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Evaluierung von unterschiedlichen optischen Fasern für die Winkelmessung an einem Stützgelenk
(2015)
In Rahmen dieser Bachelorarbeit wurden verschiedene optische Fasern auf ihre Auskopplung von Licht durch Biegung dieser untersucht. Das Ziel war es, Erkenntnisse über die Auskopplungsmechanik zu gewinnen, um den genannten Effekt später für die Winkelmessung an einem Stützgelenk zu verwenden. Es wurden viele verschiedene Messaufbauten gewählt, um eine umfangreiche Abdeckung der Möglichkeiten Auskopplung von Licht aus einer Faser durch Biegung zu ermöglichen. Unterschiedliche Einflussgrößen, wie zum Beispiel verwendeter Laser, Mikroskoobjektiv und Faserlänge sind statistisch abgesichert gemessen und bilden eine Grundlage für die Weiterverarbeitung der optischen Fasern. Zusätzlich ist der Effekt der Evaneszenz beim Biegen einer Duplexfaser untersucht wurden. Abschließend kommt es zu einem Vergleich von anderen optischen Messverfahren zu diesem genannten Verfahren.
Die vorliegende Arbeit umfasst die Übertragung eines patentierten Rolle"=zu"=Rolle"=Plasmaätzverfahrens auf das Polymer PMMA, sowie die Charakterisierung der modifizierten Folien. Der Plasmaätzprozess basiert auf einem Sauerstoffplasma mit einem Doppelmagnetronsystem als Plasmaquelle und wird zur Erzeugung von Nanostrukturen genutzt. Als Targetmaterialien für das Doppelmagnetronsystem werden Magnesium, Aluminium und Titan genutzt. Durch die erzeugten Nanostrukturen wird ein Gradientenverlauf der Brechzahl zwischen Folie und Umgebung erzeugt, wodurch eine breitbandige optische Entspiegelung erreicht wird. Durch die Verbesserung der optischen Eigenschaften der PMMA-Folie soll ein weiteres Material für die Frontseitenverkapselung von optischen Bauelementen untersucht werden. Zunächst werden die mechanischen und optischen Eigenschaften der PMMA-Folie charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass PMMA schon eine hohe Transparenz besitzt. Durch die erfolgreiche Übertragung des Prozesses konnte die optische Transmission um 2 % - 3 % für die untersuchten Targetmaterialien erhöht werden. Für die Titantargets ergaben sich die besten optischen Eigenschaften. Die Ergebnisse, sowie REM-Untersuchungen der Nanostrukturen werden vorgestellt. Um den Prozess zu optimieren wurde der Einfluss der Prozessparameter Geschwindigkeit, Leistung und Sauerstofffluss auf die Transmission untersucht. Die ermittelten Zusammenhänge werden gezeigt und diskutiert. Für eine beidseitig behandelte Folie ergab sich eine Restreflexion von unter 1 % pro Seite. Des Weiteren wurden Versuche mit einer Initialschicht durchgeführt, da sich diese auf anderen Polymeren als vorteilhaft erwiesen hat.
Die stetig fortschreitende Miniaturisierung in der Herstellung elektronischer Schaltkreise führt zu immer geringeren Leitungsquerschnitten. Daraus folgt ein Anstieg der Stromdichte, welcher ein erhöhtes Ausfallrisiko des Schaltkreises durch Elektromigration zur Folge hat. Hierbei findet eine diffusionsgetriebene Umlagerung von Kupferatomen statt, wodurch Unterbrechungen der Leiterbahnen oder Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterzügen entstehen können. Elektromigration kann durch die Abscheidung von Adhäsionsschichten effektiv verringert werden. Hierfür werden auch mittels MOCVD abgeschiedene Kobaltschichten in Betracht gezogen. Ziel dieser Arbeit war es, auf Basis der theoretisch zu erwartenden Einflüsse der ver-schiedenen Prozessparameter einen Versuchsplan zu erstellen und den MOCVD-Prozess zur Herstellung von Kobaltdeckschichten für die Kupfermetallisierung systematisch zu untersuchen. Um Kurzschlüsse zwischen benachbarten Leiterbahnen zu verhindern, musste ein materialselektiver Abscheidungsprozess entwickelt werden. Die Einflüsse der Prozess-parameter auf die Abscheidung wurden untersucht und Auswirkungen auf das Wachstumsverhalten und die Eigenschaften der Kobaltschichten diskutiert. Die Schicht-charakterisierung belegte, dass es gelungen war einen materialselektiven Abscheidungs-prozess zu entwickeln. Es konnte ein Beschichtungsprozess etabliert werden, welcher es ermöglicht Kobalt bevorzugt auf den Kupferleiterbahnen und nicht auf den umliegenden isolierenden Gebieten abzuscheiden. Für ein reproduzierbares Beschichtungsergebnis ist ein in-situ Vorbehandlungsprozess erforderlich. Sowohl für die Entfernung oberflächlicher Adsorbate als auch für die Reduktion von gebundenem Sauerstoff konnte ein effektives Vorgehen entwickelt werden.
Mit der Energiewende und dem weiteren Ausbau von erneuerbaren Energien, rückt die The-matik der Energiespeicherung immer weiter in den Vordergrund. Das Ziel dieser Arbeit bestand darin, den Autarkiegrad eines Photovoltaiksystems mit integriertem Akkumulator zu prognostizieren. Dabei wurde ein Algorithmus entwickelt, welcher die Basis der Simulation bildet. Für eine Beispielrechnung wurde das Speichersystem Senec.Home G2 von der Deutschen Energieversorgung, eine 7,87 kWp Photovoltaikanlage und ein privater Haushalt mit 4.000 kWh Jahresstromverbrauch ausgewählt. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Prognose des Autarkiegrades durch das Simulationsprogramm nur geringe Abweichungen zum tatsächlichen Wert aufweist. Ebenfalls wurde die Wirtschaftlichkeit ohne Berücksichtigung einer Förderung betrachtet. Es wurde festgestellt, dass eine Photovoltaikanlage ohne Akkumulator rentabler als das Photovoltaiksystem mit dem Speicher Senec.Home G2 ist. Dabei liegt die Hauptursache bei den hohen Investitionskosten der Photovoltaikspeicher. Unter Annahme des weiterhin steigenden Strompreises, einer Förderung und eines Preisverfalls von Photovoltaikakkumulatoren können die elektrochemischen Speicher ein wichtiger Bestandteil der Photovoltaik werden und somit einen Beitrag zur Energiewende leisten.
Die Aufgabe dieser Arbeit bestand darin, einen möglichst einfachen Versuchsaufbau eines Laser-Doppler-Anemometers zu realisieren. Der Versuchsaufbau soll Studenten im Praktikumsversuch anschaulich den allgemeinen Aufbau eines LDA-Systems verdeutlichen. Zudem soll die Strömungsgeschwindigkeit einer Flüssigkeit in einem Rohr vermessen werden und der Druckverlust an einer Rohrwandung veranschaulicht werden.
G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCRs) bilden eine Gruppe von Membranproteinen mit sehr dynamischer Eigenschaft, die für die Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase auf-grund ihrer vielfältigen Wirkungsweise im menschlichen Körper unerlässlich ist. So ist es wichtig, nicht nur den strukturellen Aufbau dieser Rezeptoren zu kennen, sondern auch ihre dynamischen Eigenschaften zu verstehen. In den letzten Jahren wurden viele Kristallstruktu-ren von GPCRs bekannt, die aber lediglich eine Momentaufnahme darstellen. Daher ist das Ziel dieser Arbeit, mit dem Neuropeptid Y-Rezeptor Typ 2, ein besseres Verständnis über die molekulare Beweglichkeit innerhalb seiner Umgebung zu erlangen. Dies soll als Grundlage dienen, um künftig die Wechselwirkung mit einem Agonisten besser beurteilen zu können. Der Y2-Rezeptor spielt bei neuronalen Funktionen, wie z.B. Ängsten und Suchterkrankungen, eine wichtige Rolle. Für die Untersuchung der Dynamik des Rezeptors wurde dieser in verschiedene Modell-membranen, bestehend aus einfach-ungesättigten Phospholipiden, rekonstituiert und an-schließend mittels Festkörper-NMR-Spektroskopie untersucht. Da die Lipidumgebung einen großen Einfluss auf die Struktur und Dynamik der Rezeptoren ausübt, wurde zusätzlich der Einfluss von Cholesterol, Phosphatidylethanolamin oder negativ geladenen Phosphatidylserin als Bestandteile der Modellmembran auf den Y2-Rezeptor untersucht. Zudem wurde durch selektive Unterdrückung von Signalen durch paramagnetische Manganionen und Spin-markierten Lipiden die Dynamik einzelner Bereiche näher untersucht (sog. quenching). Zur Quantifizierung der Dynamik wurde das Verhältnis von bewegungsgemittelter und vol-ler dipolarer Kopplung für den H-C Bindungsvektor als Ordnungsparameter dargestellt. Dieser reicht von 0 (isotrop beweglich) bis 1 (starr). Statische 15N-NMR-Spektren und quantitative 1H-13C Ordnungsparameter Bestimmungen, durch 1H-13C dipolare Kopplungsmessungen der CH-, CH2-, und CH3-Gruppen, offenbarten für den gesamten Rezeptor axial-symmetrische Bewegungen in der Membran und molekulare Fluktuationen mit verschiedensten Amplituden aller Segmente. Ordnungsparameter (SRückgrat = 0,65 ± 0,04, SGly = 0,56 ± 0,04, SCH2 = 0,26 ± 0,02 - 0,40 ± 0,03, SCH3 = 0,20 ± 0,02) aus den direkt polarisierten 13C-MAS-NMR-Experimenten zeigten, dass der Rezeptor in den Membranen höchst beweglich ist und im Mittel die Bewegungsamplituden des Rückgrats bei ~40°-50° und für die Seitenketten bei ~60°-70° liegen. Interessanterweise zeigt der Neuropeptid Y-Rezeptor Typ 2 eine geringfügig höhere Rigi-dität in der einfach-ungesättigten Phospholipidmembran, im Gegensatz zur gesättigten Membran. Das könnte mit der gesteigerten Kettenlänge der einfach-ungesättigten Lipide und der damit einhergehenden Streckung des α-helikalen Anteils des Rezeptors zusammenhän-gen. Die unterschiedliche Lipidkomponenten in den Modellmembranen zeigten hingegen keinen signifikanten Einfluss auf den Y2-Rezeptor. Es konnte zudem gezeigt werden, dass durch gezieltes Quenching der Loops und Termini des Rezeptors der transmembrane helikale Anteil eine höhere Rigidität besitzt (SRückgrat = 0,70 ± 0,05, SGly = 0,65 ± 0,04, SCH2 = 0, 28 ± 0,02 - 0,40 ± 0,03, SCH3 = 0,21 ± 0,02). Die Unterdrückung der Signale des transmembranen Bereiches offenbarten einen tendenziellen Anstieg der Ordnungsparameter um ≤ 7% für die Segmente des Rückgrates. Das könnte an einer zu geringen Konzentration der Spin-markierten POPC-Lipide liegen, wodurch es lediglich zu einer Unterdrück der mobilen Sei-tenketten der α-Helices kommt.
Untersuchung und Charakterisierung eines Sandwich-Materialverbundes aus Hart-Coating und Polyisocyanurat-Hartschaum (PIR) als materialtechnische Lösung für Klimaprüfkammertüren. Ausgehend von einer Darstellung der eingesetzten Geräte und derer technischer Grundlagen, ist PIR-Hartschaum auf seine Temperaturbeständigkeit im Hoch- als auch im Minustemperaturbereich untersucht worden. In Kombination mit der Messung der Temperaturverteilung hinter dem Innensegment des Materialverbundes wird eine Entscheidungshilfe gegeben, wie der PIR-Hartschaum als Isoliermaterial im Türelement der Klimaprüfkammer Einsatz findet. Ein Ausblick beschreibt andere Anwendungsmöglichkeiten der neuen materialtechnischen Lösung in diesem Einsatzgebiet.
Aufgrund der immer größer werdenden Bedeutung von organischen Materialien in der Halbleiterindustrie und der Elektronik wächst die Anforderung an leistungsstarke Permeationsbarriereschichten, um die Lebensdauer von organischen Bauteilen durch ein Abschirmung von Wasserdampfeinflüssen zu verlängern und die Produktion wirtschaftlicher zu gestalten. Im Mittelpunkt dieser Arbeit stand vor allem die Barrierewirkung eines Schichtsystems mit mittels arcPECVD hergestellter siliziumhaltiger Plasmapolymer Zwischenschichten verschiedener Zusammensetzungen (verschiedenen Versuchsparametern) bei gleichbleibendem Monomer-Fluss und in variablen Schichtsystemen. Hierfür wurden zunächst die Einzelschichten grob auf ihre Zusammensetzung und ihre Schichtspannung, abhängig von den Herstellungsparametern der Schicht, betrachtet. Ausgehend davon wurden verschiedene Schichtsysteme auf eine PET Folie aufgebracht und hinsichtlich ihrer Barrierewirkung und Oberflächenrauheit untersucht. Dabei wurde deutlich, dass Barrieresysteme mit einer Zink-Zinn-Oxid (ZTO) Schicht (Barriereschicht) beginnen müssen, um eine Barrierewirkung erzielen zu können. Eine direkt darauf aufgebrachte arcPECVD Schicht wirkt wie eine Schutzschicht und kann die Wasserdampfdurchlässigkeit nach dieser ersten ZTO Schicht bereits um ein 4-faches verringern. Weitere Schichtstapel, bestehend aus einer ZTO und einer entsprechend dicken arcPECVD Schicht, bringen weitere Verringerungen der Wasserdampfdurchlässigkeit. Die erste arcPECVD Schicht bringt die größte Veränderung des Barrierewertes.
In the surgery of the pituitary gland and other related areas of the skull base, the endoscopic endonasal surgery has established oneself as today's operation method. Although the surgeon is able to look around corners with the aid of an endoscope, the dissection in these areas is limited. Current suction devices are limited in their size, shape, bending and prone to kinking because of the narrow suction channel. The work with such inadequate instruments increase the risk of life-threatening complications, prolong the operation and limit the quality of a complete tumor resection. The ideal suction device would be adaptable to numerous surgery situations, easy to bend, maintain its lumen, adequate in their ratio of rigidity and formability, ergonomic and reformable to its original shape. In the following bachelor thesis, it is shown that this can be achieved with a suction device with shape memory alloy. After the development of a comfortable hand sample, the suction device went into preparation and a risk analysis was performed. The results of the evaluation process are reductions in operative risk, time and cost if this bendable suction device would be applied. Therefore, approval for the international market should be sought, to provide an opportunity for safer and more effective surgical procedures.
Die Weltweite Nachfrage an Leistungshalbleiter ist in den vergangen Jahren rapide angestiegen. Um den stetig wachsenden Bedarf auf einem kostengünstigen Weg nachkommen zu können, wurde die Produktion der von Infineon Technologies produzierten Produkte (CoolMOSTM) von der 200 auf die 300 mm Waferproduktion transferiert. Die Herausforderungen für die Produktion dieser Technologie bleiben dennoch die gleichen. Besonders in der Lithographie stoßen die für die CMOS Technologie vorhandenen optischen Systeme an die Grenzen der Verwendungsmöglichkeiten. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung von Einflussgrößen auf den Produktfokus, sowie auf die notwendige Dosis bei der Strukturierung von Silizium-Leistungshalbleitern, wobei alle Untersuchungen auf CoolMOSTM Produkten durchgeführt wurden. Nach einer Einleitung und Erläuterung der für diese Arbeit wichtigen Lithographischen Grundlagen, wird auf die Durchgeführten Experimente eingegangen und die resultierenden Erkenntnisse dargelegt. Am Schluss werden die in dieser Arbeit gesammelten Ergebnisse zusammengetragen und weitere Schritte, sowie der Einfluss der derzeitig verwendeten Dosis diskutiert. Abschließend werden die Resultate in die aktuelle internationale Forschung eingeordnet und diskutiert.
