pair)
1.3. Physikalische Größe des Systems
Das System soll folgende Größe nicht überschreiten:
• Kryostat: kleiner als 1500x1000x1200 mm
• Elektronik: kleiner als 1500 x 1500 x 1500 mm
1.4. Benötigte Infrastruktur
Folgende Infrastruktur muss für den Betrieb ausreichen:
• Elektrische Leistung < 14kW
• Kühlwasser: weniger als 9l/m bei (27°C)
• Raumhöhe: 250cm
1.5. Ansteuerung per PC
Sämtliche elektronisch gesteuerten Funktionen (Temperatur, Magnetfeld, Probenpositionierung) müssen per PC gelesen und gesteuert werden können.
2. Anlieferung, Abnahmeprüfung, Testen
2.1. Lieferdatum
Das System muss innerhalb von 10 Monaten nach Auftragseingang geliefert werden und die Abnahmeprüfung am Walter-Schottky-Institut bestehen. Der Gesamtpreis muss die Kosten für Anlieferung und Inbetriebnahme am Walter-Schottky-Institut enthalten. Des Weiteren müssen mindestens zwei Mitarbeiter des Walter Schottky Instituts im Umgang mit dem System trainiert werden.
2.2. Garantie
Das System muss eine Garantiezeit von 12 Monaten ab Bestehen der Abnahmeprüfung des Auftraggebers haben.
2.3. Abnahmeprüfung
Nach der Installation am Walter-Schottky-Institut muss das System von einem Techniker des Anbieters in Begleitung eines Mitarbeiters des Lehrstuhls getestet werden. Dabei müssen alle oben aufgelisteten Spezifikationen erfüllt oder übertroffen werden.