Volume 85, Issue 2 - Themenschwerpunkt: 118. Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für angewandte Optik (DGaO) / Jürgen Czarske, Frank Höller

Zusammenfassung Die Identifizierung kleiner Oberflächendefekte sowohl an optischen Komponenten wie Spiegeln und Linsen als auch an der Produktästhetik dienenden hochglänzenden Oberflächen im Konsumgüterbereich erfolgt in vielen Fällen auch heute noch durch visuelle Sichtprüfung. Im vorliegenden Beitrag wird das Messprinzip einer kamerabasierten Defekterkennung vorgestellt, welche ähnlich wie die klassische Deflektometrie auf der direkten Beobachtung einer flächenhaften, örtlich modulierbaren Lichtquelle basiert. Im Unterschied zur Deflektometrie erfasst das vorgeschlagene Verfahren jedoch nicht die Neigung oder Krümmung der Oberfläche, sondern wertet lokale Belichtung und Sichtbarkeit der modulierten Lichtquelle aus, welche durch das Reflexions- und Streuverhalten der Oberfläche beeinflusst werden. Auf diese Weise können Defekte wie Kratzer, Schrammen, Verunreinigungen und Einschlüsse detektiert werden, deren Abmessungen deutlich unterhalb der Auflösung des zur Beobachtung eingesetzten Kamerasystems liegen. Das Verfahren ist gleichermaßen in Reflexion wie in Transmission sowie an ebenen und gekrümmten Oberflächen anwendbar und erfordert im Unterschied zur klassischen Deflektometrie keinerlei geometrische Einmessung der Systemkomponenten.

Zusammenfassung Das Verfahren der Scatterometrie bietet das Potenzial periodische Nanostrukturen wie z. B. Gitter prozessintern zu prüfen. Allerdings liefert es keine Topografiedatensätze, sondern nur Oberflächenparameter wie z. B. die Stegbreite einer Nanostruktur und dies auch nur, sofern der Zusammenhang zwischen Streulichtverteilung und Oberflächenparametern durch Untersuchungen bekannt ist. Dieser Beitrag beschreibt einen Scatterometrie-Ansatz zur nanometergenauen In-Prozess-Erfassung der lokalen Höhen eines sinusförmigen Nanogitters. Da der Zusammenhang zwischen der Gitterhöhe und der resultierenden Streulichtverteilung nicht bekannt war, wurde der Streuprozess mit einem numerischen Modell für unterschiedliche Oberflächen und Messparameter simuliert. Im Ergebnis ergaben sich ein Messaufbau und eine Messmethodik, mit denen eine eineindeutige Messung der Gitterhöhe bis 500 nm erreicht wurde. Zusätzlich wurde die Unsicherheit des Messansatzes basierend auf den Simulationsergebnissen für unterschiedliche Mess- und Simulationsparameter, wie z. B. den Einfallswinkel und die Laserwellenlänge, untersucht. Die resultierende Messunsicherheit der Gitterhöhe ist gegenwärtig durch unbekannte systematische Messabweichungen limitiert und beträgt bei der Verwendung von Laserlicht im sichtbaren Wellenlängenbereich ≤ 8 nm. Eine experimentelle Überprüfung des Messansatzes mit einem Laboraufbau konnte die Sensitivität für die Identifizierung von lokalen Abweichungen der Gitterhöhe belegen. Bei der Verwendung eines angepassten Detektionssystems für die Streulichtverteilung sind prinzipiell Messraten bis in den MHz-Bereich erreichbar, so dass der Ansatz für In-Prozess-Anwendungen geeignet ist.

Zusammenfassung Im folgenden Artikel wird eine optische Messtechnik vorgestellt und qualifizert, welche die simultane Bestimmung des dreidimensionalen (3D) Temperaturfeldes und der drei Komponenten des dreidimensionalen Geschwindigkeitsfeldes (3D3C) in mikrofluidischen Anwendungen ermöglicht. Dabei wird die Temperatur über das Verhältnis der Intensität der Lumineszenzsignale von zweifarbigen Polymerpartikeln ermittelt, während das Geschwindigkeitsfeld gleichzeitig anhand der Verschiebung individueller Partikelbilder berechnet werden kann. Um die Tiefeninformation zu erhalten, wird das etablierte Astigmatismus particle tracking velocimetry Verfahren verwendet. Mit der beschriebenen Methode werden simultane, volumetrische Messungen des Temperatur- und Geschwindigkeitsfeldes in einem temperierten Kanal durchgeführt und mit numerischen Simulationen verglichen. Dabei werden zwei unterschiedliche Kamerasysteme verwendet, um die Emission der lumineszierenden Farbstoffen zu trennen. Einerseits kommt ein Zweikameraaufbau mit einem dichroitischen Spiegel und andererseits eine einzelne Farbkamera zum Einsatz. Die Ergebnisse zeigen eine gute qualitative Übereinstimmung zwischen Experiment und Simulation, wobei die Qualität der Messergebnisse für beide Kamerasysteme vergleichbar ist. Durch die Verwendung von nur einer Farbkamera kann der experimentelle Aufwand jedoch stark verringert werden.

In this paper, we present different optical metrology approaches for the investigation of buried technical structures. Contactless, potentially fast and non-destructive techniques such as optical beam induced current (OBIC), confocal laser scanning microscopy (CLSM) and digital holographic microscopy (DHM) are described. Their properties are illustrated by investigating the buried structures of a microcontroller.

During the last years, various approaches on an individualized drug therapy for benign cells have been researched. However, due to the complex topic a universal approach has not been found up until this point. Commonly, the effect of cytotoxic drugs on benign cells is in most cases the same compared to regular cells while the actual effect on patient still can't be predicted. In order to reduce unwanted side effects or unspecific drug reactions a test system for patients which allows to analyse the interaction between cytotoxic agents and the targeted cells is needed. Furthermore, this should also include an adequate measurement system which is capable to work in a natural environment and without any additional preparation. In terms of this work, a first proof of concept with different benign cells and cytotoxic agents is presented while monitoring the obtained displacement using electronic speckle pattern interferometry (ESPI).

Zusammenfassung Zur Bestimmung des dynamischen Verhaltens von Berührungsthermometern existieren standardisierte Messvorrichtungen. Die auf diese Weise ermittelten Thermometerkennwerte ermöglichen den Vergleich unterschiedlicher Thermometer. Mit dem Ansprechverhalten unter realen Einbaubedingungen haben die so ermittelten Kennwerte jedoch oft wenig zu tun. Im vorliegenden Beitrag wird das dynamische Verhalten unterschiedlicher Berührungsthermometer in unterschiedlichen Einbausituationen miteinander verglichen. Dabei kommen ein Temperatursprung an der Thermometer-Außenseite, sowie ein sogenannter Loop-Current-Step-Response-Test (LCSR-Test) zum Einsatz. Der LCSR-Test kann hier gerade unter Einbaubedingungen eine Aussage über das Ansprechverhalten eines Thermometers liefern.

Zusammenfassung Manche Arten von Geschwindigkeitsmessgeräten, die für die Verkehrsüberwachung eingesetzt werden, bestimmen die Geschwindigkeit vorbeifahrender Fahrzeuge im Wesentlichen aus der Steigung einer Ausgleichsgeraden. Vor Gericht wird diesem Messwert gelegentlich ein nachträglicher Schätzwert gegenübergestellt, der durch die Steigung der Verbindungslinie zwischen erstem und letztem Messpunkt gegeben ist. Hier wird analytisch gezeigt, um wie viel größer die Standardabweichung des Schätzwertes im Vergleich zu der des Messwertes ist, also um wie viel weniger verlässlich er ist. Dies gilt auch bei Lücken in der Abfolge von Messpunkten. Der Schätzwert ist daher nicht geeignet, einen amtlichen Messwert in Zweifel zu ziehen. An einem Beispiel aus der Praxis wird dies illustriert.

The objective of the study described in this paper was to examine whether fouling on an electrode surface can be monitored through impedance measurements using a modified Electrochemical Impedance Spectroscopy technique. The attempt was to evaluate a measurement system that could monitor fouling, within an electrochemical cell, by using EIS to find one single frequency to measure the impedance magnitude. An electrical potential difference was applied to the electrochemical cell to generate an electrical field to accelerate the deposition layer growth on one electrode. Experimental results show that the magnitude of the electrochemical cell impedance was in the range of 110 Ω over the duration of the experiment, which lasted one week. A measurable change in the impedance magnitude was detected when a deposition layer, caused by fouling, was present on one of the electrodes. The measurement frequency was selected specifically for the purpose to increase the deposition layer influence on the measured impedance magnitude, which was achieved by selecting a frequency that kept the capacitive reactance as low as possible. Results indicate that a measurement system, using one frequency, is capable of monitoring the deposition layer by measuring the magnitude of the electrochemical cell impedance.