Dissertationen

Kruse, Adrian;
Techniken der Untersuchung und Aufklärung von Straßenverkehrsunfällen mit Wild. - Ilmenau : Universitätsverlag Ilmenau, 2020. - 1 Online-Ressource (XI, 179 Seiten). - (Berichte aus der Biomechatronik ; Band 16)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Bei reklamiertem Wildschaden am Automobil kann die Aufklärung, ob es sich tatsächlich um einen Wildunfall gehandelt hat, nur interdisziplinär erfolgen. Allein die Untersuchung der Haare oder einer Blutspur genügt nicht für eine sichere Aussage, ob ein Wildunfall stattgefunden hat. Gleichermaßen entscheidend sind das Schadenbild am Fahrzeug, die Spuren am Unfallort sowie die Einlassungen zum Unfallhergang. Zur Sicherung und Auswertung dieser Beweise gibt es bis heute kein standardisiertes technisches Procedere. Dieses auf wissenschaftlicher Grundlage gerichtssicher zu erarbeiten war die zentrale Zielsetzung dieser Arbeit. Am Fahrzeug verbleiben in den meisten Fällen als Anhaftungen nur wenige Haare und mitunter auch Blut. Diese sind die Beweismittel, welche zur Untersuchung und Bestimmung der Tierart genutzt werden können. Blutspuren am Fahrzeug werden bisher selten gesichert. Dabei lässt sich angetrocknetes Blut am Fahrzeug nach Abkratzen mit Hilfe eines scharfen Gegenstandes wie z.B. einer Rasierklinge in einer Folientüte einfach sichern. Noch besser ist die Sicherung der Blutspur mit einem DNA-freien Wattestäbchen. Die Haare sollten nicht mit Klebefolien gesichert werden. Zur Untersuchung müssten die Haare später vom Kleber getrennt werden, was mitunter nicht zerstörungsfrei gelingt. Weiterhin ginge das Haar bei längerer Anhaftung mit dem Kleber eine Verbindung ein. Eine Kontaminierung mit dem Klebstoff der Klebefolie könnte nicht ausgeschlossen werden. Besser ist es, die Spuren in Pergamintüten zu sichern. Die Haaruntersuchung zur Feststellung der Tierart und der Elementverteilung im Haar erfordert eine systematische Vorgehensweise. Dabei sind zur Reproduzierbarkeit der Ergebnisse zuerst die zerstörungsfreien Methoden anzuwenden. Die Beobachtungen sollten im Bild dokumentiert werden. Als Erstes erfolgt die makroskopische Darstellung zur Dokumentation von Haarlänge und Farbgebung. Danach sollte eine Voruntersuchung mit der Lupe erfolgen, um die Lage von Wurzel und Spitze zu ermitteln. Nicht immer liegen zur Untersuchung vollständige Haare vor. Unter dem Mikroskop mit Kamera erfolgt anschließend über die definierten Haarabschnitte die Dokumentation. In einigen Fällen lässt sich bereits nach dieser Untersuchung durch die Betrachtung der Medulla die Tierart feststellen. Im Rasterelektronenmikroskop lässt sich die äußere Rindenschicht des Haares aufgrund der größeren Schärfentiefe deutlich darstellen. Diese gibt weitere Anhaltspunkte zur Tierartbestimmung. Immer sollte eine weitergehende Untersuchung zur Bestimmung der Elemente im Haar durchgeführt werden. Diese kann in Kombination mit im Rasterelektronenmikroskop integrierten oder separaten Geräten erfolgen. Zur Feststellung, welche chemischen Elemente im Haar vorkommen, und wie sich diese in Haaren von Tieren in der Natur zu behandelten Haaren unterscheiden, wurde mit dem im Rasterelektronenmikroskop integrierten EDRS die Messung der Elementmengen durchgeführt. Bei den Haaren handelt es sich um inhomogene Proben. Durch die Messung an verschiedenen Abschnitten mehrerer Haare konnten Unterschiede zwischen manipulierten und nicht manipulierten Haaren aufgezeigt werden. Die Messungen zu den Elementen wurden in einer Datenbank zusammengefasst, um einen schnellen Abgleich der Ergebnisse zu ermöglichen. Bei Verfügbarkeit ausreichender Mengen an Haarmaterial oder gesicherter Blutspur kann die Tierart mit Hilfe der DNA-Analyse ermittelt werden. Bei dieser Methode kommt es allerdings zur vollständigen Vernichtung der Beweismittel, da die Haare zur DNA-Gewinnung aufgelöst werden. Die Schäden an den Fahrzeugen sind bei einem Wildunfall von mehreren Faktoren abhängig. Unterschiede ergeben sich durch die Karosserieform und die Art des Fahrzeuges, die Relativgeschwindigkeit, die Größe und Masse des Tieres sowie die Anstoßkonstellation. Zum Abgleich, ob ein Schadenbild am Fahrzeug einem Tier zugeordnet werden kann, wurden Lichtbilder von mit Tieren kollidierten Fahrzeugen gesammelt. Die Spuren an den Fahrzeugen wurden ausgewertet, soweit es sich um gesicherte Wildunfälle handelte. Damit lässt sich nach der Feststellung der Tierart anhand der Antragspuren das Schadenbild abgleichen. Die wesentlichen Bilder und technischen Daten zum Fahrzeug wurden in einer eigens dafür erstellten Datenbank gesammelt. Teilweise konnten die Fahrzeuglenker befragt werden, welche dann weitere (subjektive) Angaben zum Unfallhergang gaben. Wichtig für die Beurteilung sind die Lichtbilder mit den Beschädigungen und der Spurenlage. Da selten alle Information zum Wildunfall in der Datensammlung vorliegt, wurde eine einfache Differenzierung zur Qualität mit einem "Fünfsternesystem" erarbeitet. Die Vergleichsfälle in der Datenbank kommen aus drei Datenquellen. Diese sind (1) nachgewiesene Wildunfälle aus Gutachten, (2) am Unfallort aufgenommene Wildunfälle und (3) Schadenbilder aus selbstdurchgeführten Versuchen.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2020000056

Nägelein, Andreas;
Ladungsträgertransport in Nanodrahtstrulturen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2020. - 1 Online-Ressource (xii, 154 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2020

Die Integration von III-V-Halbleitern mit der etablierten Silizium-Technologie hat einen hohen Stellenwert bei der Weiterentwicklung vieler opto-elektronischen Bauelemente. Da hierbei Materialien mit unterschiedlichen Kristallstrukturen und Gitterparameter kombiniert werden müssen, entstehen Kristalldefekte, welche die Leistung und Effizienz dieser Bauteile beeinträchtigen. Unter Verwendung von Nanodrahtstrukturen, in denen mechanische Spannungen sehr effizient abgebaut werden können, ist es möglich, die Defektdichte zu reduzieren. Zudem kann von der Nanodrahtgeometrie, mit ihren einzigartigen Eigenschaften, profitiert werden. In dieser Arbeit wird ein ausgefeiltes Multi-Spitzen Rastertunnelmikroskop (MT-STM) eingesetzt, um den Ladungsträgertransport in freistehenden Nanodrahtstrukturen eingehend zu untersuchen. Das Ziel dieser Dissertation ist es, ein detailliertes Verständnis über den Dotierstoffeinbau, die Leitungskanäle bei verschieden starker Dotierung sowie die Funktion ladungstrennender Kontakte in Nanodrähten zu entwickeln. In einem ersten Schritt werden die Ergebnisse des MT-STMs mit denen konventioneller Transferlängenmessung verglichen und bewertet. Die gute Übereinstimmung der ermittelten spezifischen Leitfähigkeit und Dotierstoffkonzentration, die hohe Ortsauflösung und die wenigen Prozessschritte bestätigen die Überlegenheit des MT-STMs gegenüber konventionellen Methoden. Die Vermessung verschieden dotierter Nanodrähte ermöglicht es den Dotierstoffeinbau im Detail zu untersuchen. Der Vergleich der Leitfähigkeiten dieser Drähte unmittelbar nach dem UHV-Transfer mit denen nach Oxidation an Luft, ermöglicht zudem die Evaluation der Auswirkungen von Oberflächenterminierungen auf den Ladungsträgertransport. Die für opto-elektronische Anwendung notwendigen ladungstrennenden Kontakte werden in axialer sowie radialer Ausführung untersucht. Hierbei ist die Ermittlung der exakten Dotierstoffprofile mit höchster räumlicher Auflösung besonders wichtig, da abrupte Halbleiterkontakte beim sogenannten vapor-liquid-solid Wachstum kaum realisierbar sind. Die vorliegende Arbeit schafft die Voraussetzungen für ein detailliertes Verständnis des Ladungsträgertransports und zur präzisen Ermittlung von Dotierprofilen in Nanodrähten, wodurch die Grundlage für die Verbesserung von Nanodraht-Bauelemente geschaffen wird.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00040691

Tan, Jun;
Design methodology and implementation of fully passive RFID SoC with temperature sensor. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xi, 159 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2021

Diese Dissertation stellt die Methodik und die Implementierung eines vollständig passiven RFID SoC mit Temperatursensor zur Reduzierung von Versorgungsrauschen für eine hochgenaue drahtlose Temperaturmessung vor. Die Analyse der modernen eigenständigen Temperatursensoren und der drahtlosen RFID Temperatursensoren zeigt eine Design Herausforderung, dass die RFID Sensoren aufgrund der RFID Kommunikation erheblich unter dem Versorgungsrauschen leiden. Um die Sensorgenauigkeit zu verbessern, ohne zu viele Kompromisse einzugehen, stellt diese Dissertation die folgenden wissenschaftlichen Beiträge vor. Zuerst wird ein Zeitdomain Niederspannungs Niederleistungs Temperatursensor vorgeschlagen, um eine hohe Genauigkeit zu erreichen, ohne einen hochkomplexen Sigma Delta ADC mit niedriger Abtastrate zu verwenden. Darüber hinaus wird die Methodik zur Analyse von Versorgungsrauschen für die Erzeugung, Verstärkung und Digitalisierung des Versorgungsrauschens entwickelt. Die Analyseergebnisse zeigen, dass das Versorgungsrauschen über ein breites Frequenzspektrum verteilt ist, während das Rauschen im Kommunikationsfrequenzband durch das Power Management Unit verstärkt wird. Für die Analyse der Rauschdigitalisierung erreicht dieser vorgeschlagene Temperatursensor die beste DC Versorgungsempfindlichkeit seiner Klasse, während er noch unter Wechselstromwelligkeit leidet. Daher wird das durch die RFID Kommunikation erzeugte Versorgungsrauschen die Sensorleistung erheblich beeinflussen. Die abschließende Optimierung auf Systemebene wird durch die Einführung eines seriellen Auslesekommandos erreicht, das das Versorgungsrauschen für die Sensorauslesung deutlich reduziert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass dieser vorgeschlagene RFID Temperatursensor die Genauigkeit von ±0.4 ˚C (3 sigma) von 0 ˚C bis 125 ˚C erreicht. Die ist höchste Genauigkeit mit dem größten Arbeitsbereich im Vergleich zu den derzeit berichteten modernen RFID Temperatursensoren. Der neue RFID Befehl verbessert die Auflösung dieses RFID Temperatursensors um den Faktor 16.

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2021000053

Weidner, Markus;
Magnetsysteme auf Basis von Hochtemperatursupraleitern für die Lorentzkraftanemometrie. - Ilmenau, 2019. - ix, 102 Seiten
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Das Verfahren der Lorentzkraftanemometrie ermöglicht eine kontaktlose Strömungsmessung von Flüssigkeiten mit geringer Leitfähigkeit und Geschwindigkeit. Aufgrund des elektromagnetischen Messprinzips ist die Messung an heißen, aggressiven oder opaken Fluiden möglich. Die Auflösung des Verfahrens lässt sich durch stärkere Magnetfeldquellen erhöhen. Diese Arbeit untersucht und bewertet das Potential von Supraleitern, welche eine höhere Energiedichte als die bisher verwendeten Permanentmagnete besitzen, für eine Verwendung als Magnetfeldquelle in der Lorentzkraftanemometrie. Dafür wird ein geeignetes Material recherchiert und ein notwendiges Kühlkonzept entwickelt. Für die ausführliche Untersuchung der physikalischen Eigenschaften der Supraleiter wurde der Hochtempertursupraleiter YBCO als Bulkmaterial identifiziert und eine Kühlinfrastruktur aufgebaut, welche Magnetisierungen von 5 T und Temperaturen von 20 K durch Flüssighelium erreicht. In den Supraleitern wurden reproduzierbar Magnetfelder eingefroren und Feldmessungen in Abhängigkeit von Temperatur, Durchmesser sowie Abstand bei einer paarweisen Anordnung durchgeführt. Der negative Effekt des Flusskriechens reduzierte sich durch Temperaturreduzierung nach dem Magnetisieren. Mit der gemessenen Flussdichteverteilung der Proben konnte ein numerisches Simulationsmodell entwickelt werden, welches zur Berechnung der zu erwartenden Lorentzkräfte verwendet werden kann. Eine erste Lorentzkraftmessung mit einem einfachen supraleitenden Magnetsystem an einem Kupferzylinder wurde erfolgreich durchgeführt und bestätigt das erarbeitete Modell. Mit dem Modell wurden Optimierungen für die Supraleiteranordnung berechnet und ergeben eine in Strömungsrichtung linear angeordnete Kette von Supraleiterpaaren. Dabei sollte der Abstand der Paare zueinander mindestens ihrem Durchmesser entsprechen. Des Weiteren wird gezeigt, dass für die durch die Magnetisierungsvorrichtung vorgegebenen Systemausdehnungen maximal drei Supraleiterpaare verwendet werden sollten. Größere Anzahlen resultieren in geringeren Lorentzkräften. Die Verwendung von Flüssigstickstoff bei 77 K als Kühlmittel reicht nicht aus um mit den verwendeten Supraleitern höhere Kräfte als das bisherige Permanentmagnetsystem zu erreichen. Erst eine Kühlung unter 50 K mit Flüssighelium oder Kryokühlern erzielt eine vier- bis 22-fache Erhöhungen der Lorentzkraft.

Michels, Thomas;
Fully integrated transducer platform with cavity optomechanical readout. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xviii, 200 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019

Forschung und Entwicklung von Wandlern basierend auf kavität- optomechanischen Elementen ist ein Forschungsgebiet von hohem Interesse. Sie kombiniert hohe Bandbreiten und Empfindlichkeit nahe dem Standardquantumlimit mit Kompaktheit, Robustheit, kleinen Abmessungen und dem Potential für eine wirtschaftliche Massenproduktion systemimmanent bei mikroelektromechanischen Systemen. Vollintegrierte Wandler erlauben demnach Bewegungsmessungen bis hin zum fundamentalen Quantenlimit. In dieser Arbeit werden Design, Herstellung und Charakterisierung eines vollintegrierten und glasfasergekoppelten Wandlers in einer Machbarkeitsstudie dargestellt. Das System kombiniert hohe Verschiebungsauflösungen 0.14 - 40 fm&hahog;Hz^(-1/2), optomechanische Detektion mit hoher Bandbreite und eine eingebaute thermische und elektrostatische Anregung. Die Herstellung erfolgt in einem doppelseitigen mikro- und nanotechnischen Fertigungsverfahren auf Waferbasis, in einer Kombination aus einem Elektronenstrahllithographieschritt, sechs Projektionslithographieschritten und drei Kontaktlithographie Schritten. Die Siliziumnitrid-Sonden können mittels eines elektrischen Signals, angelegt an den integrierten thermischen oder elektrostatischen Aktuator, angeregt werden. Sie sind optisch über das evanecente Feld mit einer optischen Kavität hoher Güte (10^5 - 2 x 10^6) gekoppelt. Die Bewegung der Sonde wird detektiert über eine Veränderung der Resonanzfrequenz der Kavität. Die eingebauten Aktuatoren ermöglichen die Einstellung des Abstandes zwischen Sonde und optischer Kavität, welche die Einstellung der Sensitivität ermöglicht. Eine Seite der Sonde steht über die Kante des Siliziumchips, um die Kopplung mit einer Vielzahl von Proben und physikalischen Systemen zu erlauben. Die modulare Bauweise des Wandlers schafft die Grundlage zur Parallelisierung der Sonden für die gleichzeitige Messung mehrerer Kräfte oder physikalischer Eigenschaften. Die Parallelisierung wird in dieser Arbeit am Beispiel eines 2x1 Array gezeigt, welche mit geringem Aufwand auf größere Arrayarchitekturen angepasst werden kann. Zur Demonstration der Funktion von Einzelsonden und Sondenarrays, wird die Sondenanwendung in der Rasterkraftmikroskopie präsentiert. Des Weiteren wird die Flexibilität der Wandlerbauweise an der Herstellung von Membrane- und Beschleunigungswandlern belegt. Das Verhalten aller hergestellten Wandler wird hinsichtlich der Bewegungsempfindlichkeit, Frequenzstabilität, und Einstellbarkeit der Auslesung analysiert.

https://www.db-thueringen.de/receive/dbt_mods_00043149