@phdthesis{Mueller2023,
  author    = {M{\"u}ller, Dominik Dennis},
  title     = {Laborbasierte Nano-Computertomographie mit hoher Energie f{\"u}r die Materialcharakterisierung und Halbleiterpr{\"u}fung in Simulation und Anwendung},
  doi       = {10.25972/OPUS-31338},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-313380},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2023},
  abstract  = {Verschiedene Konzepte der R{\"o}ntgenmikroskopie haben sich mittlerweile im Labor etabliert und erm{\"o}glichen heute aufschlussreiche Einblicke in eine Vielzahl von Probensystemen. Der „Labormaßstab" bezieht sich dabei auf Analysemethoden, die in Form von einem eigenst{\"a}ndigen Ger{\"a}t betrieben werden k{\"o}nnen. Insbesondere sind sie unabh{\"a}ngig von der Strahlerzeugung an einer Synchrotron-Großforschungseinrichtung und einem sonst kilometergroßen Elektronen-speicherring. Viele der technischen Innovationen im Labor sind dabei ein Transfer der am Synchrotron entwickelten Techniken. Andere wiederum basieren auf der konsequenten Weiterentwicklung etablierter Konzepte. Die Aufl{\"o}sung allein ist dabei nicht entscheidend f{\"u}r die spezifische Eignung eines Mikroskopiesystems im Ganzen. Ebenfalls sollte das zur Abbildung eingesetzte Energiespektrum auf das Probensystem abgestimmt sein. Zudem muss eine Tomographieanalage zus{\"a}tzlich in der Lage sein, die Abbildungsleistung bei 3D-Aufnahmen zu konservieren. Nach einem {\"U}berblick {\"u}ber verschiedene Techniken der R{\"o}ntgenmikroskopie konzentriert sich die vorliegende Arbeit auf quellbasierte Nano-CT in Projektionsvergr{\"o}ßerung als vielversprechende Technologie zur Materialanalyse. Hier k{\"o}nnen h{\"o}here Photonenenergien als bei konkurrierenden Ans{\"a}tzen genutzt werden, wie sie von st{\"a}rker absorbierenden Proben, z. B. mit einem hohen Anteil von Metallen, zur Untersuchung ben{\"o}tigt werden. Das bei einem ansonsten idealen CT-Ger{\"a}t aufl{\"o}sungs- und leistungsbegrenzende Bauteil ist die verwendete R{\"o}ntgen-quelle. Durch konstruktive Innovationen sind hier die gr{\"o}ßten Leistungsspr{\"u}nge zu erwarten. In diesem Zuge wird er{\"o}rtert, ob die Brillanz ein geeignetes Maß ist, um die Leistungsf{\"a}higkeit von R{\"o}ntgenquellen zu evaluieren, welchen Schwierigkeiten die praktische Messung unterliegt und wie das die Vergleichbarkeit der Werte beeinflusst. Anhand von Monte-Carlo-Simulationen wird gezeigt, wie die Brillanz verschiedener Konstruktionen an R{\"o}ntgenquellen theoretisch bestimmt und miteinander verglichen werden kann. Dies wird am Beispiel von drei modernen Konzepten von R{\"o}ntgenquellen demonstriert, welche zur Mikroskopie eingesetzt werden k{\"o}nnen. Im Weiteren besch{\"a}ftigt sich diese Arbeit mit den Grenzen der Leistungsf{\"a}higkeit von Transmissionsr{\"o}ntgenquellen. Anhand der verzahnten Simulation einer Nanofokus-R{\"o}ntgenquelle auf Basis von Monte-Carlo und FEM-Methoden wird untersucht, ob etablierte Literatur¬modelle auf die modernen Quell-konstruktionen noch anwendbar sind. Aus den Simulationen wird dann ein neuer Weg abgeleitet, wie die Leistungsgrenzen f{\"u}r Nanofokus-R{\"o}ntgenquellen bestimmt werden k{\"o}nnen und welchen Vorteil moderne strukturierte Targets dabei bieten. Schließlich wird die Konstruktion eines neuen Nano-CT-Ger{\"a}tes im Labor-maßstab auf Basis der zuvor theoretisch besprochenen Nanofokus-R{\"o}ntgenquelle und Projektionsvergr{\"o}ßerung gezeigt, sowie auf ihre Leistungsf{\"a}higkeit validiert. Es ist spezifisch darauf konzipiert, hochaufl{\"o}sende Messungen an Materialsystemen in 3D zu erm{\"o}glichen, welche mit bisherigen Methoden limitiert durch mangelnde Aufl{\"o}sung oder Energie nicht umsetzbar waren. Daher wird die praktische Leistung des Ger{\"a}tes an realen Proben und Fragestellungen aus der Material¬wissenschaft und Halbleiterpr{\"u}fung validiert. Speziell die gezeigten Messungen von Fehlern in Mikrochips aus dem Automobilbereich waren in dieser Art zuvor nicht m{\"o}glich.},
  subject      = {Computertomografie},
  language  = {de}
}
@phdthesis{Stier2022,
  author    = {Stier, Simon},
  title     = {Konzepte, Materialien und Verfahren f{\"u}r multimodale und hochintegrierte Elastomersensorik},
  doi       = {10.25972/OPUS-26087},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-260875},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2022},
  abstract  = {Dielektrische Elastomersensoren sind aus Elastomermaterialien aufgebaute Sensoren mit einem kapazitiven Messprinzip. In ihrer einfachsten Form bestehen sie aus einer dehnbaren Elastomerfolie als Dielektrikum, die beidseitig mit leitf{\"a}higen und ebenfalls dehnbaren Schichten als Elektroden bedeckt ist. Damit entsteht ein mechanisch verformbarer elektrischer Kondensator, dessen Kapazit{\"a}t mit der Dehnung der Elastomerfolie stetig ansteigt. Neben solchen Dehnungssensoren lassen sich mit einem geeigneten geometrischen Aufbau auch dielektrische Elastomersensoren realisieren, bei denen eine elektrische Kapazit{\"a}t mit einem angelegten Druck bzw. einer Kraft auf die Oberfl{\"a}che, mit einer Scherkraft oder mit der Ann{\"a}herung eines elektrisch leitf{\"a}higen oder polarisierbaren K{\"o}rpers wie z. B. der menschlichen Hand messbar ansteigt. Durch ihre vielf{\"a}ltige Funktion, intrinsische Verformbarkeit und fl{\"a}chige Ausgestaltung weisen Dielektrische Elastomersensoren erhebliches Potential in der Schaffung smarter, sensitiver Oberfl{\"a}chen auf. Dabei sind weitgehende und individuelle Adaptionen auf den jeweiligen Anwendungszweck durch Abstimmung geometrischer, mechanischer und elektrischer Eigenschaften m{\"o}glich. Die bisherige Forschung beschr{\"a}nkt sich jedoch auf die Analyse und Optimierung einzelner Aspekte ohne das Potential einer {\"u}bergreifenden systemischen Perspektive zu nutzen. Diese Arbeit widmet sich daher der Betrachtung der Sensorik als Gesamtsystem, sowohl horizontal - von abstrakten Modellen bis zur Fertigung und prototypischen Anwendung - als auch vertikal {\"u}ber die Komponenten Material, Struktur und Elektronik. Hierbei wurden in mehreren Teilgebieten eigenst{\"a}ndige neue Erkenntnisse und Verbesserungen erzielt, die anschließend in die {\"u}bergreifende Betrachtung des Gesamtsystems integriert wurden. So wurden in den theoretischen Vorarbeiten neue Konzepte zur ortsaufgel{\"o}sten Erfassung mehrerer physikalischer Gr{\"o}ßen und zur elektrischen und mechanischen Modellierung entwickelt. Die abgeleiteten Materialanforderungen wurden in eine tiefgehende Charakterisierung der verwendeten Elastomer-Kompositwerkstoffe {\"u}berf{\"u}hrt, in der neuartige analytische Methoden in Form von dynamischer elektromechanischer Testung und nanoskaliger Computertomographie zur Aufkl{\"a}rung der inneren Wechselwirkungen zum Einsatz kamen. Im Bereich der automatisierten Prozessierung wurde ein f{\"u}r die komplexen mehrschichtigen Elektrodenstrukturen geeigneter neuer lasergest{\"u}tzer substraktiver Fertigungprozess etabliert, der zudem die Br{\"u}cke zu elastischer Elektronik schl{\"a}gt. In der abschließenden Anwendungsevaluierung wurden mehrere ortsaufgel{\"o}ste und multimodale Gesamtsysteme aufgebaut und geeignete Messelektronik und Software entwickelt. Abschließend wurden die Systeme mit einem eigens entwickelten robotischen Testsystem charakterisiert und zudem das Potential der Auswertung mittels maschinellem Lernen aufgezeigt.},
  subject      = {Taktiler Sensor},
  language  = {de}
}