Modul

OMT - Optische Messtechnik

Bachelor Elektrotechnik 2020


PDF Studiengangsverzeichnis Studienverlaufspläne Bachelor Elektrotechnik

Version: 1 | Letzte Änderung: 29.09.2019 15:42 | Entwurf: 0 | Status: vom Modulverantwortlichen freigegeben | Verantwortlich: Gartz

Anerkannte Lehrveran­staltungen OMT_Gartz
Fachsemester 5
Modul ist Bestandteil des StudienschwerpunktsPHO - Photonik
Dauer 1 Semester
ECTS 5
Zeugnistext (de) Optische Messtechnik
Zeugnistext (en) Optical Metrology
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
Frequenz Jedes Semester
Prüfungskonzept

Klausuren mit differenzierten Aufgabentypen der Taxonomiestufen Verstehen, Anwenden, Analysieren und Synthetisieren.
D.h., in den Aufgaben müssen die Begriffe, wie CCD, CMOS, Thermische und quantenmechanische Optische Detektoren verstanden und angewendet werden, ebenso wie das Verfahren der Erzeugung eines thermischen Detektorsignals.
Die optischen und elektronischen Zusammenhänge, wie z.B. die quantenmechanische Erzeugung von Elektron-Loch-Paaren, müssen zur Lösung von zu analysierenden optischen Fragestellungen verstanden und angewendet werden können.
Verstandene und erinnerte Formeln und Prinzipien müssen zur Lösung neuer Aufgabentypen umgestellt und kombiniert (synthetisiert) werden.

Learning Outcomes
LO1 - Was: Die Studierenden können optische Detektoren, Spektroskopieverfahren und Reflektometriesysteme vergleichen, analysieren, beurteilen und bewerten,
Womit: indem sie in Vorträgen die verschiedenen physikalischen Strahlungsdetektions- Verfahren, konkrete Vertreter und den physikalischen Aufbau von Detektoren und Grundlegendes zur optischen Spektroskopie und u.v.m. kennen lernen, sowie in Übungen selbstständig vertiefen.
Indem sie in Praktikumsversuchen die Theorien, eigenen Berechnungen und selbst erstellten Programme durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später in Entwicklungsabteilungen von optischen Messtechnikunternehmen Messprobleme zu verstehen, zu analysieren, konstruktive Lösungen zu erarbeiten und zu realisieren. Um als beratende Ingenieure Kundenprobleme zu analysieren und mit am Markt befindlichen Systemen Applikationen zu erstellen, die die optischen Messprobleme lösen oder am Markt befindliche Messsysteme auswählen, beurteilen und bewerten, ob sie zur Lösung geeignet sind.
Kompetenzen
Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme simulieren
Technische Systeme entwerfen
Technische Systeme prüfen
Informationen beschaffen und auswerten
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern
Arbeitsergebnisse bewerten
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden

Vermittelte Kompetenzen
Finden sinnvoller Systemgrenzen
Abstrahieren
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge
MINT Modelle nutzen
Technische Systeme analysieren
MINT-Grundwissen benennen und anwenden
Lernkompetenz demonstrieren
Sich selbst organisieren und reflektieren
Technische Systeme realisieren

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
LO1 - Was: Die Studierenden können optische Detektoren, Spektroskopieverfahren und Reflektometriesysteme vergleichen, analysieren, beurteilen und bewerten,
Womit: indem sie in Vorträgen die verschiedenen physikalischen Strahlungsdetektions- Verfahren, konkrete Vertreter und den physikalischen Aufbau von Detektoren und Grundlegendes zur optischen Spektroskopie und u.v.m. kennen lernen, sowie in Übungen selbstständig vertiefen.
Indem sie in Praktikumsversuchen die Theorien, eigenen Berechnungen und selbst erstellten Programme durch Experimente verifizieren,
Wozu: um später in Entwicklungsabteilungen von optischen Messtechnikunternehmen Messprobleme zu verstehen, zu analysieren, konstruktive Lösungen zu erarbeiten und zu realisieren. Um als beratende Ingenieure Kundenprobleme zu analysieren und mit am Markt befindlichen Systemen Applikationen zu erstellen, die die optischen Messprobleme lösen oder am Markt befindliche Messsysteme auswählen, beurteilen und bewerten, ob sie zur Lösung geeignet sind.
Kompetenzen
Kompetenz Ausprägung
Finden sinnvoller Systemgrenzen Vermittelte Kompetenzen
Abstrahieren Vermittelte Kompetenzen
Naturwissenschaftliche Phänomene in Realweltproblemen erkennen und erklären Vermittelte Kompetenzen
Erkennen, Verstehen und analysieren technischer Zusammenhänge Vermittelte Kompetenzen
MINT Modelle nutzen Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme simulieren Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme analysieren Vermittelte Kompetenzen
Technische Systeme entwerfen Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme prüfen Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
MINT-Grundwissen benennen und anwenden Vermittelte Kompetenzen
Informationen beschaffen und auswerten Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Zusammenhänge darstellen und erläutern Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Arbeitsergebnisse bewerten Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Lernkompetenz demonstrieren Vermittelte Kompetenzen
Sich selbst organisieren und reflektieren Vermittelte Kompetenzen
Sprachliche und interkulturelle Fähigkeiten anwenden Vermittelte Voraussetzungen für Kompetenzen
Technische Systeme realisieren Vermittelte Kompetenzen

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Charakterisieren und Verstehen von Thermischen- und Quantenmechanischen- Optischen Detektoren.
Berechnen des Reflektionsvermögens aus Brechzahl und Schichtdicke;
Charakterisieren von optischen Gittern bezgl. des nutzbaren Spektralbereichs, der Auflösung. Anwendung von optischen Gittern zur berührungslosen Temperaturmessung;
Bestimmung der Schichtdicke aus Spektralen Messungen;
Erkennen und Verstehen des Zeitverhaltens von optischen Detektoren;
Auswählen von Lichtleitern für spezielle Aufgaben der optischen Messtechnik;
Beurteilen der Messgenauigkeit von optischen Messsystemen;
Charakterisieren von verschiedenartigen Spektrometersystemen;

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Nein
Prüfungskonzept

In Präsenzübungen und Selbstlernaufgaben werden z.B. die Gittergleichung, das Auflösungsvermögen, der freie nutzbare Spektralbereich und die Extinktion basierend auf den verstandenen optischen Grundprinzipien und Begriffen berechnet.
Es wird überprüft, ob die Grundbegriffe und optischen Prinzipien verstanden wurden und angewendet werden können.
Neue Aufgabentypen werden vorgestellt, die analysiert und gelöst werden müssen, basierend auf den verstanden Prinzipien und Formeln, die dazu umgestellt und kombiniert werden müssen.

Exempla­rische inhaltliche Operatio­nalisierung

Messung der Transmissionseigenschaften von Filtern mit Hilfe von Spektrometern;
Kalibrierung des Spektrometers für die Messung von Lichtquellen;
Messung und Besimmung der Schichtdicke und Brechzahl einer dünnen transparenten Schicht;
Vergleich der Messwerte mit theoretischen Werten;
Aufbau eines Photodioden basierten optischen Messsystems;
Messung der Lichtgeschwindigkeit und Diskussion der Messgenauigkeit;
Inbetriebnahme und Justage eines Zweistrahlinterferometers;
Bestimmung der Brechzahl von Luft mit Hilfe eine Zweistrahlinterferometers;

Separate Prüfung
Benotet Nein
Frequenz Einmal im Jahr
Voraussetzung für Teilnahme an Modulprüfung Nein
Prüfungskonzept

In der Vorbesprechung zum Praktikum, dass möglichst in Teamarbeit durchgeführt wird, werden die notwendigen Grundbegriffe abgefragt und das Verständnis der verschieden Versuchsabläufe.
In den Praktikumsprotokollen und den dazugehörigen Besprechungen wird die korrekte Anwendung der optischen Grundbegriffe, Formeln, Verfahren und das Analysieren und Darstellen des Lösungswegs überprüft.


© 2022 Technische Hochschule Köln