Dissertationen

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Hömmen, Peter;
Realization of current density imaging using ultra-low-field MRI. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xvii, 158 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Stromdichtebildgebung (CDI) von Strömen, die dem menschlichen Kopf aufgeprägt werden, würde eine individuelle und ortsaufgelöste Abbildung der Gewebeleitfähigkeit ermöglichen. Diese ist für eine zuverlässige funktionale Bildgebung neuronaler Aktivität und für Neuromodulation von zentraler Bedeutung. Magnetresonanztomographie (MRT) ermöglicht CDI nicht-invasiv über die Erfassung des Magnetfeldes BJ, welches aus der Stromdichte J resultiert. Die konventionelle MRT im Hochfeld ist bei der Messung von BJ auf eine Raumrichtung limitiert, was die Rekonstruktion des vollen Stromdichtevektors deutlich erschwert. MRT im Ultra-Niedrigfeld (ULF) eröffnet neue Möglichkeiten für CDI. Magnetfelder, erzeugt von Raumtemperaturspulen, können innerhalb einer Pulssequenz beliebig geschalten werden. Dies ermöglicht zero-field encoding, eine Sequenz, bei der alle Komponenten von BJ im Nullfeld detektiert werden. Bisher konnte zero-field encoding mittels ULF MRT nicht realisiert werden, vorwiegend wegen Schwierigkeiten beim definierten Schalten der Magnetfelder. Darüber hinaus ist ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) erforderlich, weil die an einen Menschen angelegten Ströme durch Sicherheitsvorschriften begrenzt sind. Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung und Charakterisierung eines ULF-MRT-Aufbaus, der in-vivo CDI ermöglicht. Hauptmerkmale sind die Möglichkeit zur definierten Manipulation der Magnetisierungsrichtung, die Fähigkeit alle MRT-Felder nahezu instantan zu schalten und eine sehr hohe Sensitivität. Außerdem wurde die Sequenz modifiziert, sodass durch ein Kalibrierverfahren Phasenverschiebungen, resultierend aus BJ, von den Effekten der Pulssequenz getrennt werden können. Die Methoden wurden erfolgreich in Phantommessungen validiert. BJ und J wurden für 2 mA Ströme in verschiedenen Richtungen zuverlässig rekonstruiert. Diese Demonstration ist die erste Rekonstruktion des vollen J-Vektors auf der Grundlage einer nicht-invasiven Methodik. Bei Stromdichteverteilungen im Bereich der in-vivo erwartbaren Größenordnungen zeigte sich jedoch eine weitere notwendige Verbesserung des SNR. Die Sensitivität wurde zusätzlich theoretisch untersucht, wobei eine Beziehung zwischen dem SNR im Bildbereich und der Unsicherheit der Feldrekonstruktionen zugrunde gelegt wurde. Die Erkenntnisse aus den Phantommessungen und der Sensitivitätsanalyse veranlassten eine Weiterentwicklung des ULF-MRT-Aufbaus. In MRT-Simulationen mit einem realistischen Kopfmodell konnte gezeigt werden, dass die Empfindlichkeit des Systems ausreichend ist um BJ intrakraniell mit einem SNR[BJ] > 10 darzustellen. Schließlich wurden zwei Demonstrationsmessungen durchgeführt, eine mit einem realistischen Kopfphantom und die andere an einem Freiwilligen, in einer tatsächlichen in-vivo Anwendung. Unter Berücksichtigung weiterer möglicher Verbesserungen stimmten die Rekonstruktionen gut mit den Simulationen überein.



https://doi.org/10.22032/dbt.49343
Ricciardi, Vincenzo;
Advanced control functions of automotive brake systems for the optimisation of braking performance, brake wear and particle emissions. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xi, 179 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

In den letzten Jahrzehnten wurden Fahrzeuge einem tiefgreifenden Einfluss auf die Anforderungen an Sicherheit, Komfort und Umweltfreundlichkeit ausgesetzt. Heutzutage hat der starke Trend zur Umwandlung traditioneller Fahrzeuge in komplexe Systeme und die ständig steigende Anzahl von Elektro- und Elektronikkomponenten die Industrie dazu gezwungen, neue Regelmethoden und deren Entwicklungsprozesse zu entwerfen. Die Optimierung der Bremsverteilung in elektrischen Antrieben mit Brake-by-Wire-Systemen erfordert die Entwicklung fortgeschrittener Schätzfunktionen. Darüber hinaus fördern die Trends zu strengeren Abgasvorschriften und das nachgewiesene Wachstum der Fahrzeugzulassungen den Bedarf an neuen Anwendungen, die die Hersteller über die Umweltfreundlichkeit ihrer Fahrzeugflotte informieren. In diesem Rahmen werden in der vorliegenden Arbeit Steuerungs- und Schätzlösungen für emissionsarme, multi-aktuierte Fahrzeuge vorgestellt, um die Bremsleistung bei gleichzeitiger Überwachung des Bremsverschleißes und der bremsbedingten Partikelemissionen zu verbessern. Die Erreichung dieses Ziels führt zu interdisziplinären Methoden, die von Fortschritten bei numerischen Modellierungs- und Simulationswerkzeugen über die Anwendung innovativer experimenteller und sensorischer Fusionstechniken bis hin zur Entwicklung und Verifizierung neuartiger Algorithmen zur Zustandsschätzung und -steuerung reichen. Die Entwicklung von Steuerungs- und Schätzfunktionen wird durch Modell-, Software- und Hardware-in-the-Loop-Techniken unterstützt, die durch ein neuartiges, an der Technischen Universität Ilmenau entwickeltes Scheibenbremsmodell verbessert werden. Auf dem Prüfgelände durchgeführte Experimente zeigen, dass die Bremsleistung in Brake-by-Wire-Systemen durch Kompensation unerwünschter Schwankungen des Bremsreibungskoeffizienten verbessert werden kann. Die Kompensationsfunktion bietet dem Fahrer eine Bremsservounterstützung, wenn die erforderliche Verzögerung nicht zu erreichen ist. In Hybrid- und Vollelektrofahrzeugen verbessert die Bremsreibungskompensation das Blending mit Elektromotoren, indem eine bessere Verfolgung der Referenzverzögerung sichergestellt wird. Außerdem ermöglicht die Schätzung des Bremsreibungskoeffizienten zusätzliche Bremsüberwachungsfunktionen. Durch neuartige Design-of-Experiments und Data-Mining-Verfahren werden die relevanten Einflüsse auf den Bremsverschleiß und die Partikelbildung erfasst. Die experimentellen Beweise treiben die Implementierung und Identifizierung fortschrittlicher Schätzverfahren voran, die früheren Schätzverfahren überlegen sind. Die vorgeschlagenen Kontroll- und Schätzfunktionen weisen im Vergleich zu anderen Ansätzen nach dem jüngsten Stand der Technik eine höhere Leistung unter realen Fahrbedingungen aus.



https://doi.org/10.22032/dbt.49391
Sousa, Marcelo Nogueira de;
Multipath exploitation for emitter localization using ray-tracing fingerprints and machine learning. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - 1 Online-Ressource (xix, 245 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Die präzise Lokalisierung von Hochfrequenz (HF)-Sendern im Außenbereich ist seit einigen Jahren ein wichtiges Forschungsthema in den verschiedensten Bereichen. Heutzutage basieren die Funktionsweisen vieler elektronischer Geräte auf den Positionsdaten eines HF-Senders unter Einsatz eines drahtlosen Sensornetzwerks (Wireless Sensor Network). Räumlich getrennte Sensoren können das Signal des Senders messen und seinen Standort mit Parametern wie Ankunftszeit (Time Of Arrival), Ankunftszeitdifferenz (Time Difference Of Arrival, TDoA), empfangene Signalstärke (Received Signal Strength) oder Ankunftsrichtung (Direction Of Arrival) abschätzen. Jedoch können bestimmte Hindernisse in der Umgebung Reflexion, Beugung oder Streuung des Signals verursachen. Dieser sogenannte Mehrwegeffekt beeinträchtigt die Messungen für die präzise Lokalisierung des Senders. Frühere Studien haben die Mehrweginformationen verworfen und sie nicht als wertvoll für die Lokalisierung des Senders angesehen. Einige Studien verwendeten Ray-Tracing (RT), um in einem simulierten Szenario Positions-Fingerprints, ohne Bezug zu realen Messungen, zu erstellen. Andere wiederum testeten dieses Konzept mit realen Messdaten, was sich jedoch aufgrund der praktischen Probleme im Außenbereich als umständlicheres Verfahren herausstellte. Diese Doktorarbeit befasst sich mit dem Problem der präzisen Lokalisierung von HF-Sendern in Außenbereichen, welche von Mehrwegeffekten betroffen ist, unter Verwendung der Kanalimpulsantwort (Channel Impulse Response). Die Arbeit zielt darauf ab, die Forschungslücke zu schließen, indem die Mehrweginformationen aus der Simulation mit realen Messungen in einem maschinellen Lernrahmen kombiniert werden. Die Fragestellung war, ob die Lokalisierung durch die Verknüpfung realer Messungen mit Simulationen verbessert werden kann. Wir schlagen eine Methode vor, die die Mehrweg-Fingerprint-Informationen aus der RT-Simulation mit Referenzsendern nutzt, sodass die Standortbestimmung verbessert werden kann. Um die Wirksamkeit der vorgeschlagenen Methode zu validieren, haben wir ein TDoA Lokalisierungssystem in einem Außenbereich-Szenario implementiert. Im Rahmen dieser Dissertation untersuchten wir vorstädtische und ländliche Gebiete unter Verwendung von wohldefinierten reflektierenden Komponenten zur Charakterisierung des Mehrwegmusters. Die Ergebnisse bestätigen die Möglichkeit, Mehrwegeffekte mit realen Messdaten zu nutzen, um die Lokalisierung im Außenbereich zu verbessern. Statt die Mehrweginformationen zu verwerfen, können wir sie konkret nutzen.



https://doi.org/10.22032/dbt.49241
Westphalen, Jasper;
Implementierung eines Moduls zur großflächigen In-Line Blitzlampentemperung von gesputterten ITO-Schichten. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2021. - 1 Online-Ressource (x, 109 Seiten). . - (Werkstofftechnik aktuell. - Band 22)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die Blitzlampentemperung (Flash Lamp Annealing - FLA) zählt zu den Kurzzeittemperverfahren (Rapid Thermal Annealing - RTA), da die Erwärmung und Abkühlung der Schicht im Bereich von Millisekunden liegen. Die mit Hilfe von Blitzlampen durchgeführte Temperung dient zur oberflächennahen Erwärmung von Festkörpern. Hierbei handelt es sich um einen thermischen Prozess, der Materialeigenschaften verändern kann. Durch die Blitzlampentemperung kann der Schichtwiderstand von transparenten leitfähigen Oxidschichten (Transparent Conductive Oxides - TCO) reduziert und die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich erhöht werden. In der vorliegenden Forschungsarbeit wird das Prozessverhalten von dynamischen FLA-Prozessen bei Indium-Zinn-Oxid (ITO) Schichten experimentell dargelegt. Dazu wurde der Einfluss von verschiedenen Prozessparametern wie Energiedichte und Pulszeit des Xenonlichtblitzes erforscht. Erste Versuche zur Untersuchung des Einflusses der Blitzwiederholrate und der Geschwindigkeit des Substrates ließen sich erfolgreich durchführen. Die Herstellung aller Schichten erfolgte am Fraunhofer-Institut für Organische Elektronik, Elektronenstrahl- und Plasmatechnik (FEP) in der In-Line Sputteranlage ILA 750. Für die Blitzlampentemperung wurde das Lampensystem Xenon Flash Lamp Modul FLA 2x360w der Firma ROVAK GmbH genutzt. Das Modul ist Bestandteil der Beschichtungsanlage ILA 900 am Fraunhofer FEP und erlaubt sowohl die statische als auch die dynamische FLA-Behandlung von Substraten bis zu einer Größe von 600 mm x 1200 mm. Die unterschiedlichen Einstellungen der Blitze ließen sich optisch vermessen. Für ITO-Schichten mit einer Schichtdicke von 150 nm konnte nach der FLA-Behandlung ein Widerstand von 14 [Ohm] erreicht werden. Für die Transmission im sichtbaren Wellenlängenbereich wurden 87 % erzielt. Diese Werte sind vergleichbar mit einer konventionellen Temperung von ITO-Schichten im Ofen. Erfolgreich ließ sich zeigen, dass der FLAProzess an eine bestehende In-Line Prozessanlage implementiert werden kann.



https://doi.org/10.22032/dbt.49068
Hunold, Alexander;
Transcranial electric stimulation : modeling, application, verification. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (verschiedene Seitenzählungen).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Die Verwendung von Elektrizität zur Beeinflussung neuronaler Aktivität weckte das Interesse neurowissenschaftlicher Forschung und zeigt bereits seit einigen Jahrhunderten therapeutische Wirkungen. In den letzten Jahrzehnten fand die nicht-invasive Anwendung schwacher Ströme von wenigen Milliampere am Kopf, bezeichnet als transkranielle Elektrostimulation (tES), in den Neurowissenschaften und der klinischen Forschung vielfältige Anwendungen. Die konventionell aufwendige implementierte Elektrodenschnittstelle und eher unspezifische Verteilung der Stimulationsströme benötigen jedoch weitere Innovationen und Verifikationen. Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Modellierung des Stromflusses für die gezielte Elektrostimulation, mit der Entwicklung von Elektrodenkonzepten für die Stromeinprägung, sowie mit mess-technischen Ansätzen zur Verifikation von Stimulationskonfigurationen. Simulationen transorbitaler Stromstimulationen zeigten Stromdichteverteilungen in der Netzhaut, die in Abhängigkeit von der Elektrodenmontage deutlich unterschiedliche lokale Maxima aufwiesen. In ähnlicher Weise wurden orts- und orientierungsspezifische Ziele im Kortex mit Simulationen von Konfigurationen mehrerer Elektroden auf dem Kopf adressiert. Diese Simulationen zeigten die Realisierbarkeit zielgenauer Stimulationskonfigurationen für die Retina und Zielgebiete im Kortex. Für die Stimulationsanwendung wurden neue Konzepte auf Basis von textilen Elektroden mit integriertem Elektrolytreservoir und gedruckten Trockenelektroden eingeführt, die in flexiblen Hauben eingearbeitet sind. Diese neu entwickelten Elektroden zeigten ihre Funktionalität in Studien, die zuvor beschriebenen Effekte der Stromstimulation reproduzierten, wobei sie die Präzision und Reproduzierbarkeit der Stimulation erhöhten und den Vorbereitungsaufwand verringerten. Für technische Verifikationsexperimente wurden ein homogener Volumenleiter und ein realistisch geformtes dreischichtiges Kopfphantom physikalisch realisiert. Messtechnische Experimente an diesen Phantomen zeigten die Machbarkeit von Stimulationskonfigurationen mit mehreren Elektroden, insbesondere den Ansatz der zeitlichen Interferenz, und verifizierten die Stabilität der neuen Elektrodenkonzepte. Zusammenfassend trägt die vorliegende Arbeit zu Innovationen auf dem Gebiet der tES bei, indem ein neuer Multi-Elektroden-Ansatz für die Adressierung kortikaler Ziele, neuen angepassten Elektrodenkonzepte und physikalische Phantome für die metrologische Verifikation beschrieben werden.



https://doi.org/10.22032/dbt.49291
Marin, Sebastian;
Entwicklung eines Temperatur-Blockkalibrators mit Temperaturabsolutwertbezug. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (II, 155 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Temperatur-Blockkalibratoren werden sehr häufig in der Industrie und in Kalibrierlaboratorien bei Vergleichskalibrierungen von Berührungsthermometern als Temperiereinrichtungen eingesetzt. Hierbei erfolgt die Temperierung der Thermometer in einem metallischen Ausgleichsblock, dessen Temperatur mit einem internen Referenzthermometer bestimmt wird. Für die Erzielung kleiner Messunsicherheiten stellen dabei die Ausbildung eines homogenen Temperaturfeldes im Ausgleichsblock sowie die Ermittlung dieser Temperatur mit rückführbar kalibrierten Referenzthermometern die größten Herausforderungen dar. In dieser Dissertation wird ein neues Konzept eines Temperatur-Blockkalibrators im Temperaturbereich von 80 ˚C bis 430 ˚C vorgestellt. Abweichend zum Stand der Technik besitzt der neue Blockkalibrator eine Mehrzonenheizung und Wärmestromsensoren im Ausgleichsblock. Beides sorgt für die Verbesserung der Temperaturhomogenität. Außerdem ist eine kompakte Mehrfachfixpunktzelle für die rückführbare in situ Kalibrierung des internen Referenzthermometers enthalten. Das Konzept des Temperatur-Blockkalibrators sowie seine konstruktive Realisierung werden mittels probabilistischer Berechnungen numerischer FEM-Simulationen untersucht und mit Zielrichtung bester Temperaturhomogenität im Ausgleichsblock optimiert. Auf dieses Modell gestützt werden die Heizleistungen für die Mehrzonenheizung abgeschätzt und ein Abkühlungskonzept erarbeitet. Zudem wird aus dem FEM-Modell ein Systemmodell in Zustandsraumdarstellung des Temperatur-Blockkalibrators hergeleitet. Dieses kann z.B. für eine Reglerauslegung verwendet werden. Die internationale Temperaturskala von 1990 nutzt Phasenumwandlungstemperaturen hochreiner Stoffe für ihre Definition. Diese Temperaturen FP sind idealerweise konstant, sehr gut reproduzierbar und international anerkannt. Die kompakte Mehrfachfixpunktzelle enthält die Fixpunktmaterialien Indium ([theta]FP = 156,5985 ˚C), Zinn ([theta]FP = 231,928 ˚C) und Zink ([theta]FP = 419,527 ˚C). Anhand dieser Fixpunkttemperaturen kann das interne Referenzthermometer des Temperatur-Blockkalibrators in situ rückführbar zur internationalen Temperaturskala kalibriert werden. Der Entwicklungsprozess der kompakten Mehrfachfixpunktzelle wird in dieser Arbeit ausführlich beschrieben. Ihre Geometrie wird nach thermischen und mechanischen Kriterien entworfen und auf Grundlage von probabilistischen Berechnungen mit FEM-Modellen optimiert. Ausgehend von einer Langzeitmessung wurden Unsicherheiten für die drei Fixpunkttemperaturen von kleiner als 60 mK (k = 2) bestimmt.



https://doi.org/10.22032/dbt.49288
Antonakakis, Marios;
The effect of experimental and modeling parameters on combined EEG/MEG source analysis and transcranial electric stimulation optimization of somatosensory and epilepsy activity. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (x, 126 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Neue experimentelle und modellierende Parameter werden eingeführt, um die Auswirkungen auf die kombinierte Elektroenzephalographie (EEG) und Magnetenzephalographie (MEG) zu untersuchen - EMEG-Quellenanalyse und Optimierung der transkraniellen elektrischen Stimulation (TES) von somatosensorisch evozierter und epileptischer Aktivität. Es werden simultane Daten gemessen, einschließlich somatosensorisch evozierter Potentiale (SEP) und Felder (SEF), die durch verschiedene Stimulationstypen für gruppenbasierte Sensitivitätsuntersuchungen und spontane EEG- und MEG-Messungen für die präoperative Epilepsiediagnose hervorgerufen werden. Bei der Lösung des Vorwärtsproblems der Quellenanalyse werden individualisierte Finite-Elemente-Kopfvolumenleitermodelle konstruiert. Zu diesem Zweck wird ein quasi-automatisches Bildverarbeitungsverfahren eingeführt, das T1-gewichtete und T2-gewichtete MRTs kombiniert. Zur realistischen Modellierung der leitfähigen Eigenschaften des Gehirns wird die Diffusionstensor-Bildgebung verwendet. Die Leitfähigkeit des Schädels wird aufgrund ihrer hohen Variabilität zwischen den Probanden und ihres Einflusses auf EEG- und EMEG-Quellenrekonstruktionen individuell kalibriert. Es wird auch dargestellt, wie unterschiedliche Stimulationsarten, Kopfmodelle und Messmodalitäten (EEG, MEG oder EMEG) die Quellenrekonstruktion der SEP/SEF-Antwort bei 20 ms nach dem Stimulus (P20/N20) und das Targeting bei der mehrkanaligen TES-Optimierung beeinflussen. Die Inter-Subjekt-Variabilität der Schädel-Leitfähigkeit und -Dicke über das Alter wird nicht-invasiv untersucht. Schließlich wird die EMEG-Quellenanalyse mit realistischen Kopfmodellen, die Schädelgratlöcher beinhalten, für die präoperative Diagnose eines medikamentenresistenten Epilepsiepatienten evaluiert. Die optimierte TES wird als Alternative zur Operation zur Unterdrückung epileptischer Anfälle untersucht. Die Ergebnisse zeigen, dass das MEG die P20/N20-Lokalisation stabilisiert und das EEG zur Bestimmung der Quellenorientierung beiträgt. Die Komplementarität beider Modalitäten im EMEG kann auf der Basis von detaillierten und individualisierten Kopfmodellen ausgenutzt werden. Anschließend wird berichtet, dass optimierte TES-Elektrodenmontagen von der P20/N20-Orientierungskomponente beeinflusst werden. Für die Kopfmodellierung wird dargestellt, dass die Variabilität der Leitfähigkeit und der Dicke des Schädels zwischen den Probanden groß ist und bei der Quellenanalyse und TES berücksichtigt werden sollte. In dieser Hinsicht sind das Alter der Probanden und die Schädeldicke signifikant mit der Leitfähigkeit des Schädels verbunden. Bei der präoperativen Epilepsiebeurteilung weist die EMEG-Quellenanalyse mit kalibrierten und anisotropen Kopfmodellen auf eine fokale kortikale Dysplasie (FCD) zu Beginn der epileptischen Spike-Spitze hin. Vereinfachte Kopfmodelle, die Verwendung einer einzelnen Modalität oder Zeitpunkte in der Nähe des Spike-Peaks verursachen nicht zu vernachlässigende Einflüsse auf die Bestimmung der FCD. Schließlich spiegeln Änderungen an der Kopfmodellierung erhebliche Einflüsse auf die optimierte TES und den Fluss der injizierten Gleichströme zur FCD wider.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000093
Brandel, Oliver;
Methode zur Ansteuerung einer Multiplexausleseschaltung für kryogene Sensorarrays mittels supraleitender Digitalelektronik. - Ilmenau : Verlag ISLE, 2021. - xviii, 130, III Seiten. . - (Forschungsberichte aus dem Institut für Informationstechnik. - Band 16)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

ISBN 978-3-948595-04-3

Für spektroskopische und bildgebende Anwendungen im Sub-Millimeter-Wellenlängenbereich sind supraleitende Strahlungssensoren aufgrund ihrer außergewöhnlichen Empfindlichkeit von besonderem Interesse. Dabei steigt die Anzahl der in einem Array integrierten Sensoren stetig. Dies erfordert Multiplexverfahren, um die Anzahl der Leitungen, die in die Kryostufe führen, zu reduzieren und damit den Wärmeeintrag zu verringern. Eine Implementierung des Codemultiplexverfahrens verwendet Stromsteuerungsschalter (CSS) als Polaritätsschalter, die auf supraleitenden Quanteninterferometern (SQUIDs) basieren. Die vorliegende Arbeit stellt ein Konzept vor, das eine supraleitende Digitalelektronik (RSFQ) zur Steuerung dieser Schalter verwendet. Die SQUIDs des CSS werden dafür jeweils induktiv mit der Speicherschleife eines RSFQ-Delay-Flip-Flops (DFF) gekoppelt. Eine Zustandsänderung in den DFFs erfolgt durch Speicherung eines magnetischen Flussquants, die wiederum eine Änderung des magnetischen Flusses in den gekoppelten SQUIDs bewirkt. Damit lässt sich der Signalweg durch den CSS beeinflussen und die Polarität des Schalters steuern. Über eine Kaskadierung mehrerer dieser RSFQ-gekoppelten Schalter in Reihe lassen sich CSS-basierte Multiplexerschaltungen aufbauen. Der Zustand des Multiplexers kann dadurch mittels digitaler RSFQ-Signale gesteuert werden. Die notwendigen Schritte zur Umsetzung des Konzepts sind ausführlich in der Arbeit beschrieben. Die Ausgangskomponenten sowie die neu entwickelten Schaltelemente wurden mit Hilfe von Simulationsrechnungen analysiert beziehungsweise entworfen und anschließend experimentell validiert. Dazu wird auch deren Leistungsfähigkeit miteinander verglichen. Die Schritte für eine Implementierung der neuen Bauelemente zu Multiplexerschaltungen werden vorgestellt. Darüber hinaus wurden Maßnahmen aufgezeigt und diskutiert, welche für einen Einsatz des Systems im sensornahen Betrieb erforderlich sind. Erste Umsetzungen wurden im Rahmen der Arbeit bereits realisiert.



Böttcher, René;
Elektrochemische Abscheidung von Aluminium und Aluminiumlegierungen aus ionischen Flüssigkeiten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (xiii, 100, LIX Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Die galvanische Abscheidung von Aluminium aus ionischen Flüssigkeiten (ILs) hat großes Potential für den Ersatz umweltbedenklicher Cd-Beschichtungen. Aufgrund der Ausbildung der natürlichen Al2O3 Schicht bei Kontakt mit Luftsauerstoff, ist Al nur bedingt für den kathodischen Korrosionsschutz geeignet. Um die Bildung der Oxidschicht einzuschränken, muss Al legiert werden. Trotz intensiver Forschung ist die Al-Abscheidung aus ILs noch nicht gänzlich verstanden. Der Einsatz löslicher Al Anoden ist weit verbreitet, die anodische Passivierung bei hohen Stromdichten ist aber ein limitierender Faktor, dessen Ursache noch nicht eindeutig geklärt wurde. Die Abscheidung von Al Legierungen wurde intensiv untersucht, ihre Eignung für den kathodischen Korrosionsschutz unter Umgebungsbedingungen wurde allerdings noch nicht ausreichend thematisiert. In dieser Arbeit wird die Abscheidung von Al, AlCr, AlZn und AlSn aus Chloraluminat-ILs untersucht. Die Elektrodenkinetik der Al Auflösung und Abscheidung sowie die Raten bestimmenden Schritte wurden mittels zyklischer Voltammetrie (CV), Impedanzspektroskopie und Chronopotentiometrie (CP) untersucht und Reduktions bzw. Oxidationsmechanismen wurden vorgeschlagen. Mittels linearer Polarisation (LSV), elektrochemischer Quarzmikrowaage (EQCM), CV und CP konnte die Ursache anodischer Passivierung ermittelt werden. Die Wirkungsweise der Vorbehandlung von Stahl mit anodischer Polarisation in der IL wurde untersucht und die Haftungsverbesserung wurde mit der mechanischen Verzahnung der Schicht im Substrat begründet. Die Abscheidung von AlCr, AlZn und AlSn auf Stahl wurde mittels CV, EQCM, REM, EDX und XRD charakterisiert. Ihr Korrosionsverhalten wurde in Hinblick auf den kathodischen Korrosionsschutz mittels LSV, neutralem Salzsprühnebeltest (NSS Test) und Freibewitterung (EE Test) untersucht. Al und AlZn bieten hervorragenden Korrosionsschutz im NSS Test. AlCr und AlSn versagen binnen weniger Tage. Im Gegensatz zu den anderen Beschichtungen, verzögert AlZn im EE Test die Bildung von Rotrost für mehr als ein Jahr, was es zu einer vielversprechenden Alternative zu Cd macht. Die Komplexierung der Metallionen in den Elektrolyten wurde mittels RAMAN Spektroskopie und DFT aufgeklärt. Es wurde gezeigt, dass sich Komplexe der Struktur [Me(AlCl4)3]- (Me = Zn, Sn) bilden.



https://doi.org/10.22032/dbt.48729
Mehler, Alexander;
Two-dimensional materials on metal surfaces: impact on molecular frontier orbitals, vibrons and the moiré effect. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2021. - 1 Online-Ressource (viii, 127 Seiten).
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

In der vorliegenden Arbeit wird das Wachstum der zweidimensionalen Materialien Graphen und hexagonales Bornitrid (h-BN) auf den beiden metallischen Oberflächen Pt(lll) und Ru(000l), sowie die Interaktion eines organischen Moleküls mit diesen Probenoberflächen, mit Hilfe eines Rastertunnelmikroskops untersucht. Zuerst wird das Wachstum und die strukturellen Eigenschaften von Graphen und h-BN auf beiden metallischen Oberflächen beleuchtet. Dabei wird eine chemische Gasphasenabscheidungsmethode (CVD) mit dem Ausgangsstoff Ethen für das Graphenwachstum und eine alternative temperaturregulierte Wachstumsmethode (TPG) für das h-BN-Wachstum mit dem Ausgangsstoff Amminboran verwendet. Die beobachteten strukturellen Eigenschaften beider zweidimensionaler Materialen auf den jeweiligen Metalloberflächen werden diskutiert und verglichen. Auf Grundlage dieser Ergebnisse wird ein Verfahren zum Wachstum von Heterostrukturen bestehend aus Graphen und h-BN entwickelt. Die Heterostruktur wird analysiert und ein Modell mit festgelegter Rotation zwischen den einzelnen atomaren Lagen auf der Basis der experimentellen Beobachtungen erstellt. Während der Aufnahme von STM-Bildern mit verringertem Spitzen-ProbenAbstand kann eine zusätzliche hexagonale Struktur abgebildet werden. Zum Vergleich mit den experimentellen Daten wurden Dichtefunktionaltheorierechnungen (DFT) der Graphen/h-BN-Heterostruktur durchgeführt. Anschließend werden die spektroskopischen Signaturen der Molekülorbitale des organischen Moleküls Dibenzotetraphenylperiflanthen (DBP), welches auf Graphen bzw. h-BN auf Pt(lll) und Ru(00Ol) adsorbiert wird, miteinander verglichen. Veränderungen der Energie der Molekülorbitale von DBP werden genutzt, um Austrittarbeitsveränderungen auf verschiedenen Teilen des h-BNMoires zu beschreiben. Die Lücke der beiden Molekülorbitale bleibt auf verschiedenen Adsorptionsplätzen auf h-BN-bedecktem Pt(lll) unverändert, während sich die absolute Energie der Molekülorbitale gleichermaßen verschiebt. Im Gegensatz dazu ist die Energieveränderungen der Molekülorbitale auf h-BN-bedecktem Ru(000l) nicht gleichförmig, was mit einem möglichen Ladungstransfer zu begründen sein könnte. Die effiziente Reduzierung der Hybridisierung zwischen DBP und den Metalloberflächen mit Hilfe der zweidimensionalen Pufferschichten Graphen und h-BN wird weiter untersucht. Beide zweidimensionalen Materialen sorgen dafür, dass Franck-Condon-Anregungen in beiden Molekülorbitalen zu beobachten sind. Auf h-BN sind Schwingungsprogressionen mit zwei Vibrationsenergien mit verschiedenen Huang-Rhys-Faktoren und scharfen Vibrationsseitenbändern bis zur zweiten Vibrationsordnung zu sehen. Im Gegensatz dazu sind die Orbital- und Vibrationsspektrallinien auf Graphen breiter, wodurch die zweite Vibrationsprogression nicht mehr zu erkennen ist. In diesem Fall trägt also nur eine Vibrationsmode zum Franck-Condon-Spektrum bei.



https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000107