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Erstellt: Tue, 11 Aug 2020 23:12:05 +0200 in 0.0548 sec


Fern, Florian;
Metrologie in fünfachsigen Nanomess- und Nanopositioniermaschinen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (VIII, 120 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die vorliegende Arbeit stellt ein neuartiges Konzept für eine fünfachsige Nanomessmaschine zur Messung von Formabweichungen auf stark gekrümmten Asphären oder Freiform-Flächen vor. Bis zu einem Anstieg von bis zu 60˚ der Messobjektoberfläche kann der Sensor orthogonal zu dieser ausgerichtet werden. Unter vollständiger Einhaltung des Abbe-Komparatorprinzips wird das Messobjekt translatorisch in einem Bereich von 25mm 25mm 5mm relativ zu dem um zwei Rotationsachsen drehbaren Sensor bewegt. Die Messachsen der translatorischen Positionsmessung schneiden sich im so genannten Abbe-Punkt. Dieser Abbe-Punkt ist gleichzeitig auch der Antastpunkt des Sensors und der konstante Momentanpol der beiden Rotationsachsen zur Sensorrotation, die sich rechtwinklig in dem Abbe-Punkt schneiden. Zur Bestimmung der zufälligen und systematischen Positionsabweichungen des Sensors in Folge seiner Rotation wird ein Referenzmesssystem vorgestellt. Dieses besteht aus drei fest mit dem Sensor verbundenen, kartesisch angeordneten Fabry-Pérot-Interferometern, die kontinuierlich den Abstand des Sensors zu der Innenfläche einer Referenzhemisphäre messen. Die Messstrahlen der Fabry-Pérot-Interferometer schneiden sich dabei virtuell im Abbe-Punkt. Um die Formabweichung dieser Referenzhemisphäre zu bestimmen, wird ein in-situ-Kalibrierverfahren beschrieben, das die Bestimmung der Formabweichung mit den im System vorhanden Sensoren im Einbauzustand erlaubt. Dazu wird der Sensor durch einen Kugelreflektor im Abbe-Punkt (Kugellinse n=2) ersetzt. Dessen Positionsabweichung wird während der Rotation gemessen und zur Bestimmung der Formabweichung der Referenzhemisphäre genutzt. Basierend auf diesen Erkenntnissen wurde ein Prototyp des vorgestellten Konzepts aufgebaut und die Funktion des Referenzmesssystems verifiziert. Über einen großen translatorischen Verschiebungsbereich von 80 [my]m, kann die Verschiebung des Antastpunktes mit Hilfe des Referenzmesssystems auf +-200nm erfasst werden. Eine Wiederholungsmessung zwischen zwei Stellungen des Rotationssystems zeigte, dass die Antastpunktposition mit einer maximalen Abweichung von 27nm bestimmt werden kann. Die ausführliche theoretische Messunsicherheitsbetrachtung auf Grundlage von sechs Untermodellen ergibt eine Messunsicherheit für die Bestimmung des Antastpunktes von maximal 18nm p = 68%.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045605
Ortlepp, Ingo;
Mikrointerferometer auf Basis von interferenzoptischen Stehende-Welle-Sensoren. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xi, 161 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Seit dem Michelson-Morley-Experiment im Jahr 1887 werden Interferometer erfolgreich in Forschung und Industrie für verschiedenste Aufgaben eingesetzt. Laserinterferometer sind heute hochentwickelte und enorm leistungsfähige Geräte mit beachtlichen Parametern hinsichtlich Messauflösung und Messunsicherheit. Diese Leistungsfähigkeit jedoch beruht auf einem äußerst komplexen Aufbau mit einer großen Anzahl optischer Präzisionskomponenten, weshalb klassische Laserinterferometer kostenintensive Messmittel nahezu ausschließlich für Aufgaben der Präzisionsmesstechnik mit höchsten Anforderungen darstellen. Gemeinsam mit der begrenzten Miniaturisierbarkeit von diskret aufgebauten Interferometern resultiert daraus eine Einschränkung der möglichen Einsatzgebiete. Das Stehende-Welle-Interferometer stellt einen neuen Interferometeransatz dar, mit dem die genannten Einschränkungen überwunden werden können. Das Konzept basiert auf einer optischen stehenden Welle, welche im Raum vor einem Spiegel bei senkrechter Reflexion eines Laserstrahls in sich selbst entsteht. Die Intensitätsminima und -maxima der stehenden Welle sind räumlich an den Spiegel gekoppelt und können mit einem dünnen, transparenten Photosensor detektiert werden. Eine Zählung der den Sensor bei einer Spiegelverschiebung durchlaufenden Extrema ermöglicht bei bekannter Wellenlänge der Laserquelle eine Bestimmung des Verschiebewegs des Spiegels. Da sich der genannte Sensor im optischen Strahlengang befindet, beeinflusst dieser direkt die stehende Welle. Für den Sensor existieren daher besondere Anforderungen hinsichtlich dessen Dicke, Transparenz, Reflexionsgrad und Ebenheit. Im Rahmen dieser Arbeit werden entsprechende Stehende-Welle-Sensoren für hochdynamische Messungen und verschiedene optische Aufbauten entwickelt und untersucht. Die Sensoren basieren auf kommerziellen SOI-Wafern und können mit üblichen Halbleitertechnologien hergestellt werden. Bei der Entwicklung liegen die Schwerpunkte auf einer hohen Grenzfrequenz, auf der Entspiegelung der Sensoren und auf Verfahren zur mechanischen Stabilisierung der äußerst dünnen photoaktiven Schicht. Die elektrischen, optischen und elektrooptischen Eigenschaften der Sensoren werden umfangreich untersucht und deren Einsatz in Homodyn-, Heterodyn - und Interferometeraufbauten mit Phasenmodulation nachgewiesen.



https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00045571
Schindler, Máté;
Entwicklung einer kompakten Signalverarbeitungsgruppe zur Interferenzbildauswertung für einen CMOS Bildzeilensensor. - Ilmenau. - 56 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Masterarbeit 2020

In dieser Masterarbeit werden die Möglichkeiten der Signalauswertung von Interferenzbildern mithilfe einer gegebenen CMOS-Zeilenkamera untersucht. Das Hauptaugenmerk der Arbeit ist die nötige Programmentwicklung und Interfaceschaltung zu realisieren, um mit einem Pyboard V1.1 Mikrokontroller die Hamamatsu s9227 Zeilenkamera möglichst schnell betätigen zu können und das gemessene Videosignal über eine serielle Schnittstelle zum Rechner für weitere Analyse zu übertragen. Die Erfassung des Videosignals benötigt zeitkritische Funktionen wie zum Beispiel die Taktung, das Startsignal und die AD-Umwandlung, die im Assemblercode geschrieben werden sollen. Die Interfaceschaltung soll entwickelt werden, um diese zeitkritischen Funktionen zuverlässig durchzuführen, und die Signale möglichst rauscharm und mit hoher Auflösung zu erfassen. Das Ziel ist ein kompaktes Modul zu entwickeln, was fähig ist die einzelnen Pixelwerte mit einer Abtastrate von 1MHz zu lesen und in ein Zeilenbild von 512 Pixeln zu speichern. Messtechnische Untersuchungen der Prototypen und das Fertigprodukt sind erforderlich.



Li, Yang;
Schwingungsreduktion der Rotationsdrehwaage. - Ilmenau. - 57 Seiten.
Technische Universität Ilmenau, Bachelorarbeit 2020

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Schwingungsreduktion für eine Einrichtung, durch die die Erdrotation nachgewiesen wird. Im Aufbau gibt es zwei Massen, wobei eines davon größer als das andere sein muss. Nach der Auslösung wird das größere Masse nach unten bis zur Endposition fahren und wegen der Corioliskraft wird die Belastung rotieren, die aus Rollen und beiden Massen sowie einigen Fäden besteht. Die Einrichtung verwendet das Prinzip der Corioliskraft, "die eine Schein- oder Trägheitskraft, die einen bewegten Körper quer zu seiner Bewegungsrichtung ablenkt, wenn diese relativ zu einem rotierenden Bezugssystem beschrieben wird und nicht zu dessen Rotationsachse genau parallel liegt. Die Corioliskraft tritt nicht in Erscheinung, wenn die Bewegung aus Sicht eines nicht rotierenden Bezugssystems beschrieben wird." Diese Kraft wirkt an der Belastung, wenn das Schwermasse nach untergefahren ist. Dabei wird die Belastung aufgrund der Eigenschaften des Fadens, der auch als flexible Kupplung bezeichnet wird, schwingen. Die flexible Kupplung ist ein elastisches Verbindungselement, das die Funktion des Anschlusses einer Antriebswelle an eine angetriebene Belastung und der Übertragung der Kraft hat. Durch den auf der Rolle eingebetteten Spiegel wird das Laserlicht reflektiert. Daher wird die Schwingung durch den Lichtpunkt an der Skala deutlich sichtbar und auf der Skala kann man die Ablenkung ablesen, dabei wird das Verhältnis zur Corioliskraft dargestellt. Aufbauend auf der Steuerungstechnik oder Regelungstechnik werden zunächst die Modelle der Schwingung und der flexiblen Kupplung gebildet. Dazu werden die Eigenschaften der Schwingung und die Übertragungsfunktion des Systems erläutert sowie die wichtigen Parameter der Schwingungsgleichung und Übertragungsfunktion analysiert. Anschließend werden zwei Lösungsweisen für das Ziel dieser Arbeit erstellt, nämlich Steuerung und Regelung. Danach soll aufgrund des vorliegenden Bauteils ein theoretisches Prinzip entwickelt werden. Zur Realisierung dieses Prinzips wird der Hybridschrittmotor durch Raspberry Pi und einem geeigneten Programm gesteuert. Das Programm ist auf Python geschrieben, dabei wird der Typ des Hybridschrittmotors sowie dessen Controller berücksichtigt. Zum Abschluss der Arbeit wird der Lösungsweg an dem eigenen Aufbau getestet, der der Einrichtung nachgebaut ist. Durch den Vergleich der Messergebnisse wird der Erfolg der Schwingungsreduktion nachgewiesen.



Manske, Eberhard; Fröhlich, Thomas; Füßl, Roland; Ortlepp, Ingo; Mastylo, Rostyslav; Blumröder, Ulrike; Dontsov, Denis; Kühnel, Michael; Köchert, Paul;
Progress of nanopositioning and nanomeasuring machines for cross-scale measurement with sub-nanometre precision. - In: Measurement science and technology : devoted to the theory, practice and application of measurement in physics, chemistry, engineering and the environmental and life sciences from inception to commercial exploitation.. - Bristol : IOP Publ., ISSN 1361-6501, Volume 31 (2020), number 8, 085005, Seite 1-8

https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab848c
Bischoff, Jörg; Pahl, Tobias; Lehmann, Peter; Manske, Eberhard;
Model-based dimensional optical metrology. - In: Optics and Photonics for Advanced Dimensional Metrology : 6-10 April 2020, online only, France.. - Bellingham, Washington, USA : SPIE, (2020), S. 113520P-1-113520P-13

https://doi.org/10.1117/12.2554517
Belkner, Johannes; Hofmann, Martin; Kirchner, Johannes; Manske, Eberhard;
Demonstration of aberration-robust high-frequency modulated Differential Confocal Microscopy with an oscillating Pinhole. - In: Optics and Photonics for Advanced Dimensional Metrology : 6-10 April 2020, online only, France.. - Bellingham, Washington, USA : SPIE, (2020), S. 113520N-1-113520N-10

https://doi.org/10.1117/12.2555558
Bischoff, Jörg; Mastylo, Rostyslav; Manske, Eberhard;
Scanning wavefront detection coherent Fourier scatterometry (SCFS). - In: Optics and Photonics for Advanced Dimensional Metrology : 6-10 April 2020, online only, France.. - Bellingham, Washington, USA : SPIE, (2020), S. 1135214-1-1135214-11

https://doi.org/10.1117/12.2554526
Manske, Eberhard; Jäger, Gerd; Mastylo, Rostyslav; Dontsov, Denis;
Nanopositioning and nanomeasuring machine for multi-sensor applications. - In: Measuring Equipment and Metrology. - Lviv : Polytechnic national University, ISSN 2617-846X, Bd. 81 (2020), 2, S. 17-24

In micro- and nanotechnology, the demands placed on measurement technology are increasing. The structures to be measured are becoming more complex with smaller structure widths, increasingly larger surface regions, and thousands of inspection features. To solve the problems, it has become desirable and even necessary to combine multi-sensor technology with high precision nanopositioning and nano measuring technology. The Nanopositioning and Nanomeasuring Machine NMM-1 with a measuring range of 25 mm × 25 mm × 5 mm and sub-nanometer resolution allow the application of several optical, tactile and atomic force probes. The combination of several sensor technologies in a multi-sensor approach for application with the NMM-1 is demonstrated.



https://doi.org/10.23939/istcmtm2020.02.017
Omidian, Maryam; Néel, Nicolas; Manske, Eberhard; Pezoldt, Jörg; Lei, Yong; Kröger, Jörg;
Structural and local electronic properties of clean and Li-intercalated graphene on SiC(0001). - In: Surface science : including Surface science letters ; a journal devoted to the physics and chemistry of interfaces.. - Amsterdam : Elsevier, ISSN 0039-6028, Bd. 699 (2020), 121638

https://doi.org/10.1016/j.susc.2020.121638