Optische Mikrokavitäten mit Quellen und Kopplung : eine Beschreibung im Strahlenbild durch inhomogene Anfangsbedingungen. - Ilmenau. - 120 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Diese Arbeit beschäftigt sich mit den optischen Mikroresonatoren Lima¸con und Shortegg im Rahmen inhomogener Anfangsbedingungen und deren Auswirkungen auf das Fernfeld. Hierfür werden Quellen innerhalb der Kavität sowie auf der Berandung untersucht. Neben den Auswirkungen auf das stationäre, durch die instabile Mannigfaltigkeit geprägte Regime wird auch das Verhalten des transienten Regimes detailliert betrachtet. Für die Berechnungen wird eine Modellierung im Strahlenbild zu Grunde gelegt. Es wird gezeigt, dass die Ausbildung der instabilen Mannigfaltigkeit in starker Abhängigkeit zu dem relativen Anteil an Anfangsbedingungen außerhalb der refraktiven Region steht. Hierdurch wird auch die geringere Effizienz der direktionalen Abstrahlung des Shorteggs gegenüber der des Lima¸cons erklärt. Mittels Bestimmung der Strahlendichte kann die Existenz von Brennpunkten im Lima¸con festgestellt und deren starken Einfluss auf das transiente Regime begründet werden. Zur Analyse des Phasenraums wird die Position einer lokal begrenzten Quellenzone variiert. Dadurch wird gezeigt, dass die unterschiedliche Bevölkerung der invarianten, instabilen Mannigfaltigkeit zu Abweichungen von der bekannten Abstrahlcharakteristik des Fernfelds im stationären Regime führen kann und sogar instabile, periodische Orbits entstehen können. Es wird Bezug genommen zu Ergebnissen aus Wellensimulationen gekoppelter Lima¸cons in der Literatur, welche eine vom Kopplungsabstand abhängige Inversion des Fernfelds aufweisen. Diese Problemstellung der Kopplung mehrerer Resonatoren wird im Rahmen des Strahlenbilds diskutiert und mögliche Erklärungsansätze für die bisher nicht verstandene Inversion aufgeführt.
NMR-Relaxationsspektroskopie deuterierter Flüssigkeiten in porösen Medien. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Das Ziel der vorliegenden Bachelorarbeit ist die Aufnahme von NMR-Relaxationsmessungen deuterierter Flüssigkeiten in porösen Medien, um Aussagen über die Moleküldynamik unterschiedlicher Flüssigkeitsmoleküle an einer Materialoberfläche zu erlangen und des Weiteren ein Vergleich mit Messungen undeuterierter Proben vorzunehmen. Für die Versuchsdurchführung wurden Proben mit dem mesoporösen Glas Vycor und den deuterierten Flüssigkeiten: schweres Wasser, Aceton-d6, Ethanol-d6, Toluen-d8, Cyclohexan-d12 und Nonan-d20 angefertigt. Die Messungen der longitudinalen und transversalen Relaxationszeiten T1, T2 sowie dem Selbstdiffusionskoeffizienten D wurden im Hochfeld (HF) bei einer Magnetfeldstärke von 7 T bzw. einer Deuteronenfrequenz von 46 MHz durchgeführt. Zudem wurde die Frequenzabhängigkeit der longitudinalen Relaxationszeit T1() deuterierter Flüssigkeiten in Vycor mittels Fast-Field-Cycling-Messungen (FFC) aufgenommen. Bei der Interpretation der Messdaten deuterierter Proben können intermolekulare Wechselwirkungen vernachlässigt werden. Die T1 Dispersion deuterierter Proben zeigt im Gegensatz zu undeuterierten Proben keinen deutlichen Unterschied zwischen polaren und unpolaren Flüssigkeiten. Und als Ergebnis der FFC-Messungen ist somit nur ein geringer Einfluss intramolekularer Wechselwirkungen auf die Dispersion anzunehmen. Zur weiteren Interpretation der Daten wurde das RMTD-Modell ("Reorientation Mediated by Translational Diffusion") angenommen und eine Aufenthalts- und Sprungzeit ermittelt. Die HF-Messungen zeigen einen dominierenden Einfluss der Geometrie des porösen Mediums auf die Mobilitätseinschränkung der Flüssigkeitsmoleküle, sowie einen linearen Trend der Reorientierung der Moleküle an der Oberfläche mit dem Dipolmoment.
Vorbereitung eines 4m-Radioteleskops zur Vermessung der Verteilung des neutralen atomaren Wasserstoffes in der Milchstraßenscheibe. - Ilmenau. - 53 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Das Radioobservatorium Effelsberg des Max-Planck-Instituts für Radioastronomie ist seit einigen Jahren im Besitz einer ehemaligen Kopfstation für das analoge Fernsehen. Diese wurde zu einem voll funktionsfähigen Radioteleskop aufgebaut, welches besonders als Schulungs- und Ausbildungsteleskop dienen soll. Im Zuge dieser Arbeit wurde die existierende Software des Teleskops so erweitert, dass Spektroskopie-Messungen der so genannten HI-Linie ("H-eins-Linie") möglich und auswertbar wurden. Zum Testen der Software wurde ein ausgewählter Bereich der Milchstraßenscheibe vermessen.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2021
Das Ziel dieser Arbeit bestand in der Untersuchung des Zusammenwirkens zwischen den ionischen Flüssigkeiten EMIm[Tf2N] beziehungsweise BMP[Tf2N], in welche jeweils das Salz Na[Tf2N] in verschiedenen Konzentrationen gegeben wurde. Unter Zuhilfenahme von winkelaufgelöster Photoelektronenspektroskopie wurden verschiedene Schichttiefen untersucht. Eine eindeutige Abhängigkeit der Resultate von den verwendeten Kationen (EMIm oder BMP) konnte nachgewiesen werden. Die geschichtete Anordnung des Natrium-Ions scheint in BMP[Tf2N] einem systematischeren Verlauf zu folgen als in EMIm[Tf2N]. Auch die Verteilung der Kat- und Anionen der ionischen Flüssigkeit hängt empfindlich vom Zusammenspiel von Na[Tf2N] und EMIm[Tf2N] beziehungsweise BMP[Tf2N] ab und spiegelt die Komplexität derartiger Systeme wieder.
Entwicklung eines Testaufbaus und Implementierung eines Algorithmus zur Auswertung von Distanzmessungen für ein 3D-Weltraum-LIDAR-System basierend auf Single-Photon-Detektion. - Ilmenau. - 60 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Die Firma Jena-Optronik entwickelt ein miniaturisiertes LIDAR-System für Weltraumanwendungen, welches das Annähern und Andocken von Flugkörpern ermöglichen soll. Dabei basiert die Erkennung von abgestrahlten und an Zielobjekten reflektierten Laserpulsen erstmals auf einer Single-Photon-Detektion. Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Ziel verfolgt, einen vereinfachten Modellaufbau des LIDAR-Systems zu errichten, der in der Lage ist, Objekte zu detektieren und Distanzmessungen durchzuführen. Mithilfe eines groben Testaufbaus gelang die Aufnahme erster Messdaten. Die Verarbeitung und die Ermittlung von Distanzwerten wurden durch die Entwicklung eines Auswerteprogramms ermöglicht. In der Folge konnten durch weitergehende Messreihen diverse Parameter des Versuchsaufbaus sowie der Messungen untersucht und der Versuch unternommen werden, diese zu optimieren. Dabei ließ sich ein bis dahin unbekannter Effekt feststellen, der die Distanzmessungen des LIDAR-Systems maßgeblich beeinflusste und deshalb weitergehend analysiert wurde. Im Rahmen dieser Versuchsreihen konnte jener Effekt charakterisiert werden und es wurde die Grundlage für auf dieser Arbeit aufbauende Untersuchungen geschaffen. Die finalen Messreihen zeigten schließlich, dass es in dieser Bachelorarbeit erfolgreich gelang, einen Testaufbau des miniaturisierten LIDARs zu errichten und damit verlässliche Detektionen vorzunehmen.
Konzentrationsbestimmung volatiler Anästhetika mittels MEMS-gefertigter Wärmeleitfähigkeitsmesszellen. - Ilmenau. - 64 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Die zentrale Themenstellung der vorliegenden Abschlussarbeit liegt in der Konzentrationsbestimmung gasförmiger Substanzen durch mikromechanisch gefertigte Wärmeleitfähigkeitsmesszellen. Im Kontext der Entwicklung moderner Anästhesiegeräte soll ein neuartiges Messprinzip basierend auf der zuvor genannten Methode umgesetzt und untersucht werden, das die Konzentrationsmessung volatiler Anästhetika anhand deren im Vergleich zu herkömmlichen Trägergasen verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten erlaubt. Während in vorangegangenen Untersuchungen die Eignung und Umsetzbarkeit des Messprinzips demonstriert wurde, soll dieses nun für die aktuelle, noch unerprobte Hardware realisiert werden. Dabei werden der grundlegende Messeffekt detailliert in Theorie und Experiment untersucht, sowie einige noch ungeklärte Aspekte beleuchtet. Anschließend gilt es, aus den Messergebnissen einen analytischen Zusammenhang zwischen den zentralen Messgrößen und der Anästhesiegaskonzentration zu generieren. Mit dem somit gewonnenen sensorischen Funktionsmuster kann dessen Genauigkeit sowie die Reproduzierbarkeit der Messung ergründet werden. Einen wesentlichen Bestandteil der Arbeit bildet die anschließende Untersuchung zweier strömungsmechanischer Effekte, die im Kontext der Anästhesiegeräte bedeutsam sind. Anhand des Funktionsmusters können die Auswirkungen dieser Phänomene für die zu entwickelnde Sensorik quantitativ abgeschätzt werden.
Analyse und Charakterisierung von Membranen zur Druckaufrechterhaltung bei unterbrochener maschineller Beatmung. - Ilmenau. - 79 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Ein wichtiger Parameter bei der modernen maschinellen Beatmung ist der positive endexspiratorische Druck (PEEP), welcher nach einer Exspiration (Ausatmung) in der Lunge vorherrscht und für die Aufrechterhaltung der funktionalen Residualkapazität verantwortlich ist. Wird das Beatmungsgerät vom Patienten diskonnektiert, kann dieser Druck nicht zuverlässig gehalten werden. Aktuelle Vorgehen stellen keine befriedigende Lösung dar. Diese Arbeit zeigt, dass eine mögliche Lösung im Einsatz einer Membran liegt. In einer Voruntersuchung werden verschiedene Typen von Membranen eingeordnet und auf ihre Eignung untersucht. Die Analyse und Charakterisierung erfolgen dabei über die Aufnahme der Druck-Durchfluss-Charakteristika und geometrischen Faktoren. Auf Grundlage der Ergebnisse der Vorversuche und theoretischen Betrachtungen zum Bewegungsverhalten nachgiebiger Strukturen aus Silikon wird einer der Membrantypen zur genaueren Untersuchung ausgewählt. Es erfolgt eine qualitative Betrachtung des pneumatischen Verhaltens der Membranen dieses Typs. Die physikalischen Prinzipien der dazu verwendeten Messgeräte werden in den Grundlagen beschrieben. Mithilfe einer statistischen Versuchsauswertung, deren theoretische Grundlagen anfangs dargelegt werden, wird anschließend der Einfluss von geometrischen Faktoren auf die die Druck-Durchfluss-Charakteristik beschreibenden Zielgrößen durch einen funktionalen Zusammenhang geschätzt. Es erfolgt eine Optimierung zum Erreichen im Vorhinein festgelegter Anforderungen. Die statistische Aussagekraft der Ergebnisse wird bewertet.
Analyse von leistungsabhängigen zeitaufgelösten Photolumineszenz-Messungen mittels gekoppelter Ratengleichungen. - Ilmenau. - 82 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Die Analyse der Ladungsträgerrekombinationsdynamik und die Bestimmung der Lebensdauern der Minoritätsladungsträgern von Halbleitermaterialien durch Photolumineszenz-Messungen ist entscheidend für verschiedenste elektronische und optoelektronischen Anwendungen. Im Allgemeinen wird die Analyse der erhaltenen Messdaten durch Lokalisierungsprozesse im Material verkompliziert. Im Rahmen dieser Arbeit konnte eine Analysemethodik zur Auswertung leistungsabhängiger zeitaufgelöster Photolumineszenz-Messungen mittels gekoppelter Ratengleichungen eingeführt werden, welche den Einfluss lokalisierter Störstellen im Material berücksichtigt. Die Methodik konnte an mehreren Proben getestet werden, wobei die durchgeführten Anpassungen der aufgenommenen Leistungsreihen zufriedenstellende Ergebnisse lieferten. Durch das Modell konnte zudem verdeutlicht werden, dass selbst bei hohen Anregungen einer Probe der Einfluss der lokalisierten flachen Störstellen auf die Photolumineszenz nicht vernachlässigbar ist. Weiterhin konnte das Ratengleichungsmodell durch zwei unabhängige Messungen validiert werden.
Measuring the voice coil temperature of electrodynamic speakers with the HF method according to Anazawa. - Ilmenau : Universitätsbibliothek. - 1 Online-Ressource (89 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2021
Von modernen Lautsprechern wird erwartet, dass sie klein und leicht sind und dennoch hohe Klangqualität und Pegel liefern. Hohe Pegel können zu einem thermischen Versagen des Lautsprechers führen, was die Verwendung eines thermischen Limiters erforderlich macht. Um den thermischen Sicherheitsspielraum des Limiters zu minimieren und den Schallpegel zu maximieren, muss die Schwingspulentemperatur während der Wiedergabe gemessen werden. Die Schwingspulentemperatur kann durch die Beziehung zwischen Temperatur und Gleichstromwiderstand gemessen werden (etablierte DC-Methode). Die von Gautama und Anazawa eingeführte Hochfrequenz-Methode (HF-Methode) verwendet stattdessen die Beziehung zwischen Temperatur und Impedanz bei einer Ultraschallfrequenz. Dies ermöglicht ein geringeres Rauschen und eine höhere Bandbreite im Vergleich zur DC-Methode, was in dieser Arbeit durch Theorie und Experiment verifiziert wird. Neben der Schwingspulentemperatur hängt die HF-Impedanz von der Auslenkung und der Oberflächentemperatur der Polplatten ab. Diese Abhängigkeiten werden an einem Mikrolautsprecher gemessen und modelliert. Schließlich werden DC- und HF-Methode mit verschiedenen Audiosignalen verglichen und eine gute Übereinstimmung festgestellt. Die Anforderungen an die Messung der Schwingspulentemperatur können sowohl mit der DC- als auch mit der HF-Methode erfüllt werden. Die HF-Methode lässt sich möglicherweise besser mit einer aktiven Auslenkungs-Stabilisierung verbinden, ist jedoch komplexer als die DC-Methode. Zusätzlich ermöglicht die HF-Methode die Oberflächentemperatur der Polplatten zu messen. Obwohl die Oberflächentemperatur der Polplatten durch hochfrequente Audiosignale mittels Induktionserwärmung beeinflusst wird, könnte die Polplatten-Temperatur zur besseren Initialisierung prädiktiver Wärmemodelle verwendet werden. In Zukunft dürfte die Kombination von prädiktiven Wärmemodellen und Temperaturmessung das Risiko eines thermischen Versagens verringern und gleichzeitig den maximalen Schalldruckpegel erhöhen.
https://doi.org/10.22032/dbt.49008
Energieflussdichte im Fernfeld einer Anordnung aus optischen Mikroresonatoren. - Ilmenau. - 44 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020
Es wurde eine Anordnung aus zwei optischen Resonatoren in Form zweier identischer Pascalscher Schnecken hinsichtlich der Verteilung der abgestrahlten Energieflussdichte, des Kopplungsverhaltens zwischen den Resonatoren abhängig von Abstand und Orientierung der Resonatoren zueinander sowie von der resonanten Mode der Lichtquelle im ersten Resonator untersucht. Es zeigten sich abhängig vom Abstand periodische Schwankungen im Energieflussdicheprofil und der Kopplungsstärke, deren Periode annähernd proportional zur verwendeten Wellenlänge war.