Markterkundung Triple Ion Beam Milling System für Berlin Battery Lab

Beschafft werden soll ein Integriertes System zur Probenpräparation und geschützten Probenüberführung für luft-/feuchtigkeitsempfindliche Batteriematerialien * 1. Das System soll einen durchgängigen Workflow ermöglichen, der Folgendes umfasst: (1) mechanische Zielpräparation und Probenvorpräparation; (2) Breitstrahl-Ionenätze zur Querschnitts- und Oberflächenpräparation; (3) kryogene Präparation thermisch empfindlicher Proben; (4) geschützter Vakuum- und, soweit erforderlich, kryogener Transfer zwischen einer Glovebox mit Inertgasatmosphäre, der Ionenätzanlage und einem Elektronenmikroskop; und (5) Integration in die bestehende Laborinfrastruktur. Die einzelnen Komponenten sollen einen technisch kompatiblen Workflow bilden und mit sämtlicher für den routinemäßigen Betrieb erforderlicher Hardware, Schnittstellen, Probenhaltern, Steuereinheiten und Zubehör geliefert werden. Aufgrund der Systemkomplexität und der verzahnten Modul-Workflows ist ein vollumfänglicher Wartungs-, Service- und Reparaturservice durch den Hersteller bzw. einen qualifizierten Dienstleister zwingend erforderlich. Gegenstand der Beschaffung sind alle Bestandteile ohne den Anschluss an das Elektronenmikroskop. Dieser muss aber entsprechend möglich sein. * * 2. Das System wird vorrangig für Probenpräparations- und Analyseabläufe im Bereich Batterie- und Energiespeichermaterialien eingesetzt, einschließlich: (1) luft- und feuchtigkeitsempfindlicher Materialien; (2) thermisch empfindlicher Materialien; (3) Komposit-Elektrodenmaterialien; (4) Festkörperbatteriematerialien; (5) dünner Elektroden- und Folienproben; und (6) harter, spröder oder mechanisch empfindlicher Materialien. Die präparierten Proben sollen für die Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und zugehörige mikroanalytische Verfahren geeignet sein. Der geschützte Workflow soll eine unbeabsichtigte Exposition empfindlicher Proben gegenüber der Laboratmosphäre während des Transfers zwischen den betreffenden Systemen verhindern. * * 3. Technische Anforderungen * 3.1 Mechanische Vorpräparation Vor dem Ionenätzen ist eine dedizierte mechanische Einheit vorzusehen, um Proben in definierten Zielbereichen kontrolliert mechanisch vorzupräparieren. (1) Kontrolliertes Fräsen, Schneiden/Sägen und Polieren müssen möglich sein. (2) Präparationsabstand und/oder Präparationszeit müssen steuerbar sein. (3) Probenpositionierung und -rotation müssen eine präzise Zielpräparation ermöglichen. (4) Ein integriertes oder direkt gekoppeltes Stereomikroskop mit Beleuchtung soll die visuelle Beobachtung und Positionierung des Zielbereichs ermöglichen. * 3.2 Breitstrahl-Ionenätzen Die Ionenätzanlage soll für die Präparation von Querschnitten und Oberflächen zur anschließenden elektronenmikroskopischen Analyse geeignet sein. (1) Das System muss Querschnittspräparation, ebenes Fräsen/Oberflächenpolitur sowie Oberflächenreinigung unterstützen. (2) Die Strahlkonfiguration soll eine homogene Querschnittspräparation ermöglichen und dabei Curtaining sowie damit verbundene Präparationsartefakte minimieren. (3) Es sind mehrere gleichzeitig betreibbare Ionenstrahlen oder eine gleichwertige Strahlkonfiguration mit nachweislich vergleichbarer Artefaktunterdrückung bereitzustellen. (4) Bei Verwendung einer Mehrquellen-Architektur müssen die Ionenquellen unabhängig voneinander steuerbar sein. Eine Konfiguration mit mindestens drei gleichzeitig betreibbaren Ionenquellen wird bevorzugt, sofern dasselbe funktionale Ergebnis nicht durch eine gleichwertige Ionenquellen-Architektur erzielt werden kann. (5) Der verfügbare Ionenenergiebereich muss mindestens 1 keV bis 10 keV abdecken. (6) Der Ionenquellenstrom muss über einen Bereich einstellbar sein, der sowohl schonende Feinbearbeitung als auch Materialabtrag mit höherer Rate ermöglicht. Ein Bereich von etwa 0,5 bis 4,5 mA pro Quelle oder eine gleichwertige Prozessfähigkeit ist akzeptabel. (7) Das System soll eine für ausgedehnte Querschnitte geeignete Präparationseffizienz bieten. Eine Abtragsrate in der Größenordnung von 300 μm/h unter einer definierten Silizium-Referenzbedingung oder eine gleichwertige Leistung sollte erreichbar sein. (8) Hochreines Argon muss als Prozessgas unterstützt werden, und die erforderliche Gasflusssteuerung muss integriert sein. (9) Die Präparationskammer muss ein ölfreies Vakuumsystem verwenden und etwa 1 × 10–5 mbar oder besser erreichen. (10) Die Vakuummessung muss die für einen zuverlässigen Betrieb erforderlichen Druckbereiche abdecken. * 3.3 Kryogene Präparation (1) Eine kryogene Probenstufe ist vorzusehen. (2) Die Probentemperatur muss von etwa Raumtemperatur bis mindestens –150 °C steuerbar sein. (3) Ein Temperaturüberwachungssystem ist bereitzustellen. (4) Die Kühlanordnung soll eine temperaturbedingte Veränderung thermisch empfindlicher Proben während des Ionenätzens minimieren. (5) Die Kühlung soll den Probenbereich und die Maskierungsanordnung abdecken, oder es ist ein gleichwertiges Wärmemanagementkonzept bereitzustellen, um den lokalen Wärmeeintrag an der Präparationsschnittstelle zu minimieren. (6) Geeignete kryogene Probenhalter sind für kleine Batteriematerialproben unterschiedlicher Dicke bereitzustellen, einschließlich eines Dickenbereichs von etwa 0–3,5 mm oder einer gleichwertigen Abdeckung. (7) Erforderliche Masken oder gleichwertige Justierkomponenten sind einzuschließen.

->> Weitere Informationen siehe 3.1.5 der Vorinformation