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Die fötale Mikroblutuntersuchung wird zur Überwachung der Sauerstoffversorgung von Föten während der Geburt eingesetzt. Mit herkömmlichen Blutgasanalysatoren kommt es allerdings immer wieder zu Schwierigkeiten da nur sehr geringe Mengen fötalen Blutes (wenige 10 myl) für die Untersuchung zur Verfügung stehen. Ionensensitiven Feldeffekttransistoren (ISFET) bieten durch ihre Miniaturisierbarkeit das Potential das benötigte Volumen wesentlich zu reduzieren. In der vorliegenden Arbeit wird die Grundlage für die Anwendung von Aluminium-Gallium-Nitrid(AlGaN)-basierten ISFETs für die fötale Mikroblutuntersuchung geschaffen. Dazu werden AlGaN/GaN-Heterostrukturen mit Metall- und Elektrolytkontakt impedanzspektroskopisch charakterisiert. Es wird gezeigt, dass das standardmäßig verwendete eindimensionale Ersatzschaltbild die zweidimensionale Verarmungscharakteristik des zweidimensionalen Elektronengases nicht ausreichend genau beschreibt. Daher wird ein erweitertes Ersatzschaltbild unter Verwendung von sogenannten "constant phase elements" hergeleitet und verifiziert. Auf Basis des neuen Ersatzschaltbildes werden Drifteinflüsse charakterisiert sowie die pH-Sensitivität der AlGaN-pH-Sensoren bestimmt. Neben der lichtinduzierten Drift durch persistente Photoleitung, kann auch eine langsame elektrochemische Korrosion des Sensors nachgewiesen werden. Für die Reduzierung der lichtinduzierten Drift wird die kontinuierliche Beleuchtung der Sensoren untersucht und eine deutliche Verkürzung der Driftdauer für rotes Licht festgestellt. Die Vergrößerung der Dicke der GaN-Deckschicht und die Reduzierung des Aluminiumgehalts in der AlGaN Barriereschicht erhöht nachweislich die Korrosionbeständigkeit der Sensoren.Unter Verwendung dieser Optimierungsschritte wird gezeigt, dass eine Genauigkeit von ±0.03pH für die pH-Wert-Bestimmung in verschiedenste wässrige Lösungen sowie für Nabelschnurblut erreicht werden kann. Die erzielten Ergebnisse werden für die Entwicklung eines Mikro-Blut-pH Analysators mit einem Minimal-Probenvolumen von nur 10myl verwendet, der die Genauigkeits- und Präzisionsanforderungen der Richtlinie der Bundesärtzekammer erfüllt. Im Rahmen dieser Arbeit wird damit erstmalig gezeigt, dass AlGaN-basierte pH-Sensoren für die genaue und präzise Bestimmung des pH-Wertes in komplexen biochemischen Flüssigkeiten wie z.B. Nabelschnurblut geeignet sind.

In der vorliegenden Arbeit werden Möglichkeiten für die Stabilisierung der Bildlage handgeführter terrestrischer Doppelfernrohre erläutert. Bevor die Erstellung eines Lösungskonzeptes erfolgt, werden wesentliche Kriterien bestimmt, die für die Auslegung der Bildstabilisierung von Bedeutung sind. Hierfür wird das Frequenzspektrum der Bewegungsunruhe bei Freihandbeobachtung für eine Probandengruppe analysiert, die sich aus Personen unterschiedlichen Alters und Geschlechts zusammensetzt. In einem weiteren Schritt wird eine Auswahl der zur Kompensation der Bewegungsunruhe (Störgröße) verwendeten Optik sowie deren Bewegungsfreiheitsgrade, bezogen auf die Ziellinie, getroffen. Dabei wird das Ziel verfolgt, die durch die Bildstabilisierung verursachten Abbildungsfehler gering zu halten. Auf Basis der erarbeiteten Kriterien werden potentielle Lösungswege für eine passive und aktive Bildstabilisierung sowie die Kombination aus beiden, die als hybride Stabilisierung bezeichnet werden kann, untersucht. Alle Lösungen besitzen eine Knickbrücke, welche die Gehäusehälften zur Anpassung an den Augenabstand des Beobachters drehbar miteinander verbindet. Diese Bauform ist für Doppelfernrohre üblich, jedoch für Doppelfernrohre mit Bildstabilisation bisher nicht umgesetzt. Für die Realisierung der Stabilisierungsfunktion werden bestehende Lösungen geprüft, erweitert und mit neuen Ansätzen kombiniert. Das Vorgehen wird stellvertretend am Beispiel der optischen Komponenten des Doppelfernrohres Zeiss Conquest 15x45 BT* erläutert. Diesem liegen die angestellten Berechnungen und Simulationen sowie die konstruktiven Gestaltungsvorschläge zugrunde. Das Hauptaugenmerk der Betrachtungen liegt auf der passiven Bildstabilisierung, die eine Trägheitsstabilisierung darstellt. Hierfür wird ein analytisches Modell erstellt, welches das Schwingungsverhalten durch einen fremderregten gedämpften Einmassenschwinger beschreibt. Die Anregung erfolgt dabei über eine Fußpunktbewegung, die gleichzeitig über Drehfeder und Dämpfer eingeleitet wird. Eine Bedämpfung des mechanischen Schwingers erfolgt durch eine Wirbelstromdämpfung, die eine Form der viskosen Dämpfung darstellt. Die theoretischen Annahmen werden anhand von Experimenten überprüft, in deren Ergebnis die Richtigkeit der Hypothesen nachgewiesen werden konnte. Eine genaue Vorhersage des Schwingungsverhaltens ist durch Einführen von Korrekturkoeffizienten möglich. Das gefundene "reale Schwingermodell" vereinfacht und verkürzt die Entwicklung zukünftiger Systeme zur Stabilisierung der Bildlage. Des Weiteren wird auf eine Anpassung der Stabilisierungseinrichtung eingegangen, die es ermöglicht, das Verhalten an die Beobachtungssituation anzupassen. Somit ist es denkbar, die Bildstabilisierung bei einer Nachführbewegung zur Objektverfolgung zu unterdrücken. Umfassende Überlegungen werden zur prinzipiellen Anordnung der Stabilisatorbaugruppe und zu deren fehlerarmer Montage und Justage angestellt. Für die Umsetzung in einem Funktionsdemonstrator wird die Ausführungsform des Duostabilisators gewählt, bei dem zwei voneinander unabhängige identische Stabilisatorbaugruppen in einem Fernrohrgehäuse erbaut sind. Dabei kann ein synchrones Schwingungsverhalten beider Stabilisatorbaugruppen nachgewiesen werden, wodurch sich ein geringer dynamischer binokularer Gerätefehler einstellt. Die bestehenden Erfahrungen im Fernrohrbau werden mit den neu gewonnenen Erkenntnissen dieser Arbeit kombiniert und fließen in die Entwicklung eines Konzeptes für ein die Bildlage stabilisierendes Doppelfernrohr mit klassischer Knickbrücke ein. Das Grundkonzept lässt sich sowohl auf eine passive wie auch eine aktive Bildstabilisierung übertragen und ermöglicht eine wirtschaftliche und zielgerichtete Entwicklung zukünftiger Produkte mit vorhersagbaren Resultaten. Aus dem vorgestellten Konzept gehen Richtlinien für die Konstruktion hervor, die auf ähnlich gelagerte Anwendungen, wie beispielsweise die Schwingungsdämpfung taktiler Messköpfe, übertragen werden können. Infolgedessen ist der Wissenszuwachs in weiteren technischen Gebieten nutzbar.

Globale Trends zeigen eine weltweit wachsende Energienachfrage und immer knapper werdende fossile Ressourcen. Damit auch zukünftig eine sichere und zuverlässige elektrische Energieversorgung gewährleistet werden kann, gewinnt der Aspekt einer nachhaltigen elektrischen Energieerzeugung immer mehr an Bedeutung. Dieser Herausforderung wird mit einem stetig steigenden Anteil Erneuerbarer Energien begegnet. Infolgedessen verlagert sich speziell in Deutschland, durch der Abschaltung konventioneller Kraftwerke, ein zunehmender Teil der Stromerzeugung in die Mittel- und Niederspannungsebenen. Die daraus folgend zunehmende Bedeutung der Verteilnetze an der Energieversorgung bedarf einer Umstrukturierung der Netzbetriebsführung. Eine mögliche Lösung bildet das in dieser Arbeit entworfene Betriebsführungsverfahren, dessen Fokus, aufgrund zeitweise benötigter Rückspeisungen in die Hochspannungsebene, auf dem bidirektionalen, vertikalen Leistungsfluss zwischen der 20-kV- und 110-kV-Spannungsebene liegt. Dabei werden unter anderem Konzepte zur Regelung und Steuerung von Speichern und elektrischen Energieerzeugungsanagen vorgestellt. Anhand von numerischen Fallstudien konnte nachgewiesen werden, dass das entworfene Betriebsführungsverfahren vordefinierte Leistungsflüsse zwischen der 20-kV- und 110-kV-Spannungsebene realisieren kann, ohne dabei netzkritische Zustände zu erzeugen.

Die Energiewende, also die Umstellung der elektrischen Energieversorgung auf überwiegend regenerative Energieerzeugungsanlagen, erfordert grundsätzliche und umfangreiche Änderungen im Versorgungssystem. Ein Baustein stellt die aktive Involvierung der privaten Endverbraucher dar, die mittels Smart-Metering-Technologie eine neue Schnittstelle zum Versorgungssystem erhalten. Das Forschungsprojekt RESIDENS (effizienteRe Energienutzung durch Systemtechnische Integration Des privaten ENdabnehmerS) ist eine Kooperation zwischen Ingenieuren und Sozialwissenschaftlern aus Ilmenau und Jena und untersucht die Potentiale von Smart Metering aus Netz- und Kundenperspektive. In dieser Publikation werden die technischen, juristischen und sozialwissenschaftlichen Ergebnisse des Projekts, als auch praktische Erfahrungen, die mit der Anwendung der Technik im Zusammenhang stehen, erläutert.

Die vorliegende Dissertation befasst sich mit der Abscheidung von neuartigen transparenten leitfähigen Niob-dotierten Titanoxidschichten TiO2:Nb auf großen Flächen durch Magnetron-Sputtern. Schwerpunkt der Arbeit war die Untersuchung der optischen und elektrischen Eigenschaften von TiO2:Nb sowie der Struktur in Abhängigkeit von den Bedingungen bei der Schichtabscheidung und einer anschließenden thermischen Behandlung. Durch Gleichstrom- und Puls-Magnetron-Sputtern von oxidischen Targets und einer anschließenden thermischen Behandlung bei 450˚C im Hochvakuum wurden auf eine Fläche von (300 x 300) mm 2 transparente leitfähige TiO2:Nb-Schichten mit einem spezifischen elektrischen Widerstand im Bereich (7 ... 9) x 10-4 Ohm*cm und einem Extinktionskoeffizienten bei 550 nm von 0,02 abgeschieden. Die Eigenschaften der Schichten sind stark abhängig von ihrem Gefüge. TiO2:Nb in der Anatas-Modifikation zeigt gute elektrische Leitfähigkeit. Freie Ladungsträger werden durch fünfwertige Nb-Ionen erzeugt, die sich auf einem regulären Ti-Gitterplatz befinden. Die Ladungsträgerkonzentration steigt mit steigender Zahl der substituierten Ionen. Die Korngrenzen bestimmen und begrenzen die Beweglichkeit der Ladungsträger. Transparentes leitfähiges TiO2:Nb zeichnet sich durch einen hohen Brechungsindex von ca. 2,5 bei 550 nm aus und ist besonders chemisch beständig. Die Beschichtungen und ein Großteil der Untersuchungen wurden am Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik Dresden im Rahmen des Projektes "Plaspro" durchgeführt, welches von der Europäischen Union und dem Freistaat Sachsen gefördert wurde (Fördernummer 12896/2155).