大连创锐光谱仪器中标超千万元的微纳尺度瞬态成像系统

此前，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所微纳尺度瞬态成像系统采购项目中标结果出炉，大连创锐光谱仪器脱颖而出，成功中标超千万元的微纳尺度瞬态成像系统。

微纳尺度瞬态成像系统介绍：

1 综述 

1.1 用途 

在实现扫描电子显微镜 (Scanning Electron Microscopy，SEM)高分辨率表面形貌（微纳米尺度结构、晶界、缺陷）成像的基础上，采用阴极荧光（CL）获得电子激发样品的发光特性。通过CL的特征（包括光谱线形、强度、寿命）掌握材料的不同特征：掺杂种类/应变/缺陷类型；掺杂种类/应变/缺陷密度；掺杂浓度；偏振:应变 mapping；应变/缺陷类型等。也能分析复合结构中异质结构分布、晶体/结构缺陷：缺陷扩展和点缺陷、杂质原子掺入：类型和密度、掺杂剂掺入；类型和密度以及缺陷态、缺陷引起的应变、晶格应力、量子异质结构中的量子效应等。基于此，SEM与CL联用实现形貌-成分-发光特性的同步关联分析，获得在位多维信息，例如：半导体材料的形貌（SEM）信息的同时，同位同步分析相应结构的发光特征（CL/TRCL），建立材料微观结构和微观光学特性与介观电学性能的关联，了解微观信息与介观特征，乃至宏观器件之间的联系。 

1.2 系统构成 

微纳尺度瞬态成像表征子系统以扫描电镜为基础实现动态的阴极荧光探测的复合系统，它包括：形貌分析模块、CL/TRCL光谱模块、超快电镜模块、飞秒激光器倍频模块、样品台低温模块等构成。 

1.3 使用环境 

1.3.1 电源: 230 V (-6%/+10%) / 50 Hz (±1%)。 

1.3.2 主机功耗：< 3.0 kVA。 

1.3.3 运行环境温度: 17-23℃。 

1.3.4 运行环境：相对湿度 < 80% (无冷凝)。 

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技术要求 

2.1 总体功能要求 

2 

设备用途： 

2.1.1 等离子体，光子学超快 CL。 

2.1.2 载流子动态过程研究——PUMP-probe 实验（激光激发，电子束探测）。 

总体指标： 

2.1.3 显微分辨率<1.0 nm； 

2.1.4 阴极发光光谱范围：优于200-1000 nm； 

2.1.5 光谱分辨率：优于0.2 nm； 

2.1.6 TRCL 分辨率达亚纳秒级。 

2.2 技术指标要求  

(一)、扫描电子显微镜形貌分析模块 

1 电子光学系统 

1.1 分辨率：二次电子（SE）像 

1.1.1 高真空模式： 

★1.1.1.1 ≤0.9 nm @15 kV（减速模式）。 

★1.1.1.2 ≤1.0 nm @1 kV（减速模式）。 

1.2 放大倍率范围：30-1,000,000 倍(根据加速电压和工作距离的改变，放大倍数自动校准)。 

1.3 发射电压：200 V-30 kV；着陆电压：20 V-30 kV。 

#1.4 电子枪：高稳定度 Schottky 肖特基场发射电子枪，自动烘烤、自动启动。 

#1.5 电子束流：1 pA-50 nA，连续可调。 

1.6 束流稳定性：每 10 小时 < 0.4% 。 

1.7  

60°锥角物镜，电磁透镜、静电透镜，可实现完全无漏磁。 

#1.8 自动式物镜光阑：物镜光阑应能自加热自清洁,无需拆卸镜筒即可更换物镜光阑。12 孔光阑片。光阑选择采用马达驱动，无需人工参与。 

1.9 电子枪维护可以自动烘烤、自动启动。 

1.10 系统合轴（对中）：全自动。 

1.11 具备摇摆电子束模式。用于选定区域的电子通道寻找。 

#1.12 配备电子束减速模式：样品台偏压范围不小于+600V至-4000V。 

1.13 复合末级透镜：静电、无磁场和浸没式结合而成的物镜，可切换三种不同模式，可测试磁性样品。 

2 样品室和样品台 

2.1 样品室：样品室左右内径≥340 mm；分析工作距离≥ 10 mm；≥12个探测器/附件接口。 

#2.2 样品台：五轴马达驱动，移动范围：X ≥ 110 mm；Y≥ 110 mm；Z≥60 mm；T ≥ -15°～+90°；R = 360°连续旋转。 

2.3 样品台承重量≥ 5.0 kg；最大可观测样品尺寸：直径 120 mm。 

2.4 配备多功能样品座，可同时放置≥16个标准样品，还能够满足预倾斜样品、截面样品、STEM样品等样品的检测需求，安装样品不需要工具。 

3 探测器(包含3个独立探测器及2款独立相机)： 

3.1 配备样品仓内二次电子探测器1个。 

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★3.2 配备独立透镜内低位高敏感背散射电子探测器1个，提供100V以下高清背散射电子图像。 

#3.3 配备独立的镜筒内中位二次电子探测器1个。 

★3.3 配备样品室IR-CCD相机。 

★3.4 样品仓内宏观导航相机1个，像素≥600万，视野范围≥160×105 mm；具有自动采集图像，数字变焦，图像注释和图像保存功能。 

4 真空系统 

#4.1 完全无油真空系统。 

4.2 涡轮分子泵≥1台和 离子泵≥2台。 

4.3 前级机械泵为无油机械泵≥1台。 

4.4 样品室真空度：高真空模式优于 6.3×10-6 mbar（24 小时抽真空后）。 

4.5 抽真空时间：< 3.5 分钟。 

5 超快电镜镜筒 

★5.1 在高真空状态电子镜筒上端预留玻璃窗口，用于激光束激发灯丝产生脉冲电子。 

#5.2 提供电镜镜筒的上端玻璃窗口专用法兰支架，保证光学激光系统的稳定搭载及安装。 

★5.3 在样品舱室内ETD探测器前端增配滤波系统，减弱仓室内激光对于SEM信号的影

响。 

6 控制和数据处理系统 

#6.1 图像存储分辨率：不低于60k×60k像素（非叠加下），需提供操作界面截图。 

6.2 单视图和四视图图像可切换显示。 

★6.3 一键实现光路自动合轴、自动消像散及自动聚焦。 

6.4 可自动调节：镜筒合轴、图像调整、电子枪对中、真空控制、亮度与衬度、动态聚焦、倾斜补偿。 

6.5 具备智能扫描模式（256帧平均或积分, 线积分或平均, 隔行扫描）和DCFI (漂移补偿帧积分)模式。 

7 标准应用软件 

★7.1 配置自动图像拍照和拼接软件，可实现不小于18个区域5000张图像的自动拍照和图像无缝拼接，可实时对已选定视场进行回溯。 

#7.2 应具备 取消/重做 功能，可返回任意一步操作。 

7.3 应具有样品台图像导航功能。 

7.4 应具有双击鼠标移动样品功能。 

7.5 应具有鼠标拖曳式放大及对中功能。 

7.6 应具备操作导航功能，自动引导用户完成高分辨观察、分析等操作。 

7.7 四活动窗口显示，可同时显示≥4幅不同探测器图像。 

7.8  

PivotBeam 选区电子通道衬度成像。 

4 

8 标准配件 

8.1 配有空压机和冷却循环水系统，分别用于阀门控制和冷却扫描电镜镜筒及其它部件。 

9．配备超高分辨场发射扫描电子显微镜耦合系统 

9.1 改造后可与飞秒激光器连用，实现超快扫描电子成像。 

9.2 可与阴极荧光探测器连用。 

9.3 可以实现空间分辨的阴极荧光寿命分布成像功能。 

(二)、CL/TRCL光谱模块 

1.自由光路耦合型阴极发光光谱仪-配备于扫描电镜 

1.1 提供两种标准模式的 CL 采集、成像。 

1.2 光谱范围为185-1050nm的双检测(PMT-CCD)高光谱。 

1.3 收集系统：数值孔径>0.86。 

1.4 紫外（200 nm）增强配置。 

1.5 可调节机械装置：调节范围 200 nm。 

1.6 XY 位置微调：真空环境下微调装置，位置可校准。 

1.7 光谱仪：光谱仪焦长320 mm。 

1.8 CCD 探测器：像元数 1024×256；尺寸 26μm×26 μm；光谱范围 200-1100 nm；量子效率：≥60%。 

1.9 PMT 探测器：单光子计数光电倍增；渡越时间 1.2ns；光谱范围185-860nm。 

2.条纹相机模块： 

2.1 整机时间分辨率：≤20 ps。 

2.2 光谱响应波段：200-800 nm。 

2.3 光阴极响应非均匀性：<10%。 

2.4 扫描非线性：≤8%。 

2.5 系统光谱分辨率:≤0.2 nm。 

2.6 扫描频率：最高触发频率：≥100kHz。 

2.7 光阴极有效尺寸：≥8mm×8mm。 

2.8 光学狭缝长度：≥18 mm。 

2.9 光学狭缝宽度：0-4 mm连续可调。 

2.10 光阴极材料：多碱阴极。 

2.11 输出窗材料：光纤面板，尺寸≥Φ25 mm。 

2.12 扫描档位：提供六个档位。 

2.13 最快档固有延时：< 15 ns。 

2.14 像增强器增益：Φ25 mm，增益>10可调。 

2.15 空间分辨率：≥25 lp/mm@CTF=10%。 

2.16 放大倍率：1.5-1.8。 

2.17 输出图像：分辨率2048×2048，像元尺寸6.5 μm×6.5 μm，数字读出16 bit。 

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2.18 数据采集/分析软件。 

(三)、超快电镜模块 

★1．智能高速光学延迟线：最快速度≥400 mm/s，最小步进≤0.1 μm，可输出同步触发信号，实现高速动力学采集；配套延迟线光路自动校准模块；可免去延迟线的复杂光路调节，维持光路稳定性；行程 300mm，重复精度:±0.25μm，分辨率 50nm，负载 3kg，控制方式:ETHERNET,支持高速扫描触发。 

2．检测时间窗口：≤2 ns。 

3．Probe 路-光路校准模块：探测波段：1030 nm。 

4．Probe 路-电子枪激光对准模块：探测波段：257 nm。 

5．压电调节组件： 

5.1 调节方式：两支压电螺钉对应调节X,Y维度。 

5.2 压电螺钉使用寿命：>10亿次步进。 

5.3 卡装直径：25.4 mm。 

5.4 灵敏度：≤0.7 μrad。  

5.5 调节范围：±5°。 

5.6 重量：220g(±5%)。 

5.7 上电状态下可手动粗调。 

5.8 断电保持。 

5.9 集成化软件控制。 

6． 数据采集软件： 

6.1 可实时观测采集数据动态变化。 

6.2 等距、指数、等距+指数、多段等距和CSV自定义等多种延迟时间扫描模式，且可随机移动。 

6.3 时间零点查找、并实现一键存储功能。 

★6.4 高速采集模式：可在≤60s（average0.1/point，100points_step）秒内，快速预览样品超快瞬态吸收。 

7. 其他光学、光机等组件。 

(四)、飞秒激光器倍频模块 

1．激光四倍频模块：2 套，257 nm。分别用于激发电子束和激发样品。 

2．激光 2 倍频模块：515 nm，用于激发样品。 

3．激光 3 倍频模块：343 nm，用于激发样品。 

(五)、低温模块 

高精度冷热台 

1．温度范围： -180～400℃。 

#2．温度显示分辨率：0.001℃。  

3．温度稳定性：±0.1℃（>25℃）， ±0.3℃（<25℃）。 

4．最大加热/制冷速度30℃/min。 

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5．控温方式：PID控制，PID用户可调，超低电噪声。 

6．样品区尺寸：20mm×20 mm。 

7．可用于真空腔室，搭配电镜使用，提供真空贯穿件。 

#8．液氮制冷系统：液氮泵和控制器分体式设计，防止液氮泵震动和电噪声影响控制器精度。需提供手动调节功率实体旋钮，可手动操作，也可自动控制，液氮泵，≥10L液氮罐。 

#9．温度控制器可独立控制，屏幕为≥7寸触摸屏，直接面板操作。 

★10．提供软件开发包，支持第三方开发。

中标（成交）信息

供应商名称：大连创锐光谱仪器设备有限公司

供应商地址：辽宁省大连高新技术产业园区汇贤园6A-1号1层

中标（成交）金额：1019.5000000（万元）

主要标的信息

采购信息