Modelling in measurement - from classical analytical approaches to cognitive data-driven solutions. - In: SMSI 2023 Conference - Sensor and Measurement Science International, (2023), S. 209-210
Models are an inseparable part of Metrology. They make it possible to derive measurement results, including measurement uncertainties, from measurement data or output signals and knowledge about the measurement process. Models establish a functional relationship between the measurand and all relevant quantities on which the measurand depends. Models do not necessarily have to be derived from analytical-functional relationships; they are increasingly data-driven with cognitive capabilities. In general, they are used to design measurement systems, analyze measurement data, make inferences and predictions, and form the basis for evaluating measurement uncertainties.
https://doi.org/10.5162/SMSI2023/D2.3
Current advances in 3D tip- and laser-based nanofabrication in extended working areas. - In: SMSI 2023 Conference - Sensor and Measurement Science International, (2023), S. 245-246
Nanotechnology is affecting almost all areas of life, from semiconductor industry to optics, medicine and agriculture. Classical methods for sensing, measuring and fabricating on the nanoscale are faced with new challenges: features are getting smaller and the variety of structures and materials is increasing. Thus, many new techniques are developed in this field. Research at the Technische Universität Ilmenau aims to support transferring these new technologies to industrial scale for future application. The focus is on tip- and laser-based processes together with devices for nanometer positioning.
https://doi.org/10.5162/SMSI2023/D6.4
Actuator design considerations for the Planck-Balance. - In: SMSI 2023 Conference - Sensor and Measurement Science International, (2023), S. 129-130
The paper presents crucial design considerations for the actuators in a table-top Kibble balance, especially its influence on the uncertainty contribution by the voltage measurements. The resulting contribution is exemplary shown for the PB2 version of the Planck-Balance and constraints are discussed that limit the possibilities to optimize the geometric factor of the measurement actuator.
https://doi.org/10.5162/SMSI2023/B6.3
Characterization of micro spheres through AFM surface scans. - In: Proceedings of the 23rd International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2023), S. 385-388
Measurement errors in the Planck-Balance caused by alternating forces. - In: Proceedings of the 23rd International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2023), S. 343-346
Investigating the kinematic performance of a positioning device with subatomic resolution. - In: Proceedings of the 23rd International Conference of the European Society for Precision Engineering and Nanotechnology, (2023), S. 51-54
New publication of the VDI/VDE guideline 3520 "Surface temperature measurement with contact thermometers" - contents and background of the development. - In: Journal of sensors and sensor systems, ISSN 2194-878X, Bd. 12 (2023), 1, S. 197-204
Temperature measurement at the surface of solids by means of contact thermometers has its own metrological characteristics, which are in contrast to characteristics of the measurement with immersed contact thermometers. They significantly influence the accuracy and the measurement uncertainty of the measured temperature and its deviations. Up to now, no national or international guideline exists which deals with the determination of the static and dynamic measurement deviations. Therefore, the guideline committee “VDI/VDE-GMA FA 4.62 Contact Thermometry” has developed the new VDI (Association of German Engineers) and VDE (Association for Electrical, Electronic and Information Technologies) guideline 3520 “Surface temperature measurement with contact thermometers”. It contains information about the most important properties of contact surface thermometers and error sources, and it presents typical measurement results for various applications. In addition, the parameters influencing the measurement result and test equipment for their determination are described, and concrete examples of thermometer data sheets are given.
https://doi.org/10.5194/jsss-12-197-2023
Dynamische Messung von sicherheitstechnisch relevanten Explosionsdrücken. - Braunschweig : Physikalisch-Technische Bundesanstalt, 2023. - xii, 127 Seiten. - (PTB-Bericht)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2023
ISBN 978-3-944659-29-9
Literaturverzeichnis: Seite 120-127
Die Zündschutzart „druckfeste Kapselung“ ist ein im Bereich des Explosionsschutzes häufig verwendetes Schutzprinzip, bei dem verhindert werden soll, dass eine eventuell im Inneren eines Gerätes auftretende Explosion nach außen dringt, um eine dort potenziell vorhandene explosionsfähige Atmosphäre zu entzünden. Bei der Konformitätsbewertung solcher Geräte ist die dynamische Messung von Explosionsdrücken eine der wesentlichen Prüfungen und im Einzelnen von sicherheitstechnischer Relevanz. Im Kontext der gegenseitigen Anerkennung von Messergebnissen ist es darüber hinaus von sehr großer Bedeutung, eine vergleichbare Qualität bei der Messung zu gewährleisten. Ringvergleichsprogramme haben gezeigt, dass diese vergleichbare Qualität nicht durchweg gegeben ist. Die Identifizierung der relevanten Einflussgrößen bei der Messung von Explosionsdrücken, die daraus resultierenden Folgen für die Vergleichbarkeit und die Diskussion von Maßnahmen zum Umgang mit diesen Einflussfaktoren sind wesentlicher Gegenstand dieser Arbeit. Dafür wurden einerseits die Messungen und Prüfparameter der am Ringvergleich teilnehmenden Prüflaboratorien analysiert. Andererseits wurden eigene experimentelle Untersuchungen unter Verwendung unterschiedlicher Prüfmuster, Prüfaufbauten und Prüfparameter durchgeführt. Mit dem Einfluss von Anfangsdruck und -temperatur des explosionsfähigen Gemisches, dem Einfluss des Thermoschockes sowie der Beschleunigungsempfindlichkeit der Drucksensoren ergeben sich drei signifikante Einflussgrößen im Zuge dieser Studien. Im Ergebnis resultieren aus den Untersuchungen anwendbaren Korrekturrechnungsverfahren für die Messgröße, geeignete Präparationsmöglichkeiten für die Drucksensoren sowie Filter- und Verrechnungsverfahren für die Messdaten, um die Einflussgrößen zu reduzieren und die Vergleichbarkeit zu erhöhen. Darüber hinaus wird mittels einer Messunsicherheitsbetrachtung aufgezeigt, dass die üblicherweise verwendete Messkette eine hohe Genauigkeit aufweist und damit eine eher untergeordnete Rolle bezüglich einer Einflussgröße auf den Explosionsdruck einnimmt. Diese Arbeit trägt allgemein zum praktischen und metrologischen Verständnis bei der dynamischen Messung sicherheitsrelevanter Explosionsdrücke bei, nicht zuletzt dadurch, dass die resultierenden Erkenntnisse die internationale Normung im Bereich der druckfesten Kapselung aktiv unterstützen.
Evaluation of hysteresis response in achiral edges of graphene nanoribbons on semi-insulating SiC. - In: Materials science forum, ISSN 1662-9752, Bd. 1089 (2023), S. 15-22
Hysteresis response of epitaxially grown graphene nanoribbons devices on semi-insulating 4H-SiC in the armchair and zigzag directions is evaluated and studied. The influence of the orientation of fabrication and dimensions of graphene nanoribbons on the hysteresis effect reveals the metallic and semiconducting nature graphene nanoribbons. The hysteresis response of armchair based graphene nanoribbon side gate and top gated devices implies the influence of gate field electric strength and the contribution of surface traps, adsorbents, and initial defects on graphene as the primary sources of hysteresis. Additionally, passivation with AlOx and top gate modulation decreased the hysteresis and improved the current-voltage characteristics.
https://doi.org/10.4028/p-i2s1cm
Multipurpose active scanning probe cantilevers for near-field spectroscopy, scanning tunnel imaging, and atomic-resolution lithography. - In: Journal of vacuum science & technology, ISSN 2166-2754, Bd. 41 (2023), 4, S. 042601-1-042601-9
In this work, we report progress on developing a multipurpose scanning probe cantilever applying gallium nitride nanowires as the probe tip. Gallium nitride nanowires possess high potential as probes due to their straight profile, tunable electrical and optical properties, high Young’s Modulus, durability, and high-yield fabrication process. Their wide bandgap enables them to be pumped to emit ultraviolet pulses which can be used for optical imaging and spectroscopy. They can be doped during growth to be electrically conductive, and their sharp tips obtained during epitaxial growth enable confinement of a high electric field at tip-sample interface. Their sharp tips are obtained during fabrication by their epitaxial growth which eliminates the need for postprocess sharpening that is typically required for standard STM tips. We present results of using gallium nitride nanowires for scanning tunnel microscopy applications of atomic-resolution imaging and lithography, and atomic force microscopy applications of imaging and lithography in vacuum and atmospheric environments.
https://doi.org/10.1116/6.0002486