In modernen Mikroskopen werden zum dreidimensionalen Scannen einer Probe häufig Translationstische oder eine Kombination aus verfahrbaren Linsen und Scanspiegeln verwendet. Aufgrund der mechanischen Trägheit der Tische und der Linsen ist die Geschwindigkeit solcher Aufbauten begrenzt. Weiterhin ist aufgrund der reflektierenden Eigenschaften der Scanspiegel eine Realisierung auf kleinstem Raum als linearer Strahlengang nicht möglich. Soll darüber hinaus die Abbildungsqualität durch die Korrektur von Proben-induzierten Abbildungsfehlern (Aberrationen) verbessert werden, sind zusätzliche Bauteile, wie beispielsweise ein deformierbarer Spiegel oder ein räumlicher Lichtmodulator (SLM), notwendig, die das Gesamtsystem größer, komplexer und teurer machen. Adaptive optische Elemente haben das Potential, die zuvor genannten Aufgaben mit hoher Geschwindigkeit und auf kleinstem Raum zu realisieren.
Zu diesem Zwecke wurden in dieser Arbeit zwei solcher Elemente entwickelt: Dies sind eine schnelle adaptive Linse zur Brechkraftmodulation und gleichzeitiger Aberrationskorrektur sowie ein biaxial scannendes Prisma. Es wird hierbei u.a. das mechanische Funktionsprinzip inklusive der nötigen physikalischen Grundlagen dargestellt sowie eine ausführliche Charakterisierung dieser optischen Elemente durchgeführt. Neben dem Funktionsnachweis und einem speziell entwickelten Ansteuerungskonzept wird die Anwendung dieser adaptiven Elemente in einem 3-dimensional scannenden Konfokalmikroskop erläutert.
Aktualisiert: 2021-05-12
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Optische Komponenten mit integrierter Durchstimmbarkeit bieten das Potential, Systeme sehr kompakt aufzubauen und ermöglichen durch ihre typischerweise schnellen Ansprechzeiten neue Anwendungen. In dieser Arbeit werden zwei solcher Komponenten entwickelt: durchstimmbare Linsen und effizienzadaptive Gitter. Für beide werden zwei unterschiedliche Konzepte erarbeitet und charakterisiert, wobei für die Aktuation jeweils Piezomaterialien zum Einsatz kommen. Die durchstimmbaren Linsen basieren auf der Fluid-Membran-Bauweise, bei der die Krümmung mit einer flexiblen Membran erzeugt wird und das Fluid darunter als brechendes Medium dient. Als Membranmaterialien werden Silikon und Glas einander gegenübergestellt. Das Schalten der Effizienz eines optischen Gitters wird zum einen mit der Deformation eines Elastomers gezeigt, zum anderen mit zwei Gitterelementen, die eine variable Überlappung aufweisen. Die Gitter werden dabei so übereinander angeordnet, dass eine laterale Verschiebung senkrecht zu den Gitterlinien die effektive Phase bzw. Amplitude variiert.
Aktualisiert: 2021-12-20
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Die wirtschaftliche Fertigung von Großbauteilen, stellt eine der Hauptherausforderungen dar, der sich eine moderne Fertigung stellen muss. Speziell die spanende Bearbeitung von Großbauteilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen ist immer noch mit einem sehr großem Zeit-, Personal- und Kostenaufwand verbunden. Diese Arbeit zur Erforschung eines piezo-hydraulischen Mikro-Stellsystems zur Feinpositionierung großer Lasten bietet eine Lösung zur wirtschaftlicheren Fertigung hochpräziser Großbauteile. Dabei werden Methoden zur Auslegung, Ventilsteuerung, konstruktiven Gestaltung und sensorlosen Druckmessung vorgestellt. Die Verifikation erfolgt anhand eines prototypisch realisierten Stellsystems, welches den werkstückseitigen Ausgleich von (quasi)statischer Bauteil-verkippungen ermöglicht. Die experimentelle Analyse erlaubt die vollständige Erforschung und bestätigt das Leistungspotential des piezo-hydraulischen Mikro-Stellsystems.
Aktualisiert: 2019-10-17
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