Dispositif indenteur-scratch pour couches minces

Fourniture d’un système complet d’indentation et de scratch destiné à mesurer très localement les propriétés mécaniques et l’adhérence de couches minces, d’interfaces et d’objets microscopiques, en surface ou en section transversale après préparation. L’équipement doit convenir aux matériaux durs — métaux et céramiques — comme aux matériaux mous — polymères, matériaux biologiques, mousses et carbones désordonnés — et être installé dans une enceinte acoustique.

Le système, hors informatique, est installé sur une plateforme de caractérisation évolutive pouvant recevoir simultanément l’indenteur, le dispositif de scratch et un microscope optique, avec possibilité d’intégrer ultérieurement un autre dispositif.

Plateforme, environnement et échantillons

• Encombrement maximal du dispositif complet avec les instruments de mesure : L 150 mm × P 2000 mm × H 2500 mm, opérateur compris.
• Plateforme installée sur une table de 1000 × 1000 mm, avec un poids compatible avec le faux plancher technique du laboratoire.
• Alimentation monophasée 220–240 V, 50 Hz, 16 A maximum.
• Fourniture de toutes les spécifications et servitudes nécessaires, notamment pour l’air comprimé, l’électricité et l’acoustique.
• Système anti-vibration actif et intégration dans une enceinte acoustique.
• Tables motorisées X-Y-Z avec courses minimales de 70 mm en X, 70 mm en Y et 30 mm en Z ; pas minimal des axes X et Y aussi faible que possible.
• Compatibilité avec des échantillons jusqu’à 152,4 × 152,4 × 50 mm, notamment des wafers de silicium de 6 pouces et des échantillons de grande hauteur.
• Possibilité d’intégration dans la salle blanche ISO 7 du laboratoire.

Acquisition, logiciels et exploitation des données

Le système comprend l’acquisition et l’exploitation des données, l’informatique et les logiciels associés. Les versions logicielles doivent pouvoir être installées sur des PC de bureautique pour le dépouillement des données, sur au moins 10 ordinateurs.

Le logiciel doit proposer :

• un mode multi-utilisateurs avec gestion de droits spécifiques ;
• une interface en français et, si possible, en anglais ;
• l’export des données d’acquisition au format ASCII ;
• plusieurs modes d’indentation, notamment quasi-statique et dynamique.

Indentation

La tête d’indentation doit être pilotable en force ou en déplacement. Le candidat précise la résolution RMS et la gamme du capteur de force, avec la meilleure performance possible.

L’instrumentation couvre des forces jusqu’à 100 mN et des profondeurs jusqu’à 50 μm. Une résolution inférieure à 0,1 μN sur la force et à 0,1 nm est visée. Un système de correction permanente de la dérive thermique est attendu ; la dérive en z sur 5 à 10 minutes doit être indiquée pour un échantillon à faible fluage, avec et sans correction.

Microscopie optique

Le microscope doit pouvoir fonctionner indépendamment de l’indenteur. Il comprend un ou plusieurs objectifs permettant d’apprécier la position macroscopique et locale de l’échantillon, avec une plage globale de grossissement de 300 à 2000 minimum. Son utilisation doit être simple et limiter les mouvements des optiques.

Scratch et adhérence

La tête de scratch instrumentée doit couvrir des forces normales et tangentielles de 0 à 100 mN, avec une résolution RMS de l’ordre du μN, ainsi qu’une profondeur de 0 à 600 μm avec une résolution RMS inférieure à 1 nm. Elle comprend une pointe diamant de type Rockwell certifiée. La longueur minimale de rayure est de 50 mm.

Documentation, installation et formation

La documentation est remise au plus tard à la livraison et comprend au minimum les manuels d’installation et de maintenance. Tout document rédigé dans une autre langue que le français doit être accompagné d’une traduction en français ou en anglais.

La livraison, le transport, l’installation, la mise en service et les réglages nécessaires sont inclus. Le titulaire fournit tout le matériel nécessaire à l’installation, vérifie le fonctionnement de l’ensemble et respecte les règles de sécurité de l’établissement. Les risques de transport et de livraison, ainsi que la récupération des emballages non conservés par le laboratoire, lui incombent.

Une formation gratuite en présentiel, en français, à la prise en main de l’appareil et aux logiciels est dispensée dans les locaux du GREMI pour au moins 2 agents utilisateurs. Sa durée doit être précisée ; elle inclut si nécessaire la maintenance de premier niveau.

Vérifications et garantie

La vérification d’aptitude au bon fonctionnement (VABF) contrôle les performances et caractéristiques attendues en présence du responsable du projet ; elle intervient dans les 15 jours maximum suivant la mise en service et recommence en cas de réserves. La vérification de service régulier (VSR) intervient dans les 30 jours maximum suivant la VABF et recommence à compter de la levée des réserves en cas de réserves.

La garantie couvre les défauts de matériel et de logiciel ainsi que les écarts de performances aux spécifications annoncées. Elle est gratuite pendant 24 mois minimum et comprend au moins une visite de contrôle sur les deux années. Les équipements, composants ou pièces réparés ou remplacés restent garantis pour le reliquat de la période initiale.