Messtechnische Untersuchung von Rohranlegethermometern. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (V, 162 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Die vorliegende Arbeit widmet sich der messtechnischen Untersuchung von Rohranlegethermometern, welche eine spezielle Bauform der an Oberflächen messenden Berührungsthermometer darstellen. Ihre Befestigung an ein Rohrstück erfolgt dabei i. d. R. durch lösbare Montage. Ziel der Messung mittels Rohranlegethermometern ist i. A. die Bestimmung der Mediumstemperatur im Inneren eines durchströmten Rohres. Bislang existieren nur wenige Veröffentlichungen, Normen und Richtlinien, die Herangehensweisen zur messtechnischen Charakterisierung und Vergleich von Rohranlegethermometern beschreiben. An Hand theoretischer Betrachtungen von verschiedenen Einflussgrößen, wie Strömungsgeschwindigkeit, Rohrgeometrie, Umgebungsbedingungen etc. wird deutlich, dass diese häufig in Wechselwirkung treten und nur zusammen betrachtet werden sollten. Um die Einflussgrößen auf die Messung mittels Rohranlegethermometern besser ergründen zu können, wurde ein neuer Prüfstand auf Basis von Sattdampf konzipiert, aufgebaut und erfolgreich verifiziert. Es wurde zudem nachgewiesen, dass mit einem auf Wasser basierenden Prüfstand reproduzierbare Messungen über einen weiten Mediumstemperaturbereich durchgeführt werden können. Mit Hilfe von kommerziell erhältlichen Rohranlegethermometern erfolgten experimentelle Untersuchungen praxisrelevanter Einflussgrößen. Wesentliche Einflussgrößen konnten neben der Strömungsgeschwindigkeit des Mediums u. a. in der Reproduzierbarkeit durch die Montage, dem thermischen Kontaktwiderstand zwischen Rohr und Thermometer sowie einer erzwungenen Konvektion in der Umgebung gefunden werden. Mittels Isolierung von Rohr und Thermometer konnte z. T. eine Reduzierung von Einflussgrößen auf die Messung erreicht werden. Insgesamt zeigt sich, dass bei der Messung von Rohranlegethermometern eine genaue Kenntnis der Eigenschaften des Gesamtsystems, bestehend aus Medium, Rohr, Thermometer mit Kontaktwiderstand und Umgebung, erforderlich ist. Aus den durchgeführten experimentellen Untersuchungen heraus folgen Empfehlungen zur Ermittlung wichtiger charakterisierender Kenngrößen von Rohranlegethermometern unter reproduzierbaren Bedingungen. Zusammenfassend wird dem Leser somit die Möglichkeit gegeben, Rohranlegethermometer besser verstehen, bewerten, auswählen und anwenden zu können. Des Weiteren wurde der Grundstein für zukünftige Normen und Richtlinien gelegt.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000255
Hochpräziser Mehrkoordinatenantrieb mit repulsiver Magnetführung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (viii, 168 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Viele moderne Applikationen, z.B. aus der Biotechnologie oder der Halbleiterindustrie, benötigen Mehrkoordinatenantriebe, die Positioniergenauigkeiten im Nanometerbereich und große planare Bewegungsbereiche besitzen. Zudem müssen die zum Einsatz kommenden Systeme auch vakuumtauglich sein. Um diese hohen Anforderungen zu erfüllen, werden magnetisch geführte Mehrkoordinatenantriebe untersucht und entwickelt. Das Ziel der vorliegenden Arbeit besteht darin, einen neuartigen magnetisch geführten Mehrkoordinatenantrieb mit einem großen Fahrbereich zu entwickeln. Im Vergleich zu anderen, aus der Literatur bekannten Lösungen zeichnet sich das vorgeschlagene Konzept durch eine wesentlich vereinfachte kompakte Konstruktion, entkoppelte Antriebsund Führungskräfte und einen von oben frei zugänglichen passiven Läufer aus. Ein wesentlicher Schwerpunkt der Arbeit ist die semi-analytische Kraftberechnung der eingesetzten Aktoren. Die Ergebnisse der hergeleiteten Kraftgleichungen werden den numerischen 3D-FEM und den experimentellen Ergebnissen gegenübergestellt. Zwischen den Ergebnissen der hergeleiteten Kraftgleichungen und den numerisch ermittelten Kräften zeigt sich ein maximaler Fehler von 1 %. Zwischen den Berechnungen und den Messungen ergibt sich ein maximaler Fehler von 5 %. Da der Funktionsnachweis des vorgeschlagenen Konzepts im Vordergrund steht, ist ein Funktionsmuster mit einem Bewegungsbereich von 50 × 50 × 2 mm^3 aufgebaut und in Betrieb genommen worden. Für die Regelung des Systems ist ein Zustandsregler mit integrierender Rückführung implementiert. Erste experimentelle Messungen zeigen, dass das System stabilisiert und der Läufer in den sechs Bewegungsfreiheiten positioniert werden kann. Dabei besitzt das Positionsrauschen in den Koordinaten x, y und z eine Standardabweichung von [sigma]x = 193 [my]m, [sigma]y = 178 [my]m und [sigma]z = 8.2 [my]m und liegt damit im Bereich der Messsystemauflösung.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-20190002431
Neue Biosensoren aus mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren für die elektrochemische Analyse von Biomolekülen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (136 Blätter)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Stickstoff-dotierte (N-MWCNT) und Stickstoff-Phosphor-dotierte (N-P-MWCNT) mehrwandige Kohlenstoffnanoröhren wurden mittels chemischer Gasphasenabscheidungstechnik (CVD) erfolgreich hergestellt. Die synthetisierten MWCNTs sind auf Silizium/Siliziumoxid Wafer durch die Zersetzung von Acetonitril und Triphenylphosphin in Gegenwart vom Ferrocen als Katalysator gewachsen. Die Morphologie wurde mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) in Kombination mit Energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDXS), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), und Raman Spektroskopie untersucht. Die REM Aufnahmen zeigen, dass die N-MWCNTs einen Teppich aus vertikal ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhrchen bilden und die Oberfläche des Films weitgehend homogen ist. TEM Aufnahmen einzelner Röhren zeigen, dass die N-MWCNTs eine sogenannte Bambus-Struktur besitzen. REM-Aufnahmen der N-P-MWCNT Filme zeigen ebenfalls eine homogene Struktur der Filme, die ähnlich der der N-MWCNT ist, mit zusätzlichen Knoten in der Röhrenstruktur. Dabei ändert sich die Morphologie der hergestellten Filme mit zunehmendem TPP Gehalt (zwischen 0.7 und 1 Gew %) in der Kohlenstoffquelle (Acetonitril). Eine Schicht aus amorphem Kohlenstoff bedeckt die Kohlenstoffnanoröhrchen teilweise, sodass keine ausgerichteten Kohlenstoffnanoröhrchen in den REM-Bildern erkannt werden können. Durch die Erhöhung des TPP Gehalts bis auf 1 Gew % im Lösungsmittel entstehen sehr dünne Filme aus N-P-MWCNTs. Die TEM-Bilder bestätigen, dass die N-P-MWCNTs noch eine Bambus-Struktur besitzen (erkennbar bis zu einem Zusatz von 0.6 Gew %. TPP). Darüber hinaus (mehr als 0.6 Gew %. TPP) konnten durch den abgeschiedenen amorphen Kohlenstoff keine TEM-Bilder mehr aufgenommen werden. Die quantitative Auswertung der Raman-Spektren zeigt, dass das Verhältnis der Intensitäten der Raman Banden D und G für N-MWCNT-Filme kleiner ist als das Verhältnis für N-P-MWCNT-Filme ist. Es wurde festgestellt, dass das Intensitätsverhältnis bei der Dotierung mit Phosphor zunimmt und folglich der Grad der Defekte abnimmt. Die elektrochemische Charakterisierung der gewachsenen Schichten mittels Zyklischer Voltammetrie und Elektrochemischer Impedanz Spektroskopie wurde gegenüber dem Redoxsystem [Fe(CN)6]3-/4- durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass die hergestellten N-MWCNTs die höchste Sensitivität, die kleinste Nachweisgrenze, und die schnellere Kinetik der Elektronübertragung im Vergleich zu den N-P-MWCNTs zeigen. Die Dotierung von Kohlenstoffnanoröhren mit Stickstoff verbessert die elektrokatalytischen Eigenschaften, während die zusätzliche Dotierung der N-MWCNTs mit Phosphor die Sensitivität und die Kinetik der elektrochemische Prozess auf diesen Filmen deutlich verringert. Die nachträgliche Modifizierung von N-MWCNTs mit Metall-Nanopartikeln (MNP) wurde ebenfalls untersucht. Dabei wurden Rhodium- (RhNP), Palladium- (PdNP), Platin- (PtNP) und Silber- (AgNP) Nanopartikel für die Modifizierung der Oberflächen verwendet. Die hergestellten Filme aus N-MWCNTs/MNP wurden ebenfalls elektrochemisch mit dem Redoxsystem [Fe(CN)6]3-/4- als Modellsystem charakterisiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die modifizierten N-MWCNTs/MNP stärkere Signale (response) zeigen, da die Nanopartikel als Katalysator wirken. Die elektrokatalytische Aktivität der Elektroden verbessert sich in der folgenden Reihenfolge: N-MWCNTs < N-MWCNTs/RhNP < N-MWCNTs/PdNP < N-MWCNTs /PtNP < N-MWCNTs/AgNP. Die Anwendung von N-MWCNTs/MNP (M: Rh, Pd, Ir, Pt, und Au) Filmen als Arbeitselektroden für die gleichzeitige quantitative Analyse von einigen medizinisch relevanten Biomolekülen, wie zum Bespiel Ascorbinsäure, Dopamin, und Harnsäure in Phosphat-Puffer-Lösung PBS (pH 7.0) wurde ebenfalls erfolgreich demonstriert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nachweisgrenze von N-MWCNTs/MNP in der folgenden Rheinfolge abnimmt: N-MWCNTs > N-MWCNTs/RhNP > N-MWCNTs/PdNP > N-MWCNTs/IrNP > N-MWCNTs /PtNP > N-MWCNTs/AuNP. Die AuNP zeigen den größten Effekt auf die Empfindlichkeit und die elektrokatalytische Aktivität bei der gleichzeitigen Bestimmung der untersuchten Moleküle. Die hergestellten nanostrukturierten Schichten aus N-MWCNTs und AuNP konnten auch für die Analyse von Acetaminophen (AC) und N-Acetyl-Cystein (NAC) erfolgreich eingesetzt werden. Die Stabilität der synthetisierten Kohlenstoffnanofilme über längere Zeiträume und die Reproduzierbarkeit der Synthese der Filme wurden untersucht und zeigen, dass die hergestellten Elektrodenfilme eine sehr gute Stabilität und Reproduzierbarkeit in den elektrochemischen Messungen aufweisen.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000279
Charakterisierung elektrischer Kontakt-Entladungen im Bereich niedriger Spannungen im Zündgrenz-Bereich von Wasserstoff-Luft-Gemisch. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (VI, 101 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Elektrische Entladungen, die bei schaltenden elektrischen Kontakten oder beim Ziehen einer Steckverbindung unter Spannung entstehen können, sind eine bedeutende Zündquelle in explosionsfähigen Atmosphären. Elektrische Komponenten in solchen Atmosphären entsprechen daher einem Zündschutzkonzept wie beispielsweise der Eigensicherheit "i". Hierbei werden durch definierte Begrenzung von elektrischen Parametern Zündungen verhindert. Das wird nach dem Stand der Technik mit dem IEC-Funkenprüfgerät getestet, indem mit der Energie der Testkomponente elektrische Entladungen in einem explosionsfähigen Gasgemisch erzeugt werden. Die komplexen Phänomene der auftretenden Entladungstypen sind jedoch bis heute noch nicht vollständig verstanden. Die Ergebnisse der Prüfgeräte streuen stark und können zu Wettbewerbsverzerrungen führen. Zum Erreichen reproduzierbarer Ergebnisse ist es daher notwendig, eine verbesserte alternative Prüfmethode zu entwickeln. Diese soll die für die Zündung relevante elektrische Entladung nachbilden. Das Ziel ist, die Zündgrenzwerte durch diese Prüfmethode möglichst einfach und reproduzierbar bestimmen zu können. Dies wird durch einen Lösungsansatz erreicht, der auf der Verwendung der Zündgrenzwerte basiert, wie sie sich im IEC-Funkenprüfgerät bei einer definierten Zündwahrscheinlichkeit unter Worst-Case-Bedingungen ergeben. Hierzu wird eine spezielle Kontaktvorrichtung verwendet, mit der diese Entladungen unter Worst-Case-Bedingungen gezielt erzeugt werden. Die Untersuchungen umfassen daher die Ermittlung der Worst-Case-Bedingungen und die Charakterisierung der Entladungen bei Öffnungsvorgängen in einem Wasserstoff-Luft-Gemisch mit Stromwerten kleiner als 60 mA und einer maximalen Spannung von 30 VDC. Dabei werden die Strom-Spannungs-Kennlinie, das optische Spektrum, eine Abschätzung der Temperatur und eine vereinfachte Bewertung der Zündfähigkeit über den Leistungsverlauf einschließlich der Abschätzung der Messunsicherheit dargestellt. Die Nachbildung orientiert sich an der Physik der Entladung, ermöglicht reproduzierbare Ergebnisse und kann in einem Prüfgerät oder einem Programm eingesetzt werden. Die Arbeit bildet eine erste Grundlage für eine alternative Prüfmethode zum bisherigen IEC-Funkenprüfgerät, deren Ergebnisse in die internationale Normung einfließen können.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000239
Funktionalisierung von diamantartigen Kohlenstoffschichten durch variable Dotierung mit Silizium. - Ilmenau, 2019. - 149 Blätter
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
In der Automobilindustrie werden Injektorkomponenten mit kohlenstoffhaltigen Verschleißschutzschichten, den sogenannten diamond like carbon Schichten (DLC oder auch a-C:H), beschichtet. Aufgrund des niedrigen Reibwertes und des hohen Verschleißwiderstandes werden diese Schichten häufig zur Erhöhung der Lebensdauer im Einspritzbereich verwendet. (1) Eine a-C:H-Schicht weist standardmäßig eine Temperaturbeständigkeit von circa 350 ˚C auf. Bei Temperaturen höher 350 ˚C degradiert die Schicht langsam und verliert an Leistungsfähigkeit. Durch zunehmende Anforderungen im Realbetrieb steigen die Drücke und damit Einsatztemperaturen im Injektor. (2,3) In der Literatur wird oftmals die Dotierung der a-C:H-Schichten mit Silizium zur Erhöhung der thermischen Beständigkeit diskutiert. Silizium verschiebt die thermische Beständigkeit zu höheren Temperaturen. Je mehr Silizium in der a-C:H-Schicht enthalten ist, desto höher wird die thermische Beständigkeit. Allerdings verändern sich auch andere Schichteigenschaften mit steigendem Silizium-Gehalt. Zum Beispiel sinkt der Reibwert durch eine Silizium-Dotierung. Die Verschleißbeständigkeit verschlechtert sich hingegen drastisch. Weiterhin nimmt die Härte mit steigendem Silizium-Gehalt ab. (4) Eine derartig dotierte a-C:H:Si-Schicht würde demnach im Realbetrieb eines Injektors deutlich schneller verschleißen als eine undotierte DLC-Schicht. Die Entwicklung einer thermisch und gleichzeitig verschleißbeständigen Schicht ist somit für die Automobilindustrie notwendig. Ziel dieser Arbeit ist die Erhöhung der thermischen Beständigkeit unter Beibehaltung der herausragenden Verschleißschutzeigenschaften einer a-C:H-Schicht. Es wurde der Einfluss zweier unterschiedlicher kohlenwasserstoffhaltiger Prozess-gase in Abhängigkeit von Bias-Spannung, Bias-Strom und Gasfluss untersucht. Des Weiteren wurden jeweils die optimierten Schichten, die aus diesen Prozessgasen hergestellt werden konnten, zur Erhöhung der thermischen Stabilität mit Silizium dotiert. Durch die systematische Analyse verschiedener Dotierungs- und Schichtvariationen wurde eine a-C:H:Si-Schicht entwickelt, welche die Anforderung der höheren thermischen Beständigkeit bei gleichbleibendem Verschleißschutz erfüllt.
Synthese, Charakterisierung und Applikation von Ti-substituierten Hexaferriten. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource ( IV, 153 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Bariumhexaferrit (BaFe12O19) hat aufgrund seiner großen uniaxialen magnetokristallinen Anisotropie, des hohen spezifischen Widerstands und der Permeabilität bei hohen Frequenzen viel Aufmerksamkeit für Anwendungen im Mikrowellenbereich erregt. Es kann zum Beispiel als Absorber für elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) Anwendungen eingesetzt werden. Die chemische Substitution von Eisen durch Titan im Bariumhexaferrit zeigt, dass die magnetischen Eigenschaften stark beeinflussbar und die Mikrowelleneigenschaften verbesserbar sind. In der vorliegenden Arbeit werden für Mikrowellenanwendungen Titan-substituierte hexagonale M-Typ Ferrite in einer schnellgekühlten Glasschmelze der Grundzusammensetzung (Mol-%): 40 + 33 B2O3 BaO + (27-x) Fe2O3 + x TiO2. mit der Glaskristallisationstechnik bei Variation der Schmelzsubstitution und der Kristallisationsparameter hergestellt. Dabei wird insbesondere der Einfluss der Schmelzsubstitution und der Temperbedingungen auf die magnetischen Eigenschaften, die Wertigkeit der Eisen-Ionen im Glas und in den Pulvern, die Phasenbildung im Glas und die Mikrowellenabsorption der Pulver untersucht. Thermokinetische Analysen sind die Basis, die Phasentransformationen durch die Analyse der kinetischen Parameter zu verstehen und die Gitterplatzbesetzung und den Fe2+ -Gehalt in der ferrimagnetischen Phase zu kontrollieren, um somit die Mikrowellenabsorption von Ti-substituierten Bariumhexaferritpulvern zu optimieren. Dabei wurde der Einfluss von Temperatur und Heizrate untersucht. Für die Kristallisation von Bariumhexaferrit in der glasigen Matrix von x= 0, 1,8, 3,6, 4,2 und 6,4 Mol %-TiO2, die mittels dem ASTM E698-Verfahren bestimmt wurde, ist eine Gesamtaktivierungsenergie von 311,74 ± 3 kJ mol-1 erforderlich. Die Phasenumwandlung während der Kristallisation wurde nicht von der Ti-Substitution beeinflusst. Die Substitution der Fe3+- durch Ti4+-Ionen verändert die magnetokristalline Anisotropie des Bariumhexaferrites. Dieser Effekt wurde durch Messung der statischen magnetischen Eigenschaften (JHC und MS) an den synthetisierten Pulvern mit einem Probenvibrationsmagnetometer untersucht. Weiterhin wurde mittels Mößbauer Spektroskopie festgestellt, dass die Ti4+ Ionen bevorzugt die 2a und geringfügig auch die 2b Zwischengitterplätze besetzen. Für höhere Schmelzsubstitutionen x = 5,4 Mol %-TiO2 werden auch die 4f1 und 4f2- Plätze besetzt. Außerdem wurde mittels Röntgendiffraktometrie nachgewiesen, dass sich bei diesen hohen Schmelzsubstitutionen x = 4.6 Mol-% TiO2 neben der ferrimagnetischen (BaFe3+xFe2+12-2xTi4+xO19) auch eine dielektrische Phase ausbildet, welche BaTi6O13 entspricht. Die kontrollierte Beeinflussung der Gitterplatzbesetzung durch Ti4+-Ionen und des Fe2+-Gehaltes in der ferrimagnetischen Phase sowie die Einstellung des dielektrischen Phasenanteils während der Temperung sind Möglichkeiten zur Optimierung der Mikrowellenabsorption von mit der Glaskristallisationstechnik hergestellten Ti-substituierten Bariumhexaferrite Pulvern.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000198
Development of an adaptive navigation system for indoor mobile handling and manipulation platforms. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (xvii, 154 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Eine der grundlegenden Funktionen, welche die Autonomie in der mobilen Robotik ermöglicht, ist die Navigation. Sie ist eine wesentliche Voraussetzung dafür, dass mobile Roboter selbständig anspruchsvolle Aufgaben erfüllen können. Die Umsetzung der Navigation wird dabei oft als eine der wichtigsten Herausforderungen identifiziert. Die Kartenerstellung und Lokalisierung als Grundlage für die Navigation wurde in den letzten Jahrzehnten intensiv erforscht. Es existieren jedoch immer noch eine Reihe von Problemen, z.B. die Anwendung auf große Areale oder bei der Umsetzung auf kostengünstigen und energiesparenden Embedded-Systemen. Diese Arbeit stellt neue Ansätze und Lösungen im Bereich der LiDAR-basierten simultanen Positionsbestimmung und Kartenerstellung (SLAM) vor. Eine Schlüsselkomponente der LiDAR-basierten SLAM, die so genannten Scan-Matching-Algorithmen, wird näher untersucht. Verschiedene Scan-Matching-Algorithmen werden zum ersten Mal systematisch mit verschiedenen LiDARs für den Innenbereich getestet. Der Einfluss von LiDARs auf die Eigenschaften der Algorithmen wird quantitativ analysiert. Verbesserungen an Bayes-filterbasierten und graphoptimierten SLAMs werden in dieser Arbeit vorgestellt. Bayes-filterbasierte SLAMs verwenden hauptsächlich die aktuellen Sensorinformationen, um die beste Schätzung zu finden. Eine neue effiziente Implementierung des auf Partikel-Filter basierenden SLAM unter der Verwendung einer Lookup-Tabelle und der Parallelisierung wird vorgestellt. Die neue Implementierung kann effizient auf aktuellen Embedded-Systemen laufen. Im Gegensatz dazu verwenden Graph-SLAMs alle Sensorinformationen und minimieren den Gesamtfehler im System. Ein neues Echtzeitmodel für die Grafenerstellung und eine robuste integrierte SLAM-Lösung werden vorgestellt. Die Verbesserungen umfassen die Definition von eindeutigen Richtungsnormen für Scan, effiziente Algorithmen zur Erkennung von Loop Closures und eine parallele und adaptive Implementierung. Der entwickelte und auf eingebetteten Systemen eingesetzte Algorithmus übertrifft die aktuellen Algorithmen in Geschwindigkeit und Robustheit, insbesondere für große Areale. Die Ergebnisse der Arbeit können für die Verbesserung der Navigation von autonomen Robotern im Innenbereich, häuslichen Umfeld sowie der Intra-Logistik genutzt werden.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000090
Untersuchung von Glasdegradationsprozessen mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (i, 143 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Im Rahmen dieser Arbeit wurde erstmals mit Hilfe von XPS und AFM systematisch das Alterungsverhalten von Floatgläsern unter Berücksichtigung von drei kommerziell relevanten Aspekten untersucht: Vorspannprozesse, Korrosion bei Belegung mit Partikeln und Glasschutzmittel. Es konnten zwei spezifische Carbonatphasen nachgewiesen werden, die unter dem Einfluss von warmer, feuchter Umgebungsluft auf Floatglasoberflächen entstehen: Dendritisches Trona und Natriumhydrogencarbonat. Des Weiteren wurde im oberflächennahen Bereich Mg-Diffusion nachgewiesen. Ermöglicht wird sie durch die Akkumulation von Na und Ca und den damit verbundenen Änderungen der Glasstruktur und -zusammensetzung an der Oberfläche. Thermisches Vorspannen hat keinen signifikanten Einfluss auf diese Prozesse. Chemisches Vorspannen führt jedoch zu signifikanten Veränderungen: Es kommt zu einer erheblich inhomogeneren lateralen Ausbildung von Kristalliten, während chemische Veränderungen in der Glaszusammensetzung nur halb so tief in das Glas hineinreichen. Ursache ist das beim chemischen Vorspannen eingebaute K, welches die Zwischenräume des Glasnetzwerks verengt, so dass ein Eindringen von Wasserspezies erschwert wird. Untersucht wurde auch der Einfluss von Sandpartikeln der Sahara auf Glaskorrosion. Der anhaftende Sand verstärkt die Auslaugung der Netzwerkwandler drastisch und beeinflusst Kristallisationsprozesse sowie die Chemie der Glasoberfläche. Während er die Bildung von Carbonatphasen drastisch unterdrückt, führt er zur Entstehung von Ca-Anorthit und Na-Phillipsit. Diese können im weiteren Bewitterungsverlauf das Glas besonders stark schädigen, da sie unter dem Einfluss von Luftfeuchtigkeit eine hochbasische Umgebung bilden, die zur Auflösung des Glasnetzwerks führt. Erstmals wurde der Einfluss eines kommerziell erhältlichen Glasprotektors auf Flachglas untersucht, um seinen möglichen Nutzen für die Floatglasreinigung abzuschätzen und seine Wirkungsweise zu verstehen. Das saure Milieu des Protektors führt zu einer verstärkten Auslaugung von Na, was die Eindiffusion von im Protektor enthaltenem Zn in das Glas ermöglicht, welches das Netzwerk durch Stärkung geschwächter Glasverbindungen stabilisiert. Das dem Protektor beigemischte Bi diffundiert nicht in das Glas ein, sondern lagert sich an dessen Oberfläche ab und schützt diese dort. Unter Langzeiteinwirkung bildet sich eine Schutzschicht aus geringvernetztem hydratisierten Zinkphosphat aus. Deren Dicke ist mit unter 15 nm nach 19 Tagen äußerst gering und führt somit zu keinen störenden Interferenzerscheinungen. Die Ausbildung dieser Präzipitatschicht kann durch die Anwesenheit von Sn auf der Floatglasoberfläche erheblich beschleunigt werden.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000077
Untersuchung des Elektrolyseprinzips zur Bestimmung von geringen Feuchtegehalten und der Einsatz von ionischen Flüssigkeiten als neuartige Sensorbeschichtung. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (1 Band, verschiedene Seitenzählungen)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Feuchte, sei es Material- oder Gasfeuchte, ist eine wichtige Messgröße bei der Qualitätsbeurteilung von Kunststoffen, landwirtschaftlichen Erzeugnissen, Energieträgern, Arzneimitteln, industriell und medizinisch verwendeten Gasen. Deswegen gibt es ein Interesse Feuchtemesserfahren hinsichtlich Präzision, Wiederholbarkeit, Rückführbarkeit und Stabilität kontinuierlich zu verbessern. Ein bewährtes Messprinzip für diese Aufgabe wurde bereits 1959 von Keidel entwickelt und basiert auf der Absorption und Elektrolyse von Wasserdampf. Der einfache Aufbau dieses Prinzips besteht aus einem Sensorelement, einer Gleichspannungsquelle, einem Digitalmultimeter und einen geregelten Gasstrom über den Sensor. Nach dem Faradayschen Gesetz der Elektrolyse korreliert bei dem Messprinzip die Ladungsmenge mit der elektrolysierten Wassermasse. Jedoch bedarf es in der heutigen Zeit einer Validierung der Sensoren, weil durch gezielte Miniaturisierung weniger aktive Fläche vorhanden ist und somit das Faraday'sche Gesetz nicht vollständig anwendbar ist. In dieser Arbeit wurden coulometrische Sensoren mit einer planaren Elektrodenstruktur hinsichtlich der Einflüsse von unterschiedlichen Gasen, der Gastemperatur und dem -druck untersucht. Zusätzlich wurde eine neuartige Sensorbeschichtung basierend auf einer ionischen Flüssigkeit getestet. Des Weiteren wurde ein Messgerät für die abgestufte Bestimmung der Materialfeuchte und Wasseraktivität entwickelt und dessen messtechnischer Einsatz untersucht.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000209
Evaluation und Charakterisierung lokaler Defekte in organischen optoelektronischen Bauelementen mittels bildgebender Verfahren und Simulationen. - Ilmenau : Universitätsbibliothek, 2019. - 1 Online-Ressource (III, 124 Seiten)
Technische Universität Ilmenau, Dissertation 2019
Die Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Defekten und deren Dynamik, die lokal in der Energiekonvertierungsfläche von Solarzellen auftreten. Ziel war es eineindeutige Erkennungsmerkmale für unterschiedliche Defekttypen aufzustellen und die Erscheinungsbilder der Defekte in Bildgebende Messmethoden besser zu verstehen. Die Defekte wurden dazu sowohl experimentell untersucht als auch durch Simulationen rekonstruiert. Besonderes Augenmerk lag auf der Untersuchung der zeitlichen Entwicklung des "dark spot" Defektes. Zum Einsatz kamen Bildgebende Elektrolumineszenz (ELI), Lichtinduzierte Strom Kartografierung (LBIC) und Loch-in Wärmebilder (DLIT). Diese Methoden lassen ortsaufgelöste Aussagen über die Proben zu. Elektrische Schaltkreissimulationen wurden eingesetzt, um den Signal-Verlauf der bildgebenden Messmethoden zu reproduzieren. Abschließend wurde betrachtet, inwieweit es möglich ist, durch eine Kombination von zwei bildgebenden Verfahren (ELI und LBIC), ortsaufgelöst Rückschlüsse auf quantitative Größen ziehen zu können. Dazu wurden diese beiden komplementären Messmethoden durch eine gemeinsame Auswertung kombiniert. Es zeigt sich, dass die dynamische Entwicklung des "dark spot" Defekts durch ein Diffusionsmodell beschrieben werden kann. Die weiterentwickelten elektrischen Schaltkreissimulationen bieten die Möglichkeit, die Signalverläufe von ELI, LBIC und DLIT im Umfeld der lokal auftretenden Defekte beschreiben zu können. In Verbindung mit den experimentellen Ergebnissen ist es möglich, Kombinationen verschiedener Messsignale aus mehreren bildgebenden Methoden mit unterschiedlichen Defekttypen zu verknüpfen. Die kombinierte Auswertung der Messsignale ermöglicht Aussagen über die lokalen Serien- und Parallelwiderstände der Zellen. Diese Erkenntnisse ermöglichen eine Qualitätskontrolle basierenden auf bildgebenden Messverfahren. Die in der Arbeit entwickelten und modifizierten Methoden lassen sich sowohl auf organische als auch auf andere Solarzellentypen sowie flächige organische Leuchtdioden anwenden.
https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:gbv:ilm1-2019000219