3D based analysis for PCB jet printing using ultra-close range photogrammetry. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (145 Blätter, Blatt a-p)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Das PCB Jet Printing ist eine innovative Methode um Lotpaste ohne die Verwendung von Schablonen auf Leiterplatten (PCB - printed circtuit board) zu applizieren. In Fertigungslinien enthaltene Inspektionssysteme sind in der Lage zu entscheiden, ob eine Leiterplatte korrekt bedruckt wurde und somit weiterverwendbar ist. Eine Korrektur fehlerhafter Platten ist in diesem Schritt mit vertretbaren Kosten und Aufwand jedoch nicht mehr möglich. Das Ziel dieser Arbeit ist daher die Entwicklung eines integrierbaren und online-fähigen Inspektionssystems um den Druckprozess zu überwachen. Dazu soll das Volumen der Lotpunkte ermittelt werden um dieses bei Bedarf zu korrigieren, bevor die Leiterplatte den Drucker verlässt. Somit können Unsicherheiten reduziert und die Effizienz des Systems erhöht werden. Für die Umsetzung wird eine photogrammertrische Rekonstruktion etabliert. Dies beinhaltet das Design und die Realisierung eines Demonstratorsystems. Es wurde ein neuartiger Ansatz für die Kamerakalibrierung im neu eingeführten Bereich der ultra-close range normal case photogrammetry vorgeschlagen und über den 2D Reprojektionsfehler sowie den 3D Rekonstruktionsfehler evaluiert. Um effizient Bildmerkmale zu extrahieren wurden bekannte Merkmalsextraktoren und -deskriptoren untersucht und beispielsweise in Bezug auf eine Skalenraumprozessierung angepasst. Für die Evaluierung wurde ein neuer Parameter eingeführt (Solder Joint Feature Coverage - SolFeC), welcher die Abdeckung der Lotpunkte mit Bildmerkmalen beschreibt. Das kalibrierte Kameramodell wurde neben der Rekonstruktion zur modellbasierten Punktkorrespondenzkorrektur verwendet, da dieser Schritt im Nahbereich aufgrund des identischen Erscheinungsbildes verschiedener Lotpunkte eine hohe Herausforderung darstellt. Die Ergebnisse des feature matchings wurde über die Parameter precision und recall sowie über das Rekonstruktionsergebnis bewertet. Mittels angepasster Kameramodelle wurden die Punktkorrespondenzen zur 3D Rekonstruktion einer Punktwolke verwendet. Diese wird in ein Clustering überführt. Anschließend wird jede Lotpunktwolke über eine konkave Hülle vermascht und gefiltert. Die Abweichung der berechneten Volumina innerhalb der Lotpunkte mit einem Volumen von mehr als 30 nl beträgt weniger als 12%, was mit der Schwankung des Lotpastendrucks korrespondiert. Die allgemeine Abweichung beträgt 14%.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000175
Robuste Lokalisierung magnetischer Quellen mithilfe integrierter 3D-Hall-Sensor-Anordnungen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (vii, 139 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Magnetfeldsensoren erlauben die indirekte, berührungslose Bestimmung der Position bewegter Objekte und finden daher millionenfach Anwendung im Industrie- und Automobilbereich. Positionsmesssysteme in diesen Anwendungsbereichen haben die Aufgabe einen linearen Weg oder den Winkel der Rotationsbewegung eines Permanentmagneten zu erfassen. In Labor-Anwendungen wurde bereits gezeigt, dass das Feld magnetischer Quellen genutzt werden kann alle sechs mechanischen Freiheitsgrade zu bestimmen. Unter schwierigen Umgebungsbedingungen sind Auswertungen mit nur einem einzigen Freiheitsgrad jedoch alternativlos. Gründe hierfür sind der rechentechnische Aufwand komplexer Auswertealgorithmen, aber auch zu erwartende magnetische und temperaturbedingte Störungen. Zudem gibt es kaum Anhaltspunkte für die Auslegung magnetfeldbasierter Positionsmesssysteme, was den Einsatz erschwert. Ziel dieser Arbeit ist es daher, Methoden zu erarbeiten, die es ermöglichen die Vorteile integrierter Magnetfeldsensoren auch für schwierige Umgebungen nutzbar zu machen, und somit die Möglichkeiten der Technologie auszuschöpfen. Kompakte Hall-Sensor-Anordnungen, die am Fraunhofer Institut für Integrierte Schaltungen (IIS) entwickelt wurden, dienen als Ausgangspunkt. Sie ermöglichen es, den Magnetfeldvektor einer magnetischen Quelle an mehreren Stellen und auf engstem Raum zu messen. Um daraus die Position zu ermitteln, und somit das inverse Problem der Magnetostatik zu lösen, wird in dieser Arbeit ein analytisches Modell eines beispielhaften Messsystems entwickelt und verschiedene numerische Lösungsverfahren evaluiert. Das Unscented Kalman-Filter zeigt sich im Hinblick auf die Anforderungen industrieller Anwendungen als besonders geeignet. Von der stochastischen Modellierung des Systems ausgehend, werden Methoden und Richtlinien zum Entwurf magnetfeldbasierter Positionsmesssysteme abgeleitet und ein Verfahren vorgestellt, das es ermöglicht Permanentmagneten zu charakterisieren, und somit die Eigenschaften der Lokalisierung zu verbessern. Algorithmische Anpassungen des Unscented-Kalman-Filters, deren Wirksamkeit anhand von Messungen und Simulationen belegt wird, reduzieren die Empfindlichkeit gegenüber Störungen in schwierigen Umgebungen.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000502
Constructing pseudocapacitive electrodes for supercapacitors based on rationally designed nanoarchitectured current collectors. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XIV, 130 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Superkondensatoren sind als elektrochemische Energiespeicher von großer Bedeutung, was auf ihre hervorragende elektrische Leistung, ihre ausgezeichnete Reversibilität und ihre lange Lebensdauer zurückzuführen ist. Im Vergleich zu Batterien haben Superkondensatoren jedoch eine geringe Energiedichte, was ihre breite Anwendung einschränkt. Pseudokapazitive Materialien mit einer hohen theoretischen Kapazität sind sehr vielversprechend, um die Energiespeicherfähigkeit von Superkondensatoren zu erhöhen. Die Forschung an nanoarchitektonischen Stromspeichern zielt darauf ab, ihr volles Potenzial im Bereich der Ladungsspeicherung auszuschöpfen, indem man sich mit den herausfordernden Aspekten wie der inhärent niedrigen elektrischen Leitfähigkeit und dem trägen Lade- und Entladeverhalten der meisten pseudokapazitiven Materialien befasst. In diesem Zusammenhang wurden drei Arten von nanoarchitektonischen Stromkollektoren entworfen, um pseudokapazitive Elektroden zu konstruieren, die unter verschiedenen Aspekten untersucht werden sollten. Es handelt sich dabei um Nickel-Nanorod-Arrays (NN), geätzte poröse Aluminiumoxidmembranen (EPAM), die mit einer SnO2-Schicht beschichtet sind (EPAMSnO2), und in EPAM eingeschlossene Nickel-Nanodrähte (NiNWs-EPAM): Zunächst wird die Rolle von NN-Nanoarchitekten-Stromkollektoren in Superkondensator-Elektroden mit den pseudokapazitiven Materialien bei hoher Massenbelastung und dicker Schicht bewertet. Durch die elektrochemische Leistungs- und Impedanzanalyse der Elektroden mit und ohne die NN-nanoarchitektierten Stromkollektoren wird die Validierung des Designs von Dickschichtelektroden auf der Basis von nanoarchitektierten Stromkollektoren demonstriert. Zweitens werden EPAM@SnO2-Gerüste als nanoarchitektonische Stromkollektoren für Nanoelektroden entworfen und eingesetzt, um die Energiedichte des Mikro-Superkondensators (MSC) zu verbessern. Dank der orientierten und robusten Nanokanäle in EPAM@SnO2 können die daraus resultierenden Nanoelektroden sowohl die effektive Ionenmigration als auch die sehr große elektroaktive Oberfläche innerhalb des begrenzten Footprints synergetisch nutzen. Ein MSC wird schließlich konstruiert und weist eine rekordverdächtig hohe Leistung auf, was auf die Umsetzbarkeit des derzeitigen Designs für Energiespeichervorrichtungen hindeutet. Drittens wird der NiNWs-EPAM nanoarchitektierte Stromkollektor hergestellt, um nicht aggregierende und robuste eindimensionale (1D) Nanoelektroden-Arrays zu konstruieren. Das EPAM verhindert die Selbstaggregation von 1D-Nanoelektroden-Arrays und verleiht ihnen gleichzeitig eine hohe strukturelle Integrität und elektrochemische Stabilität während der Montage und des Betriebsprozesses der Geräte. MSCs, die mit diesen nicht aggregierenden und robusten 1D-Nanoelektroden bestückt sind, erreichen eine bemerkenswerte Energiespeicherleistung. Die im Rahmen dieser Arbeit zu nanoarchitektonischen Stromkollektoren für Superkondensatoren erzielten Ergebnisse geben einen Ausblick auf den Entwurf zukünftiger Energiespeicher und -wandler.
https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00047350
Trivalent chromium based conversion coatings containing cobalt on the zinc plated steel. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (XVIII, 144 Blätter, Blatt XIX-XLVIII)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Im Zuge neuer EU-Direktiven wurde die Verwendung von Cr(VI)-Verbindungen stark reglementiert. In der Oberflächentechnik wurde daraufhin sechswertiges Chrom durch sicherere und gleichzeitig effektive Passivierungen auf Cr(III)-Basis ersetzt. Der Korrosionsschutz von Cr(VI)-Beschichtungen ohne Wärmebehandlung ist im Allgemeinen besser. In bisher durchgeführten Untersuchungen zeigte sich, dass durch Zusatz von Übergangsmetallionen der Korrosionsschutz der Cr(III)-Passivierungsschicht verbessert werden kann. In dieser Arbeit wird der Einfluss der Zusammensetzung von Cr(III)-Passivierung mit Kobaltanteil auf die Bildung und die Struktur von Konversionsschichten auf verzinkten Substraten untersucht. Auf den verzinkten Stahl wurden Modelllösungen mit zwei verschiedenen Komplexbildnern, nämlich Fluorid und Oxalat, mit und ohne Kobalt aufgetragen. Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Rasterkraftmikroskopie zeigten Oberflächenmorphologien mit mikrostrukturellen Defekten. In Anwesenheit von Kobalt wurden die Schichten gleichmäßiger. Die elementare Zusammensetzung der Schichten wurde mit der Augerelektronenspektroskopie (AES) untersucht. Die Mengen an Cr und Co in den Beschichtungen wurden mit Hilfe der optischen Plasma-Emissionsspektroskopie (ICP-OES) bestimmt. Sowohl AES als auch ICP-OES zeigten Co-Gehalte in den Schichten. Mit Hilfe eines thermodynamischen Modells wurde die Konzentration von Cr(III)-, Zn(II)- und Co(II)-Spezies in der Behandlungslösung im pH-Bereich von 0,0 bis 14,0 und auch der minimale pH-Wert für die Abscheidung der Metallionen in der entsprechenden Lösung berechnet. Die Ergebnisse der Korrosionstests (Polarisationsmessung und elektrochemische Impedanzspektroskopie) legen nahe, dass die Bildung einer dichten Schicht für eine gute Korrosionsbeständigkeit entscheidend ist. Außerdem wurde der Bildungsmechanismus von Cr(VI) in den Schichten untersucht. Die Anwesenheit von Cr(VI) wurde mittels Spektrophotometrie nachgewiesen. Die Morphologie und Struktur der Filme wurden per REM beobachtet. Die Gesamtwassermenge in den Schichten wurde mittels Karl-Fischer-Titration gemessen. Es zeigte sich, dass die Morphologie des fluoridhaltigen Films mit einer hohen Dichte an Mikroporen die Wahrscheinlichkeit eines Wassereinschlusses erhöht. Dies führte zu einer Oxidation von Cr(III) zu Cr(VI) durch Sauerstoff in Gegenwart von Wasser bei erhöhten Temperaturen.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000368
Feldemissions-Rastersondenlithographie mittels Diamantspitzen zur Erzeugung von sub-10 nm Strukturen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xxiii, 141 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Die Strukturerzeugung im Einzelnanometerbereich stellt einen der kritischsten technologischen Aspekte der Nanofabrikation dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit soll ein Fowler-Nordheim Feldemissionsprozess am Spitzenapex einer diamanthaltigen Rastersonde genutzt werden, um in Molekularglasresistsystemen lithographisch nutzbare Reaktionen auszulösen. Dabei bieten aktive Cantilever die Möglichkeit von Detektion und Lithographie mit der gleichen Rastersonde und vielversprechende Möglichkeiten für eine gezielte Strukturierung im Bereich weniger Nanometer. Gleichzeitig hängt die Herstellung von zukünftigen Quantenbauteilen zu einem größeren Teil von der Qualität der Musterübertragung in ein Siliziumsubstrat ab. Daher ist ein weiterer Bestandteil der vorliegenden Dissertationsschrift die Einführung und Charakterisierung eines reaktiven Ionenätzprozesses bei kryogenen Temperaturen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit erfolgt erstmalig die Strukturierung von Calixarenresist mittels Feldemissions-Rastersondenlithographie (FE-SPL) durch die Verwendung von Diamantspitzen. Dafür wurden zunächst aktive Cantilever mit diamantbeschichteten Siliziumspitzen und einkristallinen Diamantspitzen hergestellt. Es konnte gezeigt werden, dass (i) die Elektronenemissionsstabilität und (ii) die mechanische Stabilität dieser Materialien besser ist als die der standardmäßig genutzten Siliziumspitzen. Auch nach langer Nutzungsdauer einer einzelnen Diamantspitze ist die Strukturerzeugung im Bereich von sub-10nm möglich. Die Zukunftsfähigkeit dieser Materialien im Rahmen einer FE-SPL-Anwendung ist somit signifikant. In Verbindung mit einem reaktiven Ionenätzprozess bei kryogenen Temperaturen (cRIE) erfolgt zudem die Charakterisierung eines Ätzprotokolls für den erfolgreichen Musterübertrag im Bereich von sub-10nm. Weiterhin werden herausfordernde Aspekte bezüglich der Anwendbarkeit, des Durchsatzes und des Strukturübertrages untersucht und durch geeignete Techniken gelöst. Eine neuartige Kombination aus direktem Laserschreiben (DLW) und FE-SPL verbindet Strukturgrößen im Mikro- und Nanometerbereich durch eine sogenannte Mix & Match Lithographie. Eine maskenlose und gleichzeitig großflächige Strukturerzeugung ist möglich, woraus sich wiederum höhere Durchsätze ergeben. Die breit gefächerten Einsatzmöglichkeiten von FE-SPL werden im Abschluss der vorliegenden Arbeit durch die erfolgreiche Herstellung von Lift-Off-Strukturen unterstrichen. In Verbindung mit cRIE ist die Erzeugung von neuartigen und technisch vielversprechenden Bauelementen im Einzelnanometerbereich möglich.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000321
Grundlegende Untersuchungen zum konstruktiven Aufbau von Fünfachs-Nanopositionier- und Nanomessmaschinen. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XXIV, 176 Seiten). - (Berichte aus dem Institut für Maschinen- und Gerätekonstruktion (IMGK) ; Band 37)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Die vorliegende Arbeit beinhaltet Realisierungsmöglichkeiten des konstruktiven Aufbaus von Fünfachs-Nanopositionier-und Nanomessmaschinen für die Messung und Fabrikation makroskopischer Objekte mit Nanometerpräzision. Mit zusätzlichen rotatorischen Freiheiten wird die Limitierung etablierter, überwiegend kartesisch operierender Nanopositionier-und Nanomessmaschinen (NPMM) hinsichtlich der Adressierbarkeit stark gekrümmter Objektgeometrien überwunden. Es werden modular variierte Maschinenkonzepte im Hinblick auf die Realisierung mehrachsiger Bewegungen und unter der Voraussetzung der Erweiterbarkeit kartesischer NPMMs systematisch entwickelt und auf der Grundlage eines Klassifizierungssystems evaluiert. Ein hohes Potential zeigen Varianten mit drei unabhängigen linearen Bewegungen des Objektes in Kombination mit zwei unabhängigen Rotationen des Tools um einen gemeinsamen Momentanpol, der dauerhaft mit dem Arbeitspunkt des Tools (TCP) und dem Abbepunkt der kartesischen NPMM übereinstimmt. Insbesondere die Rotation des Tools um die Hochachse der NPMM mittels Drehtisch in Kombination mit einer Rotation in der horizontalen xy-Ebene unter Verwendung eines Goniometers zeigen einen hohen Erfüllungsgrad. Im Rahmen experimenteller Untersuchungen wird ein derartiger Aufbau innerhalb einer NPMM erprobt, der die Rotationen eines Tools mit einer Masse < 2 kg gewährleistet. Eine asymmetrische Anordnung des Goniometers entlang dessen Hauptdrehachse erlaubt den Einsatz von Tools, deren Gestalt das Arbeitsvolumen des Goniometers überschreitet. Es sind Rotationsbereiche des Tools von 360˚ um die Hochachse der NPMM und Neigungen zur Hochachse von 90˚ möglich. Die Integration ultrapräziser Rotationseinheiten in die NPMM erfolgt unter Zuhilfenahme finite Elemente gestützter Modellbildung und daraus abgeleiteter Strukturoptimierung der Koppelstellen. Unter Anwendung von Laserinterferometern in Kombination mit einem geeigneten Retroreflektor im TCP werden Einflüsse der zusätzlichen rotatorischen Positioniersysteme, wie Verformungen und Positionierwiederholbarkeiten, in der NPMM in situ gemessen. Wie beispielhaft mit der Anwendung eines entwickelten Nanoimprinttools gezeigt, erlauben die erreichten Positioniereigenschaften eine Adressierung und Bearbeitung dreidimensionaler Körper mit stark gekrümmter Oberfläche. Ein entwickelter neuartiger Aufbau der Gesamtstruktur, bei dem für die kombinierte Messung der Positionierabweichungen Fabry-Pérot-Interferometer zur Anwendung kommen, gewährleistet den Einbezug der Rotationen in den geschlossenen Regelkreis, wodurch die Mess-und Bearbeitungsgenauigkeit erhöht und die Prozesszeit verkürzt werden. Die Interferometer erfassen die Positionierabweichungen gegenüber einem halbkugelförmigen Konkavspiegel, der mit dem metrologischen Rahmen der NPMM direkt verbunden ist. Abschließend werden Konstruktionsrichtlinien für die Entwicklung von Fünfachs-Nanopositionier-und Nanomessmaschinen zusammengefasst.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000376
Ein Beitrag zur Optimierung des Wissenstransfers in der Einzelfertigung. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XVI, 176 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Wissen entwickelt sich immer mehr zur wichtigsten Ressource der Unternehmen. Besonders in der Einzelfertigung stellt das Wissen erfahrener Mitarbeiter ein kritisches Erfolgspotenzial zum Erhalt der Wettbewerbsfähigkeit sowie zu Auf- und Ausbau von Wettbewerbsvorteilen dar. Bedingt durch die charakteristischen Eigenschaften der Einzelfertigung, wie wenig detaillierte Arbeitsvorgaben, große Arbeitsinhalte und eine hohe Komplexität von Produkten und Prozessen, ist ein umfangreiches Spezial- und Erfahrungswissen zur qualitäts- und zielgerichteten Durchführung der Arbeitshandlungen unerlässlich. Zum Erhalt dieser wichtigen Ressource in der Einzelfertigung und zur Reduzierung des Risikos des Wissensverlustes bei Ausscheiden erfahrener Mitarbeiter bedarf es der Etablierung effizienter Lösungen. Übliche Methoden zum Wissenstransfer sind hierzu jedoch aufgrund der charakteristischen Eigenschaften der Einzelfertigung sowie zumeist fehlender Betrachtung der komplexen Wissensstruktur erfahrener Mitarbeiter zur Regulation der Arbeitshandlungen in der Einzelfertigung nur bedingt geeignet. In der vorliegenden Arbeit wird daher eine Methode entwickelt, die es ermöglicht, die Wissensinhalte der komplexen Wissensstrukturen erfahrener Mitarbeiter zur erfolgreichen Handlungsdurchführung in der Einzelfertigung zu heben und auf junge Mitarbeiter zu übertragen. Hierzu wird zunächst, basierend auf arbeitspsychologischen Theorien zur Handlungsregulation, die Beziehung zwischen dem Wissen des erfahrenen Mitarbeiters und dessen Handeln im Arbeitsprozess herausgearbeitet. Ausgehend von diesen Erkenntnissen werden die Anforderungen an die Methode definiert sowie eine allgemeingültige Referenzmethode zum Einsatz in der Einzelfertigung entwickelt. Anschließend wird, basierend auf der Referenzmethode, eine, an den Einsatzbereich adaptierte, spezifische Methode in einem systematisch geleiteten partizipativen Verfahren mit Mitarbeitern der Dampfturbinenfertigung der Siemens AG am Standort Mülheim an der Ruhr erarbeitet und angewandt. Die multifaktorielle Wirksamkeit der entwickelten Methode sowohl für die anwendenden Mitarbeiter, den Anlernprozess und die Organisation als Ganzes durch die erfolgreiche Übertragung des Spezial- und Erfahrungswissens erfahrener Mitarbeiter konnte anhand der Ergebnisse der Vorversuche sowie durch Expertenbefragungen bestätigt werden.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000201
Dynamic nuclear polarization NMR fast field cycling study complex systems. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (117 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Die dynamische Kernpolarisation (DNP) ist eine Methode zur Erzielung eines außerordentlich hohen hyperpolarisierten Kernspinzustands, welche aufgrund der erhöhten Empfindlichkeit ein zusätzliches Potenzial für Kernspinresonanz (NMR) -Techniken bietet. Zudem ist die DNP- Methode sowohl für Anwendungen in niedrigen, als auch in hohen Magnetfeldern geeignet und ermöglicht dabei für eine Vielzahl von Messbedingungen und Messsystemen eine Verbesserung der Empfindlichkeit. In dieser Arbeit werden die bisherigen Ansätze zur Kombination der DNP-Methode mit der Fast-Field-Cycling (FFC) NMR-Relaxometrie weiterentwickelt, um die Molekulardynamik in komplexen Systemen zu untersuchen. Die zugehörigen Maßnahmen zur Verbesserung der Datenqualität und die ausführliche Datenanalyse werden ebenso vorgestellt, wie der theoretische Hintergrund der Methode. Anhand einer Vielzahl unterschiedlicher Systeme werden die verschiedenen Kombinationen von DNP-Effekten und Interaktionstypen, sowie verschiedene Dynamikmodelle vorgestellt. Die Verteilung der transversalen Relaxationszeit (T2) wird zum Kodieren entsprechender Messungen der longitudinalen Relaxationszeit (T1) und der T2- aufgelösten DNP-Verstärkungsmessungen verwendet. Außerdem wird das Hauptproblem von DNP-FFC-Messungen, welches mit der radikalinduzierter Relaxivität zusammenhängt, mithilfe eines neu entwickelten Differenzenansatzes (Extrapolation) gelöst. Als ein Modellsystem für komplexe Systeme wird ein Blockcopolymer bestehend aus Polystyrol und Polybutadien untersucht, welches sich durch unterschiedliche Dynamiken, Relaxationseigenschaften und Polymer-Lösungsmittel-Wechselwirkungen der verschiedenen Blöcke auszeichnet. Es wird gezeigt, dass für in organischen Lösungsmitteln mit stabilen organischen Radikalen wie TEMPO und BDPA gelöste Blockcopolymere eine Kombination aus Overhauser-Effekt und Festkörper-DNP-Effekt mit einem bemerkenswerten Verstärkungsfaktor vorliegt. In einem nächsten Schritt wird die DNP-FFC-Methode auf einen Satz verschiedener schwerer Rohöle angewendet, die sich in Viskosität, Zusammensetzung und der Menge an freien Radikalen und Vanadylkomplexen unterscheiden. Die Verwendung eines fortschrittlichen Festkörper-DNP-Effekt-Modells liefert Informationen über die Kopplungsstärke und das relative Verhältnis von gekoppelten Elektronen und Kernspins. Das neue Potenzial der Methode wird anhand der Untersuchung von X-Kernsystemen wie 7Li, 13C und 2H demonstriert. Durch die Verwendung der DNP-Methode ist es erstmals möglich, die Relaxationseigenschaften von 13C bei ihrer natürlichen Konzentration in Flüssigkeiten zu untersuchen. Zusammenfassend präsentiert diese Arbeit fortschrittliche Entwicklungen und Anwendungen einer neuartigen DNP-FFC-Methode zur Untersuchung der Molekulardynamik und der Merkmale der Elektron-Kern-Wechselwirkung in einer Vielzahl komplexer Systeme, die an Beispielen von Polymeren, Lösungen, porösen Medien und Mehrkomponentenflüssigkeiten vorgestellt werden. Die meisten der in der vorliegenden Arbeit zum ersten Mal untersuchten Systeme wurden zur Entwicklung der kombinierten Analyse verwendet, einschließlich konventioneller Relaxationsdispersions- und DNP-Ansätze, die es ermöglichen, einzigartige detaillierte Informationen über Dynamik und Elektron-Kern-Wechselwirkungen zu erhalten.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000344
Graphen - epitaktisches Wachstum, Charakterisierung und nicht-klassische elektrische Bauelementekonzepte. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (163 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
In der vorliegenden Dissertation wurden die Schwerpunkte des Wachstums auf semi-isolierendem 6H-SiC, der Schicht- als auch der Bauelementecharakterisierung auf Basis von epitaktischem Graphen behandelt. Die Schichten wurden mittels REM, AFM, LEED, XPS und ARPES untersucht. Anhand von REM Aufnahmen wurde durch einen neuartigen Ansatz die Qualität der Schichten über die Bildentropie mit den Wachstumsparametern korreliert. Für die Bestimmung der Schichtdicke mit Hilfe von XPS wurden (a-)symmetrische Fit-Funktionen und ihr Fehler bei der Dickenbestimmung betrachtet. Der zweite Schwerpunkt befasst sich mit der Charakterisierung der hergestellten Schichten durch Raman- und FTIR-Spektroskopie. Die Einflüsse von Verspannung, Fermi-Niveau und Lagenzahl auf das Raman-Spektrum des Graphen wurden klassifiziert und quantifiziert. Uniaxiale konnte von biaxialer Dehnung anhand des Unterschieds in der G/2D-Dispersion unterschieden werden, die Asymmetrie der G-Mode wird dabei maßgeblich von uniaxialer Dehnung, der Lage des Fermi-Niveaus als auch durch Transferdotierung bei Anwesenheit von Adsorbaten beeinflusst. Zunehmende Lagenzahl verursachte eine Blauverschiebung der 2D-Mode bei zunehmender Halbwertbreite. Mittels FTIR wurden Änderung des Reststrahlenbands des SiCs in Abhängigkeit des Wachstums durch Anregung eines Oberflächenplasmon-Polaritons im Graphen untersucht. Eine Auswertemethode wurde entwickelt, um die sich im Divisionsspektrum der Reflektivitäten ausbildende Fano-Resonanz zu beschreiben. Die Intensität der resultierenden Fano-Resonanz wird dabei maßgeblich von der Verschiebung der Modell-Oszillatoren zueinander beeinflusst. Der dritte Schwerpunkt befasst sich mit der Strukturierung und Charakterisierung von vollständig aus Graphen bestehenden, Three Terminal Junctions (TTJ) und Side-Gate-Transistoren (SG-FET). Für die Vermessung kleinster Strukturbreiten anhand von REM-Aufnahmen wurden Methoden zur Schwingungskorrektur und der Breitenbestimmung nahe/unterhalb der Auflösungsgrenze des REMs hergeleitet. Es konnte gezeigt werden, dass TTJs einen Gleichrichtungseffekt mit hoher Gleichrichtungseffizienz aufweisen. Des Weiteren wurden die auftretenden Stromverstärkungseffekte untersucht. Die realisierten SG-FETs zeigen vergleichbar gute Eigenschaften wie konventionelle Top-Gate-Transistoren auf bei Minimierung parasitärer Einflüsse.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000335
Brain network dynamics in deviance response and auditory perception. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xi, 117 Seiten, Seite x-xxvi)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020
Neuronale Reaktionen auf plötzliche Veränderungen des sensorischen Inputs können in vielen Teilen der sensorischen Bahnen auf verschiedenen Organisationsebenen beobachtet werden. So können beispielsweise Abweichungen, die die Regelmäßigkeit auf verschiedenen Abstraktionsebenen verletzen, als einfache Ein-/Aus-Reaktionen einzelner Neuronen oder als kumulative Reaktionen neuronaler Populationen beobachtet werden. Aufgrund des relativ einheitlichen und selbstähnlichen Verdrahtungsmuster im Kortex scheint es unwahrscheinlich, dass die verschiedenen kortikalen Reaktionen, die unterschiedliche Funktionalitäten unterstützen (z.B. Lückenerkennung, Chunking, etc.), jeweils auf spezialisierten kortikalen Verschaltungsmustern beruhen. Darüber hinaus sprechen reziproke Verdrahtungsmuster (mit heterogenen Kombinationen von exzitatorischen und inhibitorischen Verbindungen) im Kortex für ein generisches Prinzip zur Erkennung von Abweichungen. Das vorgeschlagene generische Prinzip der Abweichungserkennung unterteilt die Erzeugung der Abweichungsreaktion in zwei Funktionsschritte: Regularitätsbildung und Änderungserkennung. Das Prinzip legt nahe, dass die im Kortex beobachteten Reaktionen, wie die kortikalen Ein/Aus-Antworten, die kortikale Auslassungsreaktion (OSR) und die Mismatch-Negativität (MMN), als Änderungsreaktionen auf verschiedenen Abstraktionsebenen betrachtet werden können. Das Netzwerkmodell, das auf diesem Prinzip basiert, reproduziert mehrere experimentell beobachtete Befunde, zu denen die unterschiedlichen zeitlichen Profile der Ein/Aus-Antworten, die lineare Beziehung zwischen OSR-Latenz und Input Stimulus Onset Asynchrony (SOA) und die langsamen und schnellen Reaktionen im Sequenz-MMN-Paradigma gehören. In Bezug auf die Erkennung von Veränderungen deuten die Simulationsergebnisse darauf hin, dass für das Auftreten von Veränderungsdetektoren ein Disinhibitionsmechanismus erforderlich ist. Eine Analyse der Verbindungsstärken im Netzwerk deutet weiterhin auf einen unterstützenden Effekt der synaptischen Anpassung und einen destruktiven Effekt von N-Methyl-D-Aspartat-Rezeptor- (NMDA-r)-Antagonisten auf die Änderungserkennung hin. In Bezug auf die Regularitätsbildung deuten die Simulationsergebnisse auf den Notwendigkeit für ein raumcodierenden Schema, eine größere Zeitkonstante der hemmenden Population und kurzfristige Plastizität hin, um eine stetige neuronale Repräsentation der Regularität zu unterstützen. Für die experimentelle Validierung können wir mehrere Vorhersagen aus dem Modell ableiten. Erstens sollten die verschiedenen kortikalen Abweichungsreaktionen ähnliche laminare Profile aufweisen, insbesondere bzgl. der Aktivität der inhibitorischen Neuronen, in denen die Änderungserkennung stattfindet. Zweitens würden die NMDA-r-Antagonisten im Allgemeinen die kortikale Aus-Reaktion, die kortikale OSR und die MMN dämpfen. Drittens könnte es unterschiedliche räumliche Verteilungen der Änderungserkennung und Regularitätsbildung geben, da die beiden Funktionen aus unterschiedlichen Netzwerkeigenschaften wie Zeitkonstanten und Verbindungsmustern entstehen. Diese Arbeit bietet einen neuen Blickwinkel auf die neuronalen Mechanismen, die der Detektion von Abweichungen zugrunde liegen. Zukünftige Forschungsthemen, wie der Aufmerksamkeitsmechanismus in der Wahrnehmung, die funktionelle Rolle verschiedener Arten von hemmenden Neuronen sowie höhere kognitive Funktionen wie Spracherwerb und -verständnis, können auf der aktuellen Implementierung des Modells basieren.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000120