Modulhandbuch LMK

Lichtmikroskopie

Bachelor Elektrotechnik 2020

PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Elektrotechnik

Version: 1 | Letzte Änderung: 19.09.2019 15:05 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Altmeyer

Anerkannte Lehrveran­staltungen LMK_Altmeyer
Gültig ab Wintersemester 2022/23
Fachsemester 5
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Lichtmikroskopie
Zeugnistext (en) Light microscopy
Unterrichtssprache deutsch oder englisch
abschließende Modulprüfung Ja
Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Modulprüfung
Benotet Ja
Konzept So weit die Prüfungszahl nicht zu groß ist, wird eine mündliche Prüfung gegenüber einer schriftlichen Prüfung bevorzugt.

In der Prüfung werden auf unterstem Kompetenzniveau Kenntnisse abgefragt. Dies sind beispielsweise die Baugruppen, die in
jedem Mikroskop enthalten sind, der Auflicht- und Durchlicht Strahlengang in einem Mikroskop mit Köhler'scher Beleuchtung, der Einbauort von Ringblende und Phasenring in einem Zernike Phasenmikroskop oder der Grund für die Richtungssensitivität in einem Mikroskop mit Differentiellen Interferen Kontrast.

Auf nächster Kompetenzstufe werden Fertigkeiten geprüft. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erforderlichen technischen Schlüsselparameter von Bauteilen in Mikroskopen berechnet werden, entweder auf der Basis von vorgegebenen Anwendungs-Spezifikationen oder auf der Basis von anderen, bereits verbauten Komponenten. Ebenso kann geprüft werden, ob die Einrichtung der Köhlerschen Beleuchtung begründet(!) in allen Schritten beschrieben werden kann.

Die höchste prüfbare Kompetenzstufe betrifft die Methodenkompetenz. Deren Ausprägung kann überprüft werden, indem ein Anwendungsfall geschildert wird: Eine Aufgabe könnte sein, den Krümmungsradius einer Linsenoberfläche mit einem Mikroskop zu bestimmen. Hier ist die Auswahl des richtigen Mikroskopes entscheidend und auch der Messvorgang und die Auswertung bedürfen einer gut entwickelten Methodenkompetenz. EIne weitere Aufgabe könnte sein, die Phasenverschiebung zwischen zwei Objektstrukturen quatitativ auszumessen.
Frequenz Jedes Semester
Learning Outcomes
ID Learning Outcome
LO1 Was:
Das Modul vermittelt Kompetenzen zur Konzepzionierung (K.1, K.8, K.9), Auslegung (K.5, K.9, K.11, K.12, K.15 ), Analyse (K.2, K.3, K.7, K.11, K.14) und Überprüfung (K.4, K.10, K.11) von Lichtmikroskopen unter besonderer Berücksichtigung der zugrunde liegenden physikalischen Wirkprinzipien. Diese Wirkprinzipien werden letztlich nr exemplarisch an Lichtmikroskopen diskutiert und sind in viele Bereiche der technischen Optik übertragbar.

Vorlesungsbegleitend findet ein projektnahes Praktikum statt. Sprachliche Kompetenzen (K.21) zur präzisen Darstellung technisch komplexer Zusammenhänge (K.13) werden durch verpflichtende schriftliche Vorbereitung und Ausarbeitung geschult. Die durchzuführende Fehleranalyse und -diskussion sowie Spiegelung an erwartbaren Ergebnissen, vermittelt Bewertungskompetenzen (K.14).

Feste Zeitvorgaben und Termine für Vorbereitung, Ausarbeitung, Protokoll-Abgabe und ggf. Überarbeitung befördern die Selbstorganisation (K.20).

Womit:
Der Dozent vermittelt neben Wissen und Fertigkeiten in einer Vorlesung mit integrierten kurzen Übungsteilen die Kompetenz, verschiedene Eigenschaften von Licht (Aplitude, Phase, Polarisation, Wellenlänge) so zu nutzen, dass verschiedene Kontrastierungsverfahren in bildgebenden Systemen unter Ausnutzung eben dieser Eigenschaften ermöglicht werden. Durch die Diskussion der zu Grunde liegenden pysikalischen Wirkprinzipien wird die Transferleistung vond er Mikroskopie in andere Bereich der technischen Optik ermöglicht. Weiterhin wird ein Praktikum durchgeführt, welches projektartigen Charakter hat: Neben einer schriftlichen Vorbereitung sind Mikroskope selber aus Komponenten aufzubauen, zu justieren und mit diesen bildgebende und auch messtechnische Aufgaben durchzuführen. Zu jedem Versuch ist eine schriftiche Ausarbeitung erforderlich.

Wozu:
Kompetenzen im Verständnis, des Entwurfes, der Entwicklung, der Analyse und der Überprüfung von optisch bildgebenden und messtechnischen Systemen sind essentiell für viele Personen, die im Bereich der Optischen Technologien bzw. Photonik tätig sein wollen. Dies betrifft HF 1, HF 2 und HF 3 gleichermaßen.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Finden sinnvoller Systemgrenzen diese Kompetenz wird vermittelt
Abstrahieren diese Kompetenz wird vermittelt
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären diese Kompetenz wird vermittelt
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge diese Kompetenz wird vermittelt
MINT Modelle nutzen diese Kompetenz wird vermittelt
MINT-Grundwissen benennen und anwenden diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme analysieren diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme realisieren diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme prüfen diese Kompetenz wird vermittelt
Arbeitsergebnisse bewerten diese Kompetenz wird vermittelt

Inhaltliche Voraussetzungen
Handlungsfelder
Forschung: Von Ansätzen der Grundlagenforschung bis hin zur Industrieforschung. Entwicklung: Algorithmen, Software, Verfahren , Geräte, Komponenten und Anlagen.
Qualitätskontrolle von Produkten und Prozessen, Mess- und Prüftechnologien, Zertifizierungsprozesse.
Produktion: Planung, Konzeption, Instandhaltung, Überwachung und Betrieb.
Learning Outcomes
ID Learning Outcome
LO1 Was:
Das Modul vermittelt Kompetenzen zur Konzepzionierung (K.1, K.8, K.9), Auslegung (K.5, K.9, K.11, K.12, K.15 ), Analyse (K.2, K.3, K.7, K.11, K.14) und Überprüfung (K.4, K.10, K.11) von Lichtmikroskopen unter besonderer Berücksichtigung der zugrunde liegenden physikalischen Wirkprinzipien. Diese Wirkprinzipien werden letztlich nr exemplarisch an Lichtmikroskopen diskutiert und sind in viele Bereiche der technischen Optik übertragbar.

Vorlesungsbegleitend findet ein projektnahes Praktikum statt. Sprachliche Kompetenzen (K.21) zur präzisen Darstellung technisch komplexer Zusammenhänge (K.13) werden durch verpflichtende schriftliche Vorbereitung und Ausarbeitung geschult. Die durchzuführende Fehleranalyse und -diskussion sowie Spiegelung an erwartbaren Ergebnissen, vermittelt Bewertungskompetenzen (K.14).

Feste Zeitvorgaben und Termine für Vorbereitung, Ausarbeitung, Protokoll-Abgabe und ggf. Überarbeitung befördern die Selbstorganisation (K.20).

Womit:
Der Dozent vermittelt neben Wissen und Fertigkeiten in einer Vorlesung mit integrierten kurzen Übungsteilen die Kompetenz, verschiedene Eigenschaften von Licht (Aplitude, Phase, Polarisation, Wellenlänge) so zu nutzen, dass verschiedene Kontrastierungsverfahren in bildgebenden Systemen unter Ausnutzung eben dieser Eigenschaften ermöglicht werden. Durch die Diskussion der zu Grunde liegenden pysikalischen Wirkprinzipien wird die Transferleistung vond er Mikroskopie in andere Bereich der technischen Optik ermöglicht. Weiterhin wird ein Praktikum durchgeführt, welches projektartigen Charakter hat: Neben einer schriftlichen Vorbereitung sind Mikroskope selber aus Komponenten aufzubauen, zu justieren und mit diesen bildgebende und auch messtechnische Aufgaben durchzuführen. Zu jedem Versuch ist eine schriftiche Ausarbeitung erforderlich.

Wozu:
Kompetenzen im Verständnis, des Entwurfes, der Entwicklung, der Analyse und der Überprüfung von optisch bildgebenden und messtechnischen Systemen sind essentiell für viele Personen, die im Bereich der Optischen Technologien bzw. Photonik tätig sein wollen. Dies betrifft HF 1, HF 2 und HF 3 gleichermaßen.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Finden sinnvoller Systemgrenzen diese Kompetenz wird vermittelt
Abstrahieren diese Kompetenz wird vermittelt
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären diese Kompetenz wird vermittelt
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge diese Kompetenz wird vermittelt
MINT Modelle nutzen diese Kompetenz wird vermittelt
MINT-Grundwissen benennen und anwenden diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme analysieren diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme realisieren diese Kompetenz wird vermittelt
Technische Systeme prüfen diese Kompetenz wird vermittelt
Arbeitsergebnisse bewerten diese Kompetenz wird vermittelt

Typ Vorlesung
Separate Prüfung Nein
Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung Grundeigenschaften von Objekten und Mikroskopen
Schärfentiefe
Amplitduden-, Phasen- und gemischte Objekte
optische Dichte, Absorptionskoeffizient
Brechzahl, optischer Weg, Phasenverschiebung
Phasenlage der Beugungsordnungen
Auflicht, Durchlicht, Hellfeld, Dunkelfeld
Phasen- und Interferenzmikroskope
Kontrast der Abbildung

Konstruktionsprinzipien spezieller Mikroskope
Wellenfront teilende Mikroskope
Differentieller Interferenzkontrast
Interphako
Amplitude teilende Mikroskope
Linnik Interferenzkontrast
Michelson Interferenzkontrast
Mirau Interferenzkontrast
Leitz'sches Mach-Zehner Mikroskop
Beugunsordnungen teilende Mikroskope
Mirksokop mit Phasenplättchen
Zernike Phasenkontrast

Kohärenz
Sichtbarkeit von Interferenz
zeitliche Kohärenz
räumliche Kohärenz
Kohärenzanforderungen in Mikroskopen
Typ Praktikum
Separate Prüfung Ja
Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung Vergrößerungsreihe im Hellfeld-Durchlicht

Auflösungsbestimmung in einer Aperturreihe

Bildvergleich bei wechselnden Kontrastierungsmethoden

laterale und axiale Größenmessung

Formvermessung mit Linnik-Interferenz und mit konfokalen Methoden

Brechzahlbestimmung mit einem Phasenmikroskop

Isotropieuntersuchungen mit Differentiellen Interferenzkontrast
Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz undefined
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Ja
Konzept Kenntnisse:

Vor Antritt des Praktikums sind zu Hause ausgearbeitete Aufgaben vorzulegen.
Die Grundideen zum Versuch werden vor dessen Durchführung im Gespräch erfragt.

Fertigkeiten:

Die Strategie Mikroskope zu justieren, d.h. die axiale und laterale Lage sowie Öffnung von Aperturblende und Feldblende, muss erläutert und beherrscht werden und wird in der Folge auch begleitet.

Das Versuchsprotokoll wird überpüft auf sprachliche Fähigkeiten, insbesondere Wissenschaftlichkeit und Präzision im Ausdruck und Verständnis der Sachzusammenhänge

Methoden :
Die Auswertungen, vor allem die geforderten Interpretationen der Ergebnisse, erfordern immer ein gewisses Maß an Methodenkompetenz und können so überprüft werden.

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