Laufende Arbeiten

– Betreuer:

Dr.-Ing. Michael Jank
Martin März (Prof. Dr.-Ing.)

– Beschreibung:

Ziel der Arbeit ist die Herstellung und Charakterisierung von resistiven Temperatur- und kapazitiven Drucksensoren für die ortsaufgelöste Messung auf flexiblen Substraten. Als Basistechnologien kommen Vakuum-Prozesstechniken und Photolithographie- sowie Ätzverfahren zum Einsatz. Für die Handhabung der flexiblen Substrate soll ein vorhandenes Konzept mit Trägerscheiben eingesetzt werden.

Nach der Definition von Zielanforderungen mit den Betreuern sollen eine Literaturrecherche zu möglichen Umsetzungen durchgeführt und Bauelementekonzepte entwickelt werden. Besonderes Augenmerk ist hier bereits auf die Auswahl der Dünnschichtmaterialien hinsichtlich Verfügbarkeit, Volumen- und Grenzflächeneigenschaften sowie Integration zu Schichtstapeln zu legen. Vorhandene messtechnische Möglichkeiten und Ausleseelektronik sollen weitgehend einbezogen werden.

Im experimentellen Teil der Arbeit sollen Sensorstrukturen entworfen, angefertigt und charakterisiert werden, wobei zunächst auf bestehende Maskensätze zurückgegriffen werden kann. Die Strukturen sind anschließend hinsichtlich Verkapselung, thermischer und mechanischer Anbindung sowie der elektrischen Funktionalität zu optimieren.

– Betreuer:
Christian Martens (M. Sc.)
Martin März (Prof. Dr.-Ing.)

– Beschreibung:

Die Messung der dem Patienten applizierten Dosis (bzw. Dosisflächenprodukts) ist eine essentielle Messgröße in jedem Röntgenbildgebungssystem.

Aktuell wird das Dosisflächenprodukt (DFP) mit Hilfe einer kalibrierten Ionisationskammer gemessen. Diese hat den Nachteil, dass sie a) teuer und b) langsam ist. Eine Echtzeitmessung ist mit der aktuellen Hardware nicht möglich.

Als Alternative wurde bereits die Möglichkeit getestet mit Hilfe eines Szintillators, einer Fotodiode und eines Transimpedanzverstärkers, die Dosisleistung zu bestimmen.

Ziel der Bachelorarbeit ist es, eine kompakte Messschaltung zu entwerfen, zu simulieren und zu testen, mit welcher die Aufgabe der Messung der Dosisleistung realisiert werden kann.

– Betreuer:
Julius Marhenke (M. Sc.)
Martin März (Prof. Dr.-Ing.)

– Beschreibung:

Motivation
Die Entwicklung und der Einsatz von Mikrofluidiksystemen gewinnt immer stärkere Bedeutung in Gebieten der Medizin und Biologie. Dabei spielt auch die Separation von Teilchen oder Partikeln zur Probenvorbereitung und Analyse eine entscheidende Rolle. Besonders für die Separation ist der Einsatz von sogenannten „Deterministic Lateral Displacement (DLD)“ Systemen von Interesse. In DLD-Systemen wird eine Partikelseparation aufgrund des Strömungsprofils innerhalb eines Bereichs mit exakt ausgerichteten Strukturen erreicht, weswegen das Separationsprinzip der DLD-Systeme eine genaue Kontrolle des Strömungsprofils voraussetzt. Für die Entwicklung von Mikrofluidiksystemen wird häufig Polydimethylsiloxan (PDMS) als Material verwendet. Gründe sind unter anderem die schnelle und zuverlässige Herstellung, die Biokompatibilität des Materials, wodurch medizinische und biologische Anwendungen ermöglicht werden, so wie die Transparenz des Materials, was eine visuelle Betrachtung der Vorgänge im Betrieb(?)zulässt. Jedoch kann vor allem der hydrophobe Charakter der PDMS-Oberfläche die Verwendung von Wasser als Fluid erschweren. So kann es verstärkt zu Verstopfungen und Luftblasen in den Mikrofluidiksystemen kommen. Dies kann zu Störungen des Strömungsprofils innerhalb eines DLD-Systems führen, wodurch das Separationsergebnis negativ beeinflusst werden kann. Um Verstopfungen und Luftblasen entgegen zu wirken werden häufig Tenside den Fluiden beigesetzt. Jedoch besteht die Möglichkeit, dass die Beigabe der Tenside die Fluideigenschaften beeinflusst. Dies kann sich auf das Strömungsprofile und die Proben auswirken. Zudem bleibt beim Eintrocknen von Probe zur Untersuchung im Rasterelektronenmikroskop ein Tensidfilm zurück, welcher Teilchen überlagern kann. Diese Rückstände erschweren die Analyse der Versuchsergebnisse. Da eine nachträgliche Entfernung des Tensids nicht immer möglich ist, wäre eine Vermeidung von Verstopfungen und Luftblasen ohne Verwendung von Tensiden erstrebenswert. Eine vielversprechende Alternative zu den Tensiden stellt die chemische Oberflächenmodifikation von Mikrofluidiksystemen dar, welche in dieser Arbeit untersucht werden soll.

Ziel und Inhalt
In der Arbeit soll durch geeignete chemische Oberflächenmodifikation das Betreiben von PDMS-basierten Mikrofluidiksystemen ohne Verwendung eines Tensides ermöglicht werden. Dazu soll ein Prozess zur Oberflächenmodifikation mit PEG-Silan entwickelt und charakterisiert werden. Aufbauend auf der Oberflächenmodifikation soll anschließend der Betrieb der Mikrofluidiksysteme mit Oberflächenmodifikation gegenüber dem Betrieb unter Verwendung eines Tensids verglichen werden.

– Literaturrecherche zur Oberflächenmodifikation von PDMS (Verfahren, Langzeitverhalten, Anwendung für Mikrofluidiksysteme
– Herstellung von PDMS-Proben sowie von Mikrofluidiksystemen aus PDMS (Herstellung der Proben im Reinraum)
– Oberflächenmodifikation des PDMS mittels Plasmabehandlung und PEG-Silan (Untersuchung der Benetzungseigenschaften für unterschiedliche Prozesse zur Oberflächenmodifikationen)
– Untersuchung des Betriebs und Separationsverhaltens der Mikrofluidiksysteme (Verhinderung von Verstopfungen und Luftblasen im Mikrofluidiksystem, Vergleich des Separationsverhalts zu vorherigen Betrieb mit Tenside)