Unternehmer? Warum nicht! Joachim Koenen WITec GmbH, Ulm Germany Über mich

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1 Unternehmer? Warum nicht! Joachim Koenen WITec GmbH, Ulm Germany Über mich in Sigmaringen geboren Physikstudium, Universität Ulm Promotion zum Dr. rer. nat Postdoc Geschäftsführer der WITec Wissenschaftliche Instrumente und Technologie GmbH 1

2 Über WITec WITec wurde im Juni 1997 als klassisches Start-Up aus der Universität Ulm heraus gegründet Joachim Koenen Olaf Hollricher Klaus Weishaupt Über WITec 3 Mitarbeiter in Ulm 4 Mitarbeiter in USA 2 Mitarbeiter in Asien 8.5 Mio Umsatz 29 2

3 Über WITec Neues Gebäude seit Mai 29 WITec Produkte Scanning Near-Field Optical Microscope alpha3 S Atomic Force Microscope alpha3 A Confocal Raman Imaging Microscope alpha3 R, alpha5 R, alpha7 R Digital Pulsed Force Mode Auswertesoftware WITecProject 3

4 WITec Produkte alpha3 Microscope Series CRM AFM SNOM Wie wird man Unternehmer? Vorbilder Man hat gerade nichts besseres vor Es gibt eine Chance Man erkennt die Chance Man nutzt die Chance 4

5 Welche Kompetenzen? Technische Kompetenzen: - Konstruktion - Mechatronik - Meßtechnik - Optik - Software - Chemische Erzeugnisse - Halbleiter - Verfahren, Methoden Welche Kompetenzen? Kaufmännische Kompetenzen Riecher Mut Sozialkompetenz im Umgang mit - Kunden - Lieferanten - Personal Recht Patente Steuer Verhandlungsgeschick 5

6 Ideen Technisch-wissenschaftliche Ideen Bei WITec waren das: - Neues feedback für shear-force bei Faser-SNOM - XYZ sample scanning - Parfokale Detektionsoptik SNOM First Product, First Generation: SNOM (NSOM) Scanning Near Field Optical Microscope 6

7 SNOM Shear Force Ideen Technisch-wissenschaftliche Ideen Bei WITec waren das: - Neues feedback für shear-force bei Faser-SNOM - XYZ sample scanning - Parfokale Detektionsoptik - Pulsed Force Mode Zusatzelektronik für AFM 7

8 Second Product: PFM PFM Pulsed Force Mode Second Product: PFM PFM Pulsed Force Mode 8

9 Ideen Technisch-wissenschaftliche Ideen Bei WITec waren das - Neues feedback für shear-force bei Faser-SNOM - XYZ sample scanning - Parfokale Detektionsoptik - Pulsed Force Mode Zusatzelektronik für AFM Umsetzung Patente WITec hat 19 Patente (6 Familien) Defensiv Tauschware Markt & Kunden Kundennutzen Kommunikation, Marketing WEB Messen Kongresse, Tagungen Anzeigen Workshops Kundenbesuche Gerätevorführungen Testmessungen Projekte 9

10 Kunden A customer is the most important Visitor on our premises He is not dependent on us, We are dependent on him, He is not an interruption of our work, He is the purpose of it. He is not an outsider to our business He is a part of it We are not doing him a favour by Serving him. He is doing us a favour by giving us An opportunity to do so Mahatma Gandhi Businessplan Businessplan Wichtig: Selber machen! Verstehen Kalkulation Vollkostenkalkulation Teilkostenkalkulation Deckungsbeiträge 1,2,3 1

11 Plan G&V Position 1997 soll 1997 ist 1998 soll 1998 ist bis 5/ Umsatz Bestandsveränderungen aktivierte Eigenleistungen Roh-, Hilfs- u. Betriebsstoffe = Rohergebnis Löhne und Gehälter Abschreibungen Betriebsmittel Sonstige Aufwendungen = Betriebsergebnis Zinserträge Zinsaufwendungen = Geschäftsergebnis Verlustvortrag = Jahresüberschuß v. Steuer Ertragsteuer 45% = Bilanzgewinn/verlust Businessplan Businessplan Selber machen! Verstehen Kalkulation Vollkostenkalkulation Teilkostenkalkulation Deckungsbeiträge 1,2,3 Vorschlag: Bei Wettbewerben mitmachen Startup 97 Gründerchampion Gründerpreis Gründer des Jahres VR Innovationspreis 11

12 Partner Vertriebspartner WITec s World-wide distribution network 12

13 Partner Vertriebspartner Steuerberater Universität Junge Innovatoren Gründerverbund Kooperations- und Nutzungsvereinbarung Business Angels Bank(en) Ablauf Firmengründung Idee Firmengründung war latent vorhanden Innovationstag Stuttgart 1995 Internetfirma Erste Kunden waren vorhanden University of Illinois (SNOM) Topometrix (PFM) Businessplan Banken Steuerberater Antrag Junge Innovatoren Business Angels GmbH Gründung Eigenes Geld, Privatdarlehen, Kontokorrent Startup Wettbewerb 13

14 Ablauf Firmengründung Firmensitz bei mir Zuhause Finanzwesen ebenso Telefon- und Faxweiterleitung an Uni Gerätebau an der Uni Mechanische Werkstatt Elektronikwerkstatt Abteilung Experimentelle Physik Training on the Job Finanzwesen Löhne Arbeitsrecht Vertragsrecht Patente Zoll, Import, Export Organisation Einkauf Wie geht es weiter? Vertrieb weltweit ausbauen Niederlassung USA Representatives Vertriebspartner Wissenschaftlicher Berater Indien Niederlassung Singapur Kunden, Kunden, Kunden Umzüge Albert-Einstein-Allee Hörvelsinger Weg Lise-Meitner-Straße 14

15 Wie geht es weiter? Die richtigen Mitarbeiter finden Dreamteam Geräte weiterentwickeln SNOM Spitzen SNOM - History Faser SNOM Optical near-field experiments: Pohl (1982), fiber optical probes: Betzig (1986) cut-off diameter Al coating tapered optical fiber surface near-field aperture far-field 15

16 SNOM - History Faser SNOM Pulled fiber optical probes aperture SEM Problems - not reproducible manufacturing process - low optical throughput - shear-force distance control - very fragile other approaches: - etched fiber probes - bent fiber probes -... Cantilever SNOM Spitzen SNOM - Cantilever SNOM Sensors tip hollow SiO 2 tip with aluminium coating cantilever support chip SEM 16

17 Cantilever SNOM Spitzen SNOM - Cantilever SNOM Sensors Advantages - batch process - reproducible - different aperture sizes possible - beam deflection feedback - easy to use - very reliable (soft in z-direction) - high transmission coefficient Cantilever SNOM Spitzen SNOM - Cantilever SNOM Sensors Video 17

18 SNOM - SPM Objective SNOM/AFM Objektiv SNOM - SPM Objective SNOM/AFM Objektiv 18

19 SNOM Optischer Aufbau alpha3 S Scanning Near-field Optical Microscope SNOM Apertur alpha3 S Scanning Near-field Optical Microscope top video view 19

20 SNOM Testprobe alpha3 S Scanning Near-field Optical Microscope Confocal SNOM 1 micron 1 micron Al test sample, 45 nm latex spheres Wie geht es weiter? Die richtigen Mitarbeiter finden Dreamteam Geräte weiterentwickeln SNOM Spitzen Neue Geräte Raman Mikroskop 2

21 Raman Effekt alpha3 R Confocal Raman Microscope Raman effect: - non-resonant excitation (Stokes) or annihilation (Anti-Stokes) of a vibrational quantum states - energy shift between the exciting and scattered photon is characteristic for the molecules involved in the scattering process Raman Effekt alpha3 R Confocal Raman Microscope Raman spectrum of Aspirin (acetylsalicyl-acid) => chemical, but NO spatial resolution - theoretical prediction 1923 by A. Smekal - experimentally discovered 1928 by Sir Chandrasekhara Raman, Nobel Prize

22 Raman Spectroscopy Raman Spektroskopie typical Raman experiment: 1 mw sample spectrometer I Rayleigh 1 6 x I Raman => Notch filter necessary CCD - typical integration times: 1s - several minutes Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscope Confocal Microscopy + Raman spectroscopy = 3-D Imaging with chemical sensitivity 22

23 Raman Mikroskop alpha3 R Confocal Raman Microscope Raman Mikroskop alpha3 R Confocal Raman Microscopy 23

24 Raman Mikroskop alpha3 R Confocal Raman Microscope (living) epithelium cells of rat in physiological buffer (RR122 virus transfected) Raman Spektrum alpha3 R Confocal Raman Microscope single spectrum,.1 s integration time CH 2 Proteins: 145/cm 166/cm Lipids: 17/cm 13/cm 144/cm / water 24

25 Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscope Intensity in the CH 2 streching band (28-3 / cm) Peak position of the CH 2 streching band ( / cm) 1 x 1 pixel = 1 spectra objective: 6x, NA = 1. water 532 nm excitation, 5 mw 1 ms / spectrum => 17 min. Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscope (living) epithelium cells of rat in physiological buffer (RR122 virus transfected) 25

26 Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscope (living) epithelium cells of rat in physiological buffer (RR122 virus transfected) nucleus endoplasmatic reticulum nucleoli cytoplasm nuclear membrane mitochondriae Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscopy CVD diamond on silicon => diamond signal => fluorescence 5 x 5 µm, 256 x 256 = ms 4 532nm, 1x, NA=.9, 26

27 Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscopy CVD diamond on silicon width of diamond line Scale: 5 /cm (white) => 15 /cm (black) Raman Mikroskopie alpha3 R Confocal Raman Microscopy CVD diamond on silicon stress colour coded: red: shift to higher wavenumbers => compressive strain blue: shift to lower wavenumbers => tensile strain 27

28 Wie geht es weiter? Die richtigen Mitarbeiter finden Dreamteam Geräte weiterentwickeln SNOM Spitzen Neue Geräte Raman Mikroskop Digital Pulsed Force Mode DPFM free programmable digital function generator for cantilever excitation high resolution, high speed data acquisition module (5 MHz, 16 bit) computer controlled electronics with online data evaluation capabilities PC can store the complete data stream for offline data evaluation 28

29 DPFM Lennard Jones Potential Deflection/Force Pulsed Force Mode Distance DPFM F max Stiffness linear regression Snap-in Peak Repulsive Contact Time Separation time Adhesion Baseline (long range forces) Oscillation Damping Oscillation Frequency Amplitude Ratio Phase Stiffness 2 points Contact Time 29

30 DPFM A4 A1 A2 A3 A2 - A1 ~ Energy loss in sample A3 + A4 ~ Adhesion Energy DPFM Topography Adhesion Stiffness Loss Angle Adh. Slope z PS-EHA.15.1 Deflection t (ms) Energy loss Fmax area Fmax area pull = 3

31 Wie geht es weiter? Die richtigen Mitarbeiter finden Dreamteam Geräte weiterentwickeln SNOM Spitzen Neue Geräte Raman Mikroskop Digital Pulsed Force Mode alphacontrol Mikroskop Steuerung alphacontrol Basic Principles To illustrate the new basic idea behind the controller, we will demonstrate different solutions for a simple problem: Input 1: Voltage V1 Input 2: Voltage V2 Output: Voltage V1 - V2 31

32 alphacontrol A: Analog Solution V2 V1 - + V1- V2 Advantages: Fast Simple Cheap Accurate Low noise Disadvantages: Inflexible No gains No other operations No easy computer control No digital access to data alphacontrol B: CPU/DSP Solution V1 ADC1 Logic V2 ADC2 Logic DAC V1- V2 Logic 1.Put Address for ADC1 on Address bus 2.Read Data from ADC1 in CPU 3.Put Address for ADC2 on Address bus 4.Read Data from ADC2 in CPU 5.Subtract ADC1 - ADC2 in CPU 6.Put Address for DAC on Address bus 7.Write Result to Data bus for DAC Address Data CPU/ DSP 32

33 alphacontrol B: CPU/DSP Solution V1 ADC1 Logic V2 ADC2 Logic DAC V1- V2 Logic Advantages: Very Flexible Gain, Factors possible Complex Operations Possible Digital Data Computer Control Address Data CPU/ DSP Disadvantages: Slow ADC, DAC need logic Buses are bottlenecks Collisions on bus Step by step processing alphacontrol C: Programmed Logic Solution (FPGA) V1 V2 V1- V2 ADC1 ADC2 DAC Programmable Logic (FPGA) Both ADCs and the DAC are permanently connected with the FPGA Part of the FPGAs logic calculates the difference permanently within a few cycles 33

34 alphacontrol Advantages: Very flexible Very Fast Everything runs parallel Gains, factors, complex operations possible Data are digital Computer control No logic needed at the ADC/DAC No bottleneck Fixed timing, determined behavior ADC1 V1 ADC2 V2 Programma ble Logic (FPGA) Disadvantages: DAC V1- V2 Programmable logic (FPGA) setup (VHDL) is very complex compared to C++ Slow floating point operations alphacontrol C: Programmed Logic Solution (FPGA) V1 V2 V1- V2 ADC1 ADC2 DAC Programmable Logic (FPGA) Now, let use this idea to build up a digital controller for SPM 34

35 alphacontrol System-on-a-programmable-Chip Wie geht es weiter? Die richtigen Mitarbeiter finden Dreamteam Geräte weiterentwickeln SNOM Spitzen Neue Geräte Raman Mikroskop Digital Pulsed Force Mode alphacontrol Mikroskop Steuerung WITecProject, WITecControl Software 35

36 WITec Project Plus Features Raman TV (Spectrum to Image) Cluster Analysis by K-Means Principle Component Analysis Advanced Fitting Weighted Spectrum Subtraction Data Binning and Reduction Graphical Demixer Image Correlation 2D FFT Filter Advanced Image Filters Remove Bad Image Data Wie geht es weiter? Nicht nur Geräte machen eine Entwicklung durch, auch Mitarbeiter und Führungskräfte entwickeln sich Früher: Geschäftsführer war Mädchen für alles 36

37 Wie geht es weiter? Nicht nur Geräte machen eine Entwicklung durch, auch Mitarbeiter und Führungskräfte entwickeln sich Früher: Jetzt: Geschäftsführer war Mädchen für alles Mehr Führung - Ziele - Strategien - Firmenzukäufe Positives - Negatives Positiv Freiheit Kreativität Prestige Geld Selbstbewusstsein Ziele Vielseitigkeit Verantwortung Entscheidungen Macht Negativ Belastung Freizeit Familie Risiko Haftung Verantwortung Taskswitching Druck Vorschriften Finanzamt 37

38 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit 38

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