LIBS-Mikroskopsystem zur Materialanalyse

Gegenstand des Beschaffungsvorhabens ist die Lieferung, Installation sowie betriebsbereite Übergabe eines modular aufgebauten Digitalmikroskops mit integrierter Möglichkeit zur laserbasierten Materialanalyse mittels Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS). Das System soll als zentrale Analyseplattform für die Eingangskontrolle von Proben im Institut sowie für die Untersuchung und Bewertung laserbearbeiteter Proben eingesetzt werden. Zur Sicherstellung einer sachgerechten und nachvollziehbaren Bewertung der Proben müssen visuelle Inspektion, hochauflösende mikroskopische Charakterisierung, dreidimensionale Oberflächenanalyse sowie eine quantitative Bestimmung der Elementzusammensetzung in einem integrierten Arbeitsablauf möglich sein. Insbesondere bei der Analyse laserbearbeiteter Proben ist es erforderlich, sowohl morphologische Veränderungen und Bearbeitungsspuren als auch materialbedingte Veränderungen zuverlässig und reproduzierbar zu erfassen. Aus den dargestellten Einsatzbedingungen ergibt sich die Notwendigkeit eines Systems mit hoher Flexibilität hinsichtlich Probenaufnahme, Vergrößerungsbereich und Analytik. Hierzu zählen insbesondere die Fähigkeit zur Untersuchung großflächiger Proben (einschließlich Wafern bis 300 mm), ein weiter Vergrößerungsbereich von der Übersichtsdarstellung bis zur hochauflösenden Detailanalyse, die Möglichkeit zur Untersuchung großvolumiger oder ortsfester Objekte mittels geeigneter optischer Komponenten sowie die Integration einer präparationsarmen bzw. präparationsfreien Elementanalyse direkt am Untersuchungsort. Ergänzend soll die laserbasierte Funktionalität des Systems nicht ausschließlich zur materialanalytischen Untersuchung eingesetzt werden, sondern auch zur Erzeugung definierter Markierungen auf Probenoberflächen dienen, um Messpositionen für nachgelagerte Untersuchungsverfahren eindeutig zu kennzeichnen und wiederzufinden. Hierbei kann der beim LIBS-Verfahren entstehende Materialabtrag gezielt genutzt werden. Alternativ kann die Markierung durch ein zusätzlich integriertes oder funktional gleichwertiges Lasersystem erfolgen. In beiden Fällen ist eine hochpräzise und reproduzierbare Positionierung im Bereich weniger Mikrometer erforderlich, um eine eindeutige Zuordnung zwischen optischer Charakterisierung, analytischen Messungen und weiteren Prüfverfahren sicherzustellen. Aus diesem Grund sind entsprechend genaue, motorisierte Positioniersysteme mit geeigneter Steuerungs- und Referenzfunktionalität erforderlich. Das System soll sowohl für Routineaufgaben der Probenannahme und Qualitätsbewertung als auch für wissenschaftliche Untersuchungen, Entwicklungsarbeiten und Kooperationsprojekte eingesetzt werden. Darüber hinaus dient es der Unterstützung von Forschungs- und Transferaktivitäten sowie der Qualifizierung von wissenschaftlichem Personal. Die geplante Beschaffung beinhaltet ein vollständiges Digitalmikroskop mit Materialanalysefunktion mittels LIBS inklusive aller für den Betrieb erforderlichen Komponenten, Steuerrechner, Software und Zubehörteile. Im Einzelnen soll das Mikroskop mindestens folgende Komponenten enthalten: - Stativlösung, die den Betrieb sämtlicher vorgesehenen Untersuchungs- und Analysefunktionen ohne erforderlichen Messkopfwechsel ermöglicht. Die Realisierung kann durch ein entsprechend ausgelegtes Einzelstativ oder durch eine Doppelstativkonfiguration erfolgen. Ziel ist es, einen unterbrechungsarmen Arbeitsablauf ohne zeitaufwändige Umrüstvorgänge sicherzustellen. - Motorisierte (X,Y,Z) mind. 100mm x 100mm Stage mit Durchlicht-Option - Motorisierte (X,Y,Z) mind. 300mm x 300mm Stage (Notwendig für Charakterisierung und Markierung von 300mm Wafern) - 4-fach Objektiv-Revolver mit 5 wechselbaren Objektiven für Vergrößerungen 5x (Macro) -6000x - Polarisations- und Interferenzkontrast-Optionen für die Objektive des Revolvers - Materialanalyse zur Bestimmung der quantitativen Elementzusammensetzung mittels LIBS - Mobile Kamera Option mit einer Vergrößerung von mindestens 20x-1000x (auch mit zwei Objektiven) - Schwenkoptionen der Stative (mind. 90° mit Revolver, mind. 60° mit LIBS) - Abstandserweiterungen der Stative für höhere Proben Geometrien - Steuer-PC mit Mess- und Auswertesoftware Software incl. Bedieneinheit - Auswerte Software auch für Offline-PCs