Kamerasystem zur Direktelektronendetektion für ein Transmissionselektronenmikroskop

Präambel Die Helmholtz-Zentrum hereon GmbH (Hereon) ist eine gemeinnützige Forschungseinrichtung und eine der 18 Mitgliedseinrichtungen der Hermann von Helmholtz-Gemeinschaft Deutscher Forschungszentren e. V. Die Aufwendungen des Hereon werden zu 90% vom Bund (BMFTR - Bundesministerium für Forschung, Technologie und Raumfahrt) und zu 10% von den vier Konsortialländern (Schleswig-Holstein, Hamburg, Niedersachsen und Brandenburg) finanziert. Die satzungsmäßige Aufgabe der Gesellschaft ist es, im multidisziplinären Verbund Forschung und Entwicklung, insbesondere auf den Gebieten der Materialforschung, der Küsten-, Klima- und Umweltforschung sowie der regenerativen Medizin zu betreiben. Gegenstand der Ausschreibung ist das Upgrade eines bestehenden Transmissionselektronenmikroskops (TEM) vom Typ Talos F200X zu einem hochintegrierten, multimodalen Analysesystem. Damit soll die Voraussetzung zur Erfüllung der Forschungsschwerpunkte auf computergestützte Mikroskopietechnik geschaffen werden. Ziel ist die signifikante Erweiterung der analytischen Fähigkeiten in den Bereichen: - hochauflösende STEM-Bildgebung - 4D-STEM Datenerfassung - Niedrigdosis- und strahlensensitive Untersuchungen - automatisierte und reproduzierbare Messabläufe Dabei ist ein vollständig integriertes Gesamtsystem bereitzustellen, in dem alle Komponenten hardware- und softwareseitig optimal aufeinander abgestimmt sind. Leistungsbeschreibung Der Auftragnehmer liefert, installiert und integriert ein Upgrade bestehend aus: 1. Direct Electron Detection System (DED) o DED-Kamera (80 kV und 200 kV kompatibel) o Hochperformance Datenmanagementplattform (DMP) o Vollständige Integration in die Mikroskop-Steuerung 2. STEM-Upgrade und 4D-STEM Funktionalität o On-Axis STEM Detektor (BF/DF) o HAADF Detektor o 4D-STEM Datenerfassungssystem o DPC/iDPC Software o Softwaremodul für Integrated Differential Phase Contrast (iDPC) im live-Modus 3. Systemintegration und Installation o Vollständige Installation aller Komponenten o Integration in bestehende Infrastruktur o Anwenderschulung Das System muss als vollintegrierte Lösung angeboten werden, bei der die Hardware, Detektoren, Software und das Datenmanagement aus einer Hand stammen und nahtlos zusammenarbeiten. Beschreibung 1. Systemintegration (zwingend erforderlich) Das System muss eine durchgängige Integration aller Detektoren und Analyseverfahren in eine einheitliche Benutzeroberfläche gewährleisten. o Einheitliche Steuerung über VELOX Software o Gleichzeitige Nutzung mehrerer Signale (TEM, STEM, EDS, 4D-STEM) o Synchronisierte Datenerfassung 2. Direktelektronendetektor (DED-Kamera) Direktelektronendetektor mit hoher Detektionseffizienz (DQE) bei 200 kV: o Anzahl der Pixel: mind. 4k x 4k o Pixelgröße für optimales Signal-Rausch-Verhältnis: mindestens 14µm x 14 µm o DQE (Detective Quantum Efficiency) wie folgt oder besser bei einer Bildleistung im Electron Event Representation - Modus (EER), (4k x 4k) und bei 200 kV: DQE (0) mindestens 0,91; DQE (1/2 Nq) mindestens 0,62; DQE (1 Nq) mindestens 0,33 o Electron Event Representation (EER) Modus zur verlustfreien Datenreduktion o Frame Rate sowie Frame Rate to Storage: mindestens 320 fps im EER-Modus o Sensor-Lebenszeit (<10% DQE Degradation): 5 Jahre (1.5 Ge/px) bei üblicher Verwendung o Vollintegration in die VELOX-Anwender-Software o Abnahmezertifikat für die obigen Parameter 3. On-Axis STEM Detektor o Segmentierter Detektor mit 16 BF/DF Segmenten mit single-elektron- Sensitivität o Gleichzeitige Nutzung mehrerer Kontrastsignale o Unterstützung von DPC und live iDPC 4. 4D-STEM Funktionalität o Aufnahme vollständiger Beugungsdatensätze pro Pixel o Flexible ROI-Definition: bis zu 8 virtuelle Detektoren definierbar und gleichzeitige EDX sowie HAADF-STEM Erfassung o Speicherung als multidimensionale Datensätze o Bereitstellung als Open-Source-Daten, die nach dem Experiment mit jeder verfügbaren Software weiterverarbeitet werden können, zum Beispiel mit Py4DSTEM 5. Live iDPC Bildgebung o Hohe Empfindlichkeit für leichte Elemente o Hoher Signal-zu-Rausch-Abstand o Betrieb bei niedrigen Strahlströmen Anforderung an Computerhard und -software Das angebotene System muss folgende Integrationsvorteile erfüllen (Mindestanforderung): 1. Vollintegration aller Detektoren o DED-Kamera, STEM-Detektoren, EDS und 4D-STEM arbeiten in einem System o Vollintegration in die VELOX-Anwender-Software, keine externe Software 2. Gleichzeitige multimodale Datenerfassung o Parallelbetrieb von 4D-STEM, EDS und HAADF/STEM 3. Workflow-Integration und Automatisierung o Automatische Alignments o Drift-korrigierte Bildintegration o Zeitaufgelöste EDS-Analyse 4. Datenmanagement o Zentrale Datenspeicherung (DMP) o Strukturierte Metadatenverwaltung o Multi-User Zugriff Sonstiges o Lieferung aller Komponenten als integriertes System o Fachgerechte Installation und Inbetriebnahme o Durchführung von Anwenderschulungen o Sicherstellung der Kompatibilität mit bestehender Infrastruktur o Remote-Servicefähigkeit o Wartung und Service des kompletten Systems durch einen Anbieter (Gesamtverantwortung). Der Bestbieter ist verantwortlich für das gesamte TEM inklusive der neuen Teile, das beinhaltet neben der Wartung auch die Problembehebung und allfällige Garantien. o inkl. Garantie und Wartungsvertrag für 2 Jahre Lieferung, Aufbau, Abnahme und Rechnungsstellung muss bis KW50/2026 erfolgt sein, da die Projektgelder nur in diesem Jahr zur Verfügung stehen.