Elektronenmikroskop für Brems- und Reifenabrieb

Im Rahmen von dtec.bw MORE beabsichtigt die UniBw M, die direkten Emissionen von Fahrzeugbremsen und Reifen zu untersuchen. Hierfür wird ein leistungsstarkes Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM) mit ent-sprechenden Elektronendetektoren benötigt. Gleichzeitig ist die chemische Elementzusammensetzung der Partikel mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) zu bestimmen. Aufgrund der Komplexität und Vielfältigkeit der Partikelproben muss das Gesamtsystem in der Lage sein eine KI-basierte automatisierte Bildanalyse inklusive chemischer Elementbestimmung mit nachgeschalteter Segmentierung und Datenauswertung durchzuführen.

Im Rahmen von dtec.bw MORE beabsichtigt die UniBw M, die direkten Emissionen von Fahrzeugbremsen und Reifen zu untersuchen. Hierfür wird ein leistungsstarkes Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM) mit entsprechenden Elektronendetektoren benötigt. Gleichzeitig ist die chemische Elementzusammensetzung der Partikel mittels energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) zu bestimmen. Aufgrund der Komplexität und Vielfältigkeit der Partikelproben muss das Gesamtsystem in der Lage sein eine KI-basierte automatisierte Bildanalyse inklusive chemischer Elementbestimmung mit nachgeschalteter Segmentierung und Datenauswertung durchzuführen.

Das Gesamtmesssystem muss folgende Anforderungen erfüllen:

I. Grundgerät Feldemissions-Rasterelektronenmikroskop (FE-SEM).

1. Vergrößerungsbereich von 8 x bis mindestens 2.000.000 x.

2. Probenstrom 3 pA bis 20 nA.

3. Beschleunigungsspannung 0,02 bis mindestens 30 kV, variabel einstellbar in 10 V Schritten.

4. Autofokus muss innerhalb weniger Sekunden die Bildebene fokussieren,

5. Probenkammer mindestens 360 x 270 mm,

6. Verzerrungsfreies Scanfeld dh mindestens 5 mm verzerrungsfreies Field of View bei 5 kV und Working Distance 8,5 mm.

7. Scangenerator mit 16 bit Graustufen.

8. Aufnahme von Probengrößen von bis zu 170 mm auf einer euzentrischen Probenbühne mit motorisierten Verfahrenswegen und Rotation von 360o.

II. Detektoren

1. Kammer-Sekundärelektronen (SE) Detektor mit Auflösung 0,7 nm bei 15 kV und 1,2 nm bei 1 kV bei variablen Kammerdruck bis 500 Pa in 1 Pa Schritten.

2. Rückstreuelektronen (BSE) Detektor bei variablen Kammerdruck bis 500 Pa in 1 Pa Schritten.

3. Annularer, in der Säule platzierter (Inlens) SE Detektor bis mindestens 150 Pa Kammer-druck mit Auflösung 1,4 nm bei 3 kV und 1 nm bei 15 kV.

4. Energieselektiver Inlens BSE Detektor (EsB) bis mindestens 150 Pa Kammerdruck.

5. Vollständige Trennung von Inlens SE und Inlens BSE sowie Inlens SE und Kammer SE bei paralleler Detektion muss möglich sein um hochauflösende Topografie- und Materialkontrastaufnahmen simultan durchführen zu können.

6. Die Inlens Detektoren müssen ein von Topographie und Kippzustand der Probe unabhängiges Signal/Rausch-Verhältnis erlauben.

7. Alle Auflösungswerte werden ohne Anlegung einer elektrischen Gegenspannung an der Probe erreicht.

8. Zerstörungsfreie Analyse muss möglich sein dh ohne Beschichtung nichtleitender Probenoberflächen mit leitenden Materialien.

9. Reduzierung von Aufladungseffekten nichtleitender Proben muss gewährleistet sein, so dass keine Beschichtung mit leitenden Materialien notwendig ist.

10. Bei Betrieb mit höheren Drücken darf sich die Auflösung gegenüber Aufnahmen im Vakuum nicht verschlechtern.

11. Objektiv-Linsen Design für reduziertes Magnetfeld auf Probenoberfläche.

12. Aufnahme von di-, para- und ferromagnetischen Proben mit Auflösung unter 4 nm.

13. EDS Detektor für Elementanalyse.

III. Bildaufnahme und Software

1. Automatische Bildanalyse durch machine learning (KI).

2. Automatische Kachelaufnahmen.

3. Automatisierte Bildsegmentierung und Datenauswertung.

4. Module für die Materialanalyse z. B. Korngrößenanalyse und Schichtdickenmessung.

5. Integration, Korrelation und Visualisierung von Ergebnissen komplementärer abbildender und analytischer Methoden auch anderer Hersteller, z. B. für optische Mikroskopie und Raman-Spektroskopie, durch geeignete Software-Module.

6. Phython Scripting für Ansteuerung des Systems muss möglich sein.

Erläuterung:

Die Voraussetzungen für ein Verhandlungsverfahren ohne Teilnahmewettbewerb mit der Carl Zeiss Microscopy GmbH liegen sowohl nach § 14 Abs. 4 Nr. 2 b) VgV als auch nach § 14 Abs. 4 Nr. 2 c) VgV vor. Aus technischen und rechtlichen Gründen ist ein Wettbewerb ausgeschlossen. Die UniBw M hat eine sorgfältige europaweite Marktrecherche durchgeführt. Diese hatte zum Ergebnis, dass die im Anforderungsprofil formulierten Vorgaben zu zerstörungsfreien Analysen bei höheren Drücken, insbesondere die Punkte II. 1 bis 4)., ausschließlich die Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH erfüllen kann. Zudem sind mehrere Anforderungen, die das Gesamtsystem erfüllen muss, von der Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH patentrechtlich geschützt. Die technischen Voraussetzungen sind unter folgenden Patentnummern angemeldet: P20596, EP2950324 B1, US9741528 B2“ sowie P21752, US10068744 B2, US10522321 B2, US10861670 B2. Die Lösung ist von der Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH nicht unterlizensiert.

Die im Anforderungsprofil aufgrund der benötigten Oberflächensensitivität, des sehr empfindlichen Materialkontrastes bei geringem Strahlstrom und der Eliminierung von Oberflächenaufladungen bzw. –kontaminationen durch das Filtergitter formulierte In-Achsen-Detektion von rückgestreu-ten Elektronen, insbesondere die Punkte II. 5 und 6), kann ausschließlich durch Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH erfüllt werden und ist patentrechtlich geschützt: EP1439565 B1, US 7425701 B2, US 7507962 B2 und US 7910887 B2. Die Lösung ist von der Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH nicht unterlizensiert.

Die im Anforderungsprofil unter III.5) geforderte mögliche Integration und Korrelation komplementärer abbildender Analysemethoden auch anderer Hersteller ist patentrechtlich durch Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH geschützt und unter folgenden Patentnummern registriert: US9581799B2, US8837795 B2, DE102009022912 B4, US8530856 B2, US8304745 B2, US9063341 B2. Die Lösung ist von der Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH nicht unterlizensiert.

Für die im Rahmen von dtec.bw MORE durchzuführenden Untersuchungen ist von der technischen Lehre der dargelegten Patente zwingend Gebrauch zu machen. Aufgrund dessen erfüllt nur das System der Carl Zeiss Microscopy Deutschland GmbH die erforderlichen technischen Leistungen. Vernünftige Alternativen oder Ersatzlösungen, mit der die Anforderungen bei einer zerstörungsfreien Analyse gleichsam erreicht werden können, bestehen nicht.

Die Universität der Bundeswehr München macht zudem von ihrem Leistungsbestimmungsrecht in zulässiger Weise Gebrauch.

Genaue Angaben zu den Fristen für die Einlegung von Rechtsbehelfen: