Band 80, Heft 12

This article presents a novel microfluidic impedance cytometer enabling dielectric characterization of single cells at frequencies up to 500 MHz. The dielectric properties of cells at lower frequencies contain information about their size and membrane capacitance. The increased frequency range of the presented cytometer potentially allows for characterization of intracellular components, such as vacuoles or the cell nuclei. We demonstrate the overall capabilities of the cytometer through discrimination of polystyrene beads from Chinese hamster ovary (CHO) cells. The discrimination is based on the difference in dielectric properties at frequencies up to 500 MHz.

Zusammenfassung Wir stellen ein neues Messmikroskop vor, welches die Erfassung von dreidimensionalen Schwingungsparametern mikroskopischer Objekte in Echtzeit ermöglicht. Das Messsystem besteht aus einem einzigen, integrierten Messkopf, der den von einem mikroskopischen Messobjekt in drei Raumrichtungen gestreuten Laserstrahl analysiert und daraus die dreidimensionale Objektbewegung bestimmt. Die Messpunktgröße ist hierbei kleiner als 4 µm, wobei optisches Übersprechen zwischen den drei Analyserichtungen vermieden wird, da es nur einen Messlaserstrahl gibt.

Zusammenfassung Um die Dichtheit einer drehenden Welle ohne Leckage oder Trockenlaufen sicherzustellen, muss die Wellenoberfläche im Dichtungsbereich drallfrei sein. Drall ist eine Oberflächenstruktur, die die Rauheit der Wellenoberfläche wie eine mikroskopische Schraubenstruktur überlagert und somit zu einem Öltransport führt. Schneidet man die Drallstruktur in axialer Richtung, so besitzt sie die Form einer periodischen Welligkeit. Durch angepasste kohärente Beleuchtung der Wellenoberfläche kann die Drallstruktur im reflektierten Licht deutlich visualisiert werden. Der angepasste Beleuchtungsprozess wirkt wie ein optischer Filter, der das optische Rauschen der Rauheitsstrukturen im reflektierten Streulicht reduziert und die Lichtbeugung an der Drallstruktur verstärkt anregt. Es entsteht innerhalb der reflektierten Streulichtverteilung ein deutliches Beugungsmuster. Mit Hilfe eines rigorosen Beugungsmodells berechnen wir die gemessenen Beugungseffizienzen in bester Näherung und bestimmen somit die Periodenlänge und Dralltiefe der Drallstruktur. Wir stellen ein Streulichtmessgerät vor, das schnell und reproduzierbar Drallstrukturen auf Wellenoberflächen ermittelt. Anhand von produktionstypischen Wellenoberflächen mit unterschiedlichen Drallstrukturen testen wir diese optische Drallmessung und vergleichen die Ergebnisse mit taktilen Messungen. Es werden die Grenzen des optischen Messverfahrens diskutiert und die zukünftigen Entwicklungsschritte aufgezeigt.

Zusammenfassung Zur berührungslosen Materialfeuchtebestimmung wird unter anderem die Infrarotreflexionsmessung genutzt. Diese nichtinvasive und schnelle Methode ist geeignet sowohl zur Bestimmung der Feuchte von Schüttgütern als auch zur Charakterisierung von Trocknungsprozessen von Lacken. Die reflektierte Strahlung ist dabei abhängig von Absorption und Streuung in der Beschichtung sowie von den temporären und lokalen Reflexionseigenschaften des Messobjektes. In dieser Untersuchung ist ein experimenteller Aufbau zur simultanen Messung der gerichteten und der diffus reflektierten Strahlungsanteile realisiert.

Zusammenfassung Eine Luftbrückenstruktur wurde entwickelt, auf der ein Dünnschicht-Thermoelement angeordnet ist. Dieses Thermoelement dient als Abschlusswiderstand einer Antenne und gleichzeitig als Temperatursensor [1]. Die Brückenstruktur wurde mittels Oberflächenmikromechanik hergestellt. Die thermischen Eigenschaften der Luftbrückenstruktur wurden durch Computersimulationen untersucht, und basierend auf diesen Ergebnissen wurde eine geeignete Technologie entwickelt, um eine hochleistungsfähige thermoelektrische Terahertz-Sensorstruktur herzustellen. Die Messung der elektrischen Empfindlichkeit dieser Thermoelement-Luftbrückenstruktur ergab eine NEP von 18 pW/Hz 1/2 unter Vakuumbedingungen und von 67 pW/Hz 1/2 an Luft.

Zusammenfassung Der photoakustische Effekt kann zur Detektion von IR-aktiven Gasen genutzt werden. Es wird ein einfaches und kompaktes System vorgestellt, welches nach theoretischen Vorbetrachtungen entwickelt wurde. Das System besteht aus einem thermischen Breitband-IR-Emitter und einer Messkammer mit einem MEMS-Mikrofon als Detektor. Labormessungen mit den Gasen Kohlendioxid und Methan zeigen die Eignung als selektives und kostengünstiges Messsystem. Das Potential zur weiteren Miniaturisierung des Messsystems wird aufgezeigt.