Μικροσκόπιο ατομικής δύναμης για τη μέτρηση μηχανικών τάσεων με εξαιρετική ακρίβεια (Atomic force microscope capable for performing accurate stress measurements)
Αντικείμενο του παρόντος διαγωνισμού είναι η προμήθεια ενός συστήματος «Μικροσκόπιο ατομικής δύναμης για τη μέτρηση μηχανικών τάσεων με εξαιρετική ακρίβεια (Atomic force microscope capable for performing accurate stress measurements)» με τα ακολουθά ελάχιστα τεχνικά χαρακτηριστικά:
1.1. Απαιτούμενες προδιαγραφές συστήματος:
1.1. Το σύστημα να περιλαμβάνει μία απεικόνιση γενικού σκοπού με όλα τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:
α) Αυτόματη βελτιστοποίηση των κρίσιμων παραμέτρων απεικόνισης, συμπεριλαμβανομένων των σημείων ρύθμισης (setpoint), κέρδος (gain), ρυθμός σάρωσης και z-όριο.
β) Να λειτουργεί τόσο σε αέρα όσο και σε υγρά.
γ) Να μην απαιτείται ο υπολογισμός της τιμής του συντονισμού του cantilever.
δ) Να έχει συχνότητα απεικόνισης που να κυμαίνεται από <2 λεπτά με αυτόματη λειτουργία βελτιστοποίησης έως <1 λεπτό για tapping mode.
ε) Να ελέγχει απ' ευθείας τη δύναμη επαφής της ακίδας – δείγμα κάτω από τουλάχιστον 50pN
στ) Λειτουργία αυτόματης αντιστάθμισης ολίσθησης του σήματος ανάκλασης.
2.1. Το σύστημα πρέπει να περιλαμβάνει μία λειτουργία απεικόνισης, (όπως το PeakForce QNM), που να απεικονίζει ποσοτικά νανομηχανικές ιδιότητες συμπεριλαμβανομένης του μέτρου ελαστικότητας και πρόσφυσης σε υψηλή ανάλυση (<10nm), σε συμβατικές τιμές συχνοτήτων σάρωσης AFM (<10 λεπτά ανά εικόνα) και σε ένα ευρύ φάσμα τιμών ελαστικότητας (τουλάχιστον 1 MPa έως 50 GPa). Συμβατική νανοσκληρομέτρηση, απεικόνιση υψηλών αρμονικών και διπλή/πολλαπλή AC συχνότητας, μέθοδοι απεικόνισης που δεν είναι αποδεκτές ως εναλλακτικές λύσεις. Αυτή η μέθοδος θα επιτρέψει την απεικόνιση σε πραγματικό χρόνο και την καταγραφή όλων των καναλιών (σκληρότητα, πρόσφυση, μέτρου ελαστικότητας, παραμόρφωση, διάχυση της ενέργειας). Το προφίλ σάρωσης κατά την ευθεία και την ανάστροφη φορά θα πρέπει να είναι διαθέσιμο σε όλα τα κανάλια. Θα πρέπει να επηρεάζουν όλα τα κανάλια σήματος σε πραγματικό χρόνο κατά την αλλαγή μίας παραμέτρου όπως το σημείο ρύθμισης (setpoint), κέρδος ανάδρασης (feedback gain). Αυτή η λειτουργία πρέπει να είναι συμβατή με την ταυτόχρονη μέτρηση της αγωγιμότητας. Αυτό θα επιτρέψει τη μέτρηση της αγωγιμότητας σε εύθραυστα και πολύ μαλακά δείγματα.
3.1. Το σύστημα πρέπει να δέχεται τουλάχιστον δύο σαρωτές με την ευελιξία να παρέχουν χαρακτηριστικά (βασικά και προαιρετικά) ώστε να επιτρέπουν πειράματα σε μικροσκοπία σάρωσης ακίδας που εκτείνονται πέρα από το Τapping Μode, λειτουργία επαφής (Contact Mode), απεικόνιση φάσης στον αέρα και στα υγρά, να υποστηρίζει κλίμακα του νανομέτρου για μηχανικές, ηλεκτρικές, ηλεκτρο-χημικές με θέρμανση/ψύξη. Το σύστημα θα πρέπει να δίνει τη δυνατότητα να υποστηρίζει εφαρμογές ώστε να επιτυγχάνει 32 λειτουργίες SPM ή και περισσότερες, απεικονίσεις σε ρυθμό σάρωσης από 0,1 Hz έως >125Hz, ενώ παράλληλα να διατηρεί την ολίσθηση αρχικά και στους 3 άξονες έως 200pm/minute και να επιτυγχάνει διακριτική ικανότητα κάτω του νανομέτρου όταν το σύστημα φτάσει σε θερμική ισορροπία εντός 3 ωρών. Το σύστημα πρέπει να δέχεται μεγάλα δείγματα μέχρι 210mm διαμέτρου, μέχρι 150mm τετράγωνο ή πολλαπλό δείγμα έως και 100 διαφορετικά δείγματα για να τα ανιχνεύσει αυτόματα με την ενσωματωμένη δυνατότητα του λογισμικού.
a) Ένας σαρωτής θα πρέπει να έχει ελάχιστο εύρος κίνησης στον άξονα ΧΥ των 90μm και στον άξονα Ζ από 10 μm. Ο θόρυβος ΧΥ του σαρωτή κλειστού βρόγχου (closed loop scanner) θα πρέπει να είναι 0,15nm RMS, σε τυπικό εύρος ζώνης απεικόνισης (625Hz) και ο θόρυβος του αισθητήρα Ζ θα πρέπει να είναι <35 pm RMS, σε τυπικό εύρος απεικόνισης (625Hz), ικανό να σαρώνει <300nm σε λειτουργία κλειστού βρόγχου. Το AFM και αυτός ο σαρωτής θα πρέπει να είναι ικανοί για απεικόνιση ατομικής ανάλυσης για ατομικές δομές πλέγματος (π.χ. Mica). Ο σαρωτής θα πρέπει να έχει τη δυνατότητα να ενσωματώνει διατάξεις εφαρμογής για την επέκταση των μετρήσεων σε λειτουργίες : ηλεκτρική, θέρμανση και ψύξη, καθώς και ηλεκτρο-χημεία.
b) Ένας δεύτερος σαρωτής θα πρέπει να παρέχει τη δυνατότητα για χρήση μικρών cantilevers (>5 μm), καθώς και cantilevers κλασσικού μεγέθους με ρυθμιζόμενο μέγεθος spot laser χωρίς να διαταραχθεί η σταθερότητα της δέσμης laser ώστε να δεχθεί βελτιστοποίηση του σήματος που υπαγορεύεται από το μέγεθος του cantilever. Ο σαρωτής θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί τόσο σε αέρα όσο και σε υγρά και να διαθέτει ένα σταθμό για την απολύμανση του, κατά την εκτέλεση πειραμάτων σε διάλυμα. Ο σαρωτής θα πρέπει να έχει ταχύτητα σάρωσης > 7 Hz, 5kx5k πυκνότητα σε pixel με 8 κανάλια για ταχύτητα σάρωσης > 70 Hz, 512x512 πυκνότητα σε pixel με 8 κανάλια για μια περιοχή σάρωσης από 30μm x 30 μm. Το ελάχιστο εύρος Z πρέπει να είναι 3 μm, ο σαρωτής να είναι κλειστού βρόγχου (closed loop) με θόρυβο ΧΥ που θα πρέπει να είναι 0,20 nm RMS, σε τυπικό εύρος απεικόνισης (625Hz) και ο θόρυβος του αισθητήρα Ζ θα πρέπει να είναι <45 pm RMS, σε τυπικό εύρος απεικόνισης (625Hz). Ο σαρωτής να εκτελεί σε > 20x ταχύτερους ρυθμούς σάρωσης σε σύγκριση με τον πρώτο σαρωτή, διατηρώντας παράλληλα ίση δύναμη μεταξύ ακίδας – δείγματος σε λειτουργία κλειστού βρόγχου.
4.1. Το σύστημα πρέπει να επιτρέπει το κλείδωμα του πλάτους και της φάσης των δεδομένων για > 3 διαφορετικές συχνότητες ταυτόχρονα.
5.1. Το σύστημα θα πρέπει να επιτρέπει τη βαθμονόμηση της σταθεράς του ελατηρίου με τη χρήση της θερμικής μεθόδου ώστε να συντονίζεται σε συχνότητες > 2 MHz. Μικρότερες τιμές δεν είναι αποδεκτές.
6.1. Το σύστημα θα πρέπει να επιτρέπει υψηλής ταχύτητας δειγματοληψίας των δεδομένων σε > 50 MHz.
7.1. Το σύστημα θα πρέπει να υποστηρίζει τη λειτουργία LiftMode όπου η τοπογραφία να καταγράφεται από το πρώτο πέρασμα και μία δεύτερη σειρά δεδομένων (π.χ. MFM) να καταγράφεται στο δεύτερο πέρασμα. Κατά το δεύτερο πέρασμα, τα στοιχεία από το πρώτο πέρασμα να χρησιμοποιούνται για να διατηρηθεί μία σταθερή απόσταση μεταξύ ακίδας – δείγματος.
8.1. Το σύστημα θα πρέπει να παρέχει απεριόριστη δωρεάν offline αντίγραφα λογισμικού ανάλυσης AFM. Δεν πρέπει να απαιτούνται ξεχωριστές άδειες χρήσης υποστηρικτικού λογισμικού (π.χ. LabView, Igor Pro, SPIP, κλπ) εκτός από το λειτουργικό σύστημα του υπολογιστή (π.χ. MS Windows).
9.1. Το σύστημα θα πρέπει να περιλαμβάνει τον ενεργό έλεγχο Q, πλήρως ψηφιακά προσαρμοσμένο μέσα στο βασικό controller του AFM έτσι ώστε η απόκριση του Tapping Q να μπορεί να είναι ενισχυμένη ή σε απόσβεση.
10.1 To AFM θα πρέπει να περιλαμβάνει οπτικά με παρατήρηση από την πάνω μεριά με μηχανοκίνητη εστίαση και ψηφιακό zoom. Το οπτικό πεδίο (FOV) των οπτικών θα πρέπει να είναι ελεγχόμενο από λογισμικό εστίασης (zoom) και να καλύπτει την περιοχή από το 1465 έως 180 μm. Η διακριτική ικανότητα των οπτικών πρέπει να είναι 1,6 μm ή καλύτερη. Τα οπτικά πρέπει να έχουν ελεγχόμενο μέσω λογισμικού λευκό LED φωτισμού, θα πρέπει να περιλαμβάνει έναν αντικειμενικό φακό 10Χ, μία 5-megapixel κάμερα και το κατάλληλο πλαίσιο για να εμφανίζεται και να αποθηκεύεται η οπτική εικόνα μέσα στο λογισμικό του AFM
11.2. Το μικροσκόπιο πρέπει να υποστηρίζει μετρήσεις αγωγιμότητας προκειμένου να μετρηθούν ρεύματα μεταξύ της ακίδας και του δείγματος, καθώς η ακίδα σαρώνεται πάνω από το δείγμα. Εικόνες των μεταβολών θα πρέπει να λαμβάνονται σε αγωγιμότητα και την ποιότητα / ακεραιότητα των αγώγιμων δειγμάτων με μέτρηση του ρεύματος, συμπεριλαμβανομένου μεταβολές του πάχους του φίλμ, τη θέση των ηλεκτρικών ελαττωμάτων και άλλων χαρακτηριστικών. Τα ρεύματα θα πρέπει να μετρούνται με ένα χαμηλό ενισχυτή ρεύματος με ανάλυση <2 pico-amps. Μετρήσεις ρεύματος στην κλίμακα των 100 femtoamps έως 10 microamps θα πρέπει να είναι σε θέση να σαρώνονται στις εικόνες τοπογραφίας. Το εύρος του ενισχυτή ρεύματος πρέπει να είναι >10kHz, επιτρέποντας να μετρηθούν ρεύματα κατά τη διάρκεια του σύντομου κύκλου επαφής σε λειτουργίες με κάθετα ταλαντωμένο cantilever. Θα πρέπει να επιτρέπει στο χρήστη να μετρήσει ηλεκτρικά ρεύματα σε όλες τις 3 λειτουργίες : επαφής, απεικόνιση βασιζόμενη στο συντονισμό στρέψης και απεικόνιση χρησιμοποιώντας κάθετα ταλαντωμένα cantilever με τον άμεσο έλεγχο της μέγιστης δύναμης.
— Ο φορέας ακίδας θα πρέπει να έχει μία ειδική ηλεκτρική σύνδεση με την ακίδα.
— Επιπλέον από την αγωγιμότητα σύραγγος AFM, ο φορέας ακίδας θα πρέπει να είναι σε θέση να λειτουργεί σε όλες τις τυπικές λειτουργίες ΑFM συμπεριλαμβανομένου της λειτουργίας επαφής και της λειτουργίας ταλάντωσης cantilever.
— Το τρέχον επίπεδο θορύβου του όλου συστήματος με το φορέα ακίδας και την ακίδα στη θέση τους, θα πρέπει να είναι καλύτερη από 60fA κάτω από εύρος απεικόνισης σε λειτουργία επαφής και 100fA κύκλο κατά μέσο όρο σε μία λειτουργία ταλάντωσης cantilever.
— Θα πρέπει να είναι δυνατή η εναλλαγή μεταξύ της κλίμακας ρεύματος (ή κέρδους/gain) χωρίς να αφαιρείται ο φορέας ακίδας, να επιτρέπεται η πρόσβαση σε τουλάχιστον 6 δεκάδες μετρήσιμου ρεύματος κάτω από 100fA έως πάνω από 100nA χωρίς να χαθεί η σχέση ακίδας-δείγματος.
— Ένα εσωτερικά ελεγχόμενο μέσω λογισμικού δείγμα πόλωσης πηγής τάσεως πρέπει να είναι διαθέσιμο παρέχοντας ένα εύρος τάσης πόλωσης τουλάχιστον -10V έως +10V.
— Για τις μετρήσεις σε λειτουργία επαφής, θα πρέπει να είναι δυνατόν να λειτουργεί σε σταθερή τάση ή σταθερή λειτουργία ρεύματος. Κατά τη λειτουργία σε σταθερή λειτουργία ρεύματος ένας βρόγχος ανάδρασης ελεγχόμενος από το λογισμικό να ρυθμίζει την τάση του δείγματος προκειμένου να αποκτήσει ένα σταθερά οριζόμενο από το χρήστη ρεύμα.
— Πρέπει να επιτρέπει στο χρήστη να κάνει I-V και I-s σε επιλεγμένες από το χρήστη θέσεις του δείγματος.
— Το σύστημα να επιτρέπει την ταυτόχρονη καταγραφή της τοπογραφίας, ρεύματος (αγωγιμότητα), καθώς και τις ακόλουθες νανομηχανικές ιδιότητες : πρόσφυσης, μέτρο ελαστικότητας, διασποράς (dissipation) και η παραμόρφωση.
11.3. Μικροσκοπία Kelvin Probe Force (KPFM), επίσης γνωστή και ως μικροσκοπία Surface Potential. Οι ακόλουθες προδιαγραφές απαιτούνται:
— Θα πρέπει να επιτρέπουν στο χρήση να εκτελέσει (KPFM) μετρήσεις χρησιμοποιώντας τόσο, διαμόρφωση πλάτους (amplitude-modulation, Am) όσο και συχνότητα διαμόρφωσης (frequency-modulation, FM) ανίχνευσης KPFM.
— Θα πρέπει να επιτρέπεται ο συνδυασμός της μέτρησης του KPFM και με τα δύο, τόσο του Tapping Mode όσο και με τη λειτουργία που απεικονίζει ποσοτικά νανομηχανικές ιδιότητες για feedback τοπογραφίας.
— Θα πρέπει να περιλαμβάνει απλά περάσματα καθώς και εφαρμογές της KPFM Lift Mode.
— Θα πρέπει να επιτρέπουν την ταυτόχρονη καταγραφή της τοπογραφίας, του δυναμικού καθώς και τις ακόλουθες νανομηχανικές ιδιότητες : πρόσφυσης, μέτρο ελαστικότητας, διασπορά (dissipation) και παραμόρωσης.
— Θα πρέπει να περιλαμβάνει ένα εκτεταμένο εύρος τάσης λειτουργίας KPFM που να επιτρέπει μετρήσεις δυναμικού επιφάνειας έως 100V χωρίς να απαιτείται η εφαρμογή των 100V DC στο δείγμα ή στην ακίδα.
— Θα πρέπει να παρέχει τυπική επαναληψιμότητα των μετρήσεων για ακίδα σε ακίδα της τάξεως των 25mV για τις ενδεχόμενες διαφορές μέσα σε μία εικόνα, 75mV για τις ενδεχόμενες τιμές εικόνας–σε-εικόνα.
— Θα πρέπει να περιλαμβάνει πλήρη αυτοματισμό (auto-setup) των μετρήσεων KPFM. Η επιτυχής μέτρηση δεν απαιτεί από το χρήση να κάνει οποιοδήποτε από τα ακόλουθα μετά την τοποθέτηση νέας ακίδας: ρύθμιση συχνότητας, ρύθμιση πλάτους, ρύθμιση παραμέτρων KPFM feedback.
2.1. Απαιτούμενες τεχνικές προδιαγραφές συστήματος :
2.1. Απαιτούμενη βάση δείγματος
Το AFM θα πρέπει να έχει μία μηχανοκίνητη βάση δείγματος κατά ΧΥ πλήρως ελεγχόμενη από το λογισμικό με τη δυνατότητα να δεχθεί δείγματα μέχρι 210mm διάμετρο και πάχους 15mm.
Η βάση δείγματος θα πρέπει να διαθέτει κενό ώστε να κρατιούνται τα δείγματα. Η βάση δείγματος θα πρέπει να έχει μία μετακίνηση κατά ΧΥ κατ' ελάχιστον 180x150mm. Η μετακίνηση θα πρέπει να ελέγχεται από το λογισμικό. Θα πρέπει να έχει επαναληψιμότητα της τάξεως των 2 μm (μονής κατεύθυνσης) και 3 μm (διπλής κατεύθυνσης) ή και καλύτερα. Θα πρέπει να είναι σε θέση να περιστρέφεται γύρω από το κέντρο βάρους του δείγματος για να επιτρέψει την πλήρη πρόσβαση 210 mm με το σαρωτή. Θα πρέπει να είναι δυνατό από το χρήση να προγραμματίσει και να εκτελέσει αυτόματα βήματα και επαναλβανόμενες μετρήσεις.
2.2. Απαιτούμενο σύστημα απομόνωσης
Το AFM θα πρέπει να περιλαμβάνει ειδικό αντικραδασμικό τραπέζι με λειτουργία αέρα και με ενσωματωμένο ακουστικό περίβλημα.
2.3. Απαιτούμενες λειτουργίες:
Το σύστημα πρέπει να περιλαμβάνει τους ακόλουθους τρόπους λειτουργίας: λειτουργία επαφής (contact), tapping mode, απεικόνιση φάσης (phase imaging), Lateral Force (LFM), φασματοσκοπία δύναμης (force spectroscopy), force modulation, electric field microscopy (EFM), δυναμικό επιφάνειας μικροσκοπίας επίσης γνωστή ως μικροσκοπία Kelvin Probe Force (όπως περιγράφεται στο 11.3), magnetic force microscopy (mfm), piezoresponse force microscopy (PFM) και λειτουργία αγωγιμότητας (όπως περιγράφεται στο σημείο 11.2). Το σύστημα θα πρέπει να διαθέτει λειτουργία απεικόνισης συντονισμού στρέψης στην οποία το cantilever να οδηγείται σε συντονισμό στρέψης και το πλάτος συντονισμού στρέψης να χρησιμοποιείται ως σήμα ανάδρασης. Ο συντονισμός στρέψης θα πρέπει να ενεργοποιείται από έναν διπλό-πιεζοηλεκτρικό σχεδιασμό με εκτός φάσεως σήματα κίνησης. Το σύστημα θα πρέπει να υποστηρίζει πιεζοηλεκτρικές μετρήσεις απόκριση χρησιμοποιώντας λειτουργία πιεζοαπόκρισης.
2.4. Controller
Θα πρέπει να παράγει σετ δεδομένων με την ελάχιστη 5,000 x 5,000 πυκνότητα pixel για τα 8 κανάλια. Θα πρέπει να παρέχει θερμικό tuning του συντονισμού cantilever έως 2 MHz. Θα πρέπει να παρέχει τουλάχιστον 3 προσβάσιμους από το χρήστη lock-in ενισχυτές σήματος : δύο ανεξάρτητους υψηλής ταχύτητας lock-in (με ελάχιστη περιοχή από 1KHz σε 5MHz) και ένα μέσης περιοχής lock-in (με περιοχή 0,1 Hz έως 50 KHz). Θα πρέπει να περιλαμβάνει καταγραφή δεδομένων (ενσωματωμένο στο εσωτερικό του controller) με ρυθμό δειγματοληψίας έως 50MHz (2 κανάλια), η οποία μπορεί να ξεκινήσει από το λογισμικό. Ο controller θα πρέπει να χρησιμοποιεί όλες τις ψηφιακές ηλεκτρονικές διαδρομές σήματος για την παροχή ηλεκτρικών ερεθισμάτων των cantilever για την παρακολούθηση της κίνησης και της θέσης του cantilever (feedback). Θα πρέπει να επιτρέπει την ταυτόχρονη συλλογή έως 8 καναλιών δεδομένων με 5.000 x 5.000 pixel ευαισθησία το καθένα. Θα πρέπει να παρέχει πλήρως ελεγχόμενα από το λογισμικό, ψηφιακό Q-έλεγχο του συντελεστή ποιότητας του cantilever. Θα πρέπει να παρέχει την ικανότητα να εφαρμόζει, έως 10V bias στην ακίδα του AFM ή στο δείγμα. Θα πρέπει να παρέχει σε πραγματικό χρόνο προσαρμογής σε όλες τις παραμέτρους σάρωσης – ταχύτητα σάρωσης, μέγεθος της σάρωσης, σάρωση offset, gain κλπ.
Προθεσμία
Η προθεσμία παραλαβής των προσφορών ήταν 2014-09-10.
Η προμήθεια δημοσιεύθηκε στις 2014-07-29.
Προμηθευτές
Οι ακόλουθοι προμηθευτές αναφέρονται στις αποφάσεις ανάθεσης ή σε άλλα έγγραφα προμηθειών:
Ποιος
Τι
Ιστορικό προμηθειών
| Ημερομηνία |
Έγγραφο |
| 2014-07-29
|
Προκήρυξη σύμβασης
|
| 2015-01-12
|
Γνωστοποίηση ανάθεσης σύμβασης
|