Studienabschlussarbeiten

Diese Bachelorarbeit beschreibt den Aufbau und die Inbetriebnahme einer Probenheizung für Temperaturen bis zu 2300 K. Diese soll für die Präparation von Proben und von STM-Spitzen eingesetzt werden, um anschließend eine atomar auflösende Oberflächenuntersuchung mittels eines Rastertunnelmikroskops durchzuführen. Die Heizung basiert auf dem Prinzip des Elektronenstoßes. Durch thermische Emission werden freie Elektronen erzeugt und anschliessend durch eine Hochspannung beschleunigt. Die Proben- und Spitzenhalterung wird durch den entsprechenden Elektronenstoß erhitzt. Die Funktionsweise, sowie die Auswahl der Materialien als auch die Funktionsprüfung der Apparatur anhand der Glühfadenpyrometrie wird beschrieben. Weiterhin werden die Messergebnisse der Funktionsprüfung dargestellt und ausgewertet. Es wird neben der erreichten Temperatur und deren Relation zur Heizleistung und auf die Zeitdauer bis zum thermischen Gleichgewicht eingegangen. Die Zuverlässigkeit der Heizung wird bewertet.

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit gerichteter Schallabstrahlung mehrerer Lautsprecher. Unter dem Sammelbegriff Beamforming existiert eine Vielzahl an Verfahren, die eine mathematische Beschreibung für diese Aufgabe liefern. Nach der Darstellung zweier bereits existierender Ansätze, das Delay and Sum Beamforming und das Convex Optimization Beamforming, wird in dieser Arbeit eine weitere Methode untersucht, die auf der Wellenfeldsynthese beruht. Die Wellenfeldsynthese ist eine Theorie zur Synthese beliebig komplexer Schalldruckfelder. Die größtmögliche erreichbare Richtwirkung der Beamformingverfahren wird verglichen. Bei der Übersetzung der Wellenfeldsynthese Theorie in einen MATLAB Code treten numerische Instabilitäten auf, die wahlweise durch eine analytische Bedingung oder durch eine numerische Funktion verhindert werden. Es wird die Ansteuerfunktion der Lautsprecher berechnet und deren Robustheit untersucht. Das Wellenfeldsynthese Beamforming erreicht mit dem getesteten Array eine bessere Richtwirkung als das Delay and Sum Beamforming, bleibt allerdings hinter dem Convex Optimization Beamforming zurück. Die Arbeit entstand am Fraunhofer Institut für digitale Medientechnologie.

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Anwendung von Rheologie in Kombination mit magnetischer Kernresonanz (Nuclear Magnetic Resonance, NMR). Es wurde die Proton-Relaxation für Poly(acrylamid) (PAA) und cis-Poly(isopren-1,4) verschiedener Kettenlängen unter Scherung in einem 300MHz-Spektrometer gemessen, dabei konnte ein Zusammenhang zwischen Scherung und Relaxation beobachtet werden. Die NMR und ihre quantenmechanischen Grundlagen werden diskutiert, es werden grundsätzliche Methoden der Rheologie beschrieben und der Zusammenhang der Polmerdynamik nach Rouse und Doi/Edwards mit NMR-Relaxation erläutert. Im experimentellen Teil werden die Ergebnisse präsentiert und diskutiert, aufgenommen wurde T2-Relaxation für PAA in Anlehnung an Callaghan und Gil (2000), sowie T1 und T2 von Polyisopren über Scherung und Temperatur.

Untersuchungen zeigten, dass dünne Al2O3-Schichten sehr gute Passivierungsqualitäten auf p-typ Oberflächen besitzen. In dieser Arbeit wurde ein ALD-Prozess in einer MOCVD-Anlage realisiert und Al2O3 auf verschiedenen Substraten abgeschieden. Diese Schichten wurden hinsichtlich ihrer Wachstumsgeschwindigkeit, ihrer Homogenität, ihren optischen Eigenschaften, ihrer Zusammensetzung und ihrer Ladungsträgerlebensdauer charakterisiert. Die Ergebnisse zeigten eine hohe Übereinstimmung mit Werten aus der Literatur. Mittels UV/VIS-Spektroskopie wurden Transmissionen von über 95% (50 nm Al2O3 auf Glas) und Reflexionen von rund 10% (30 nm Al2O3 auf Silizium) ermittelt. Die Untersuchungen der Zusammensetzung mittels FTIR- und XPS-Messungen ergaben ein stöchiometrisches Verhältnis der Schicht und zeigten die Veränderung des Al2O3 durch die Temperung. Lebensdauermessungen, mit denen eine Aussage über die Passivierungsqualität getroffen werden kann, zeigten eine Steigerung von 1 mys (Substrat) auf knapp 400 mys (30 nm Al2O3) hin zu rund 1200 mys (30 nm Al2O3 mit Temperung). Die Effekte der Passivierung auf den Wirkungsgrad einer Solarzelle wurden abschließend durch Simulationen aufgezeigt.

In dieser Bachelorarbeit werden die Goos-Hänchen-Verschiebung und das Fresnel-Filtern aus der Wellendynamik eines Gauß-Strahls bei Reflexion nahe des Grenzwinkels der Totalreflexion an gekrümmten Grenzflächen extrahiert. Als Grenzflächen werden dielektrische Scheiben betrachtet. Es wird dabei zwischen konkaver und konvexer Krümmung unterschieden. Der Einfluss von Brechzahl und Krümmungsradius der Grenzflächen sowie linearer Polarisation des Gauß-Strahls werden untersucht. Ein Vergleich der Effekte an der ebenen Grenzfläche wird durchgeführt. Die Berechnungen für die Wellendynamik erfolgen mit dem FDTD-Simulationsoftwarepaket "MEEP". Es wird gezeigt, dass die Goos-Hänchen-Verschiebung und das Fresnel-Filtern deutlich von Art und Stärke der Krümmung der Grenzflächen abhängen. Darüber hinaus werden diese beiden Effekte stark von p-Polarisation des Gauß-Strahls beeinflusst. Ein Vergleich mit analytischen Ergebnissen bestätigt die Berechnungen.