Lehrveranstaltungshandbuch Optische Spektroskopie und Anwendungen

Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

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Lehrveranstaltung

Befriedigt MID

• aktuelle
  • Ma ET2012 OSA
• auslaufende
  • Ma ET2010 OSA

Organisation

Version erstellt 2012-01-05 VID 1 gültig ab WS 2012/13 gültig bis

Bezeichnung Lang Optische Spektroskopie und Anwendungen LVID F07_OSA LVPID (Prüfungsnummer)

Semesterplan (SWS) Vorlesung 2 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum Projekt 2 Seminar Tutorium (freiwillig)

Präsenzzeiten Vorlesung 30 Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum Projekt 30 Seminar Tutorium (freiwillig)

max. Teilnehmerzahl Übung (ganzer Kurs) Übung (geteilter Kurs) Praktikum Projekt Seminar

Gesamtaufwand: 150

Unterrichtssprache

• Deutsch

Niveau

• Master

Notwendige Voraussetzungen

• Geometrische Optik
• Radiometrie, Fotometrie, Strahlungsphysik
• Optische Messtechnik
• Wellenoptik
• Mathematik 1
• Mathematik 2
• Physik 1
• Physik 2

Literatur

• Demtröder, Laser-Spektroskopie, Springer
• Demtröder, Experimentalphysik 2, Springer
• Schmidt Werner, Optische Spektroskopie, Wiley-VCH
• Pedrotti, Pedrotti, Bausch, Schmidt, Optik für Ingenieure, Grundlagen, Springer
• Schröder, Treiber, Technische Optik, Vogel Verlag
• Hecht, Optik, Oldenbourg
• Bergmann, Schaefer, Bd.3, Optik, de Gruyter
• Max Born und Emil Wolf, Principles of Optics, Cambridge University Press

Dozenten

• Prof. Dr. Michael Gartz

Wissenschaftliche Mitarbeiter

• Dipl.-Ing. Anton Kraus

Zeugnistext

Optische Spektroskopie und Anwendungen

Kompetenznachweis

Form
sMP	mündliche Prüfung

Aufwand [h]
sMP	10

Intervall: 3/Jahr

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Lehrveranstaltungselemente

Vorlesung / Übung

Lernziele

Lerninhalte(Kenntnisse)

• Erste Anwendung
  • Schichtdickenmessung mittels optischer Sepktroskopie
    • Messprinzip
    • Aufbau
    • Empfindlichkeit
• Grundlagen der Spektroskopie
  • Dispersion
    • Winkeldispersion
    • lineare Dispersion
  • Prisma
    • Strahlengang im Prisma
    • Dispersion des Prismas
  • Gitter
    • Beugung am Gitter
    • Dispersion am Gitter
    • nutzbarer Spektralbereich des Gitters
    • Gittertypen
      • Transmissionsgitter
      • Reflektionsgitter
      • Echelettegitter
      • konkave Gitter
    • Herstellungsverfahren
      • geritzte Gitter
      • holographische Gitter
    • Beugungseffizienz von Gittern
      • Messung
      • Blaze-Technik
  • Vergleich: Gitter und Prisma
• Aufbau von Spektrometern
  • Aufbau des Monochromators
  • Aufbau des Prismenspektrometers
    • Auflösungsvermögen des Prismenspektromters
    • Strahlengang
  • Aufbau des Gitterspektrometers
    • Auflösungsvermögen des Gitterspektromters
    • Strahlengang
  • Störeffekte im Spektrometer
    • Geisterbilder
    • Streulicht
    • Second Order Effekte
  • Strahlungsquellen
    • Eigenschaften von Strahlungsquellen
    • Thermische Quellen
    • Entladungslampen
    • Leuchtdioden
    • Laser
  • Detektoren / Empfänger
    • Eigenschaften von Empfänger
    • Photodiode
    • CCD / CMOS Zeile / Matrix
    • thermische Detektoren
  • Filter
    • Absorptionsfilter
    • Interferenzfilter
  • Kalibrierung von Spektrometern
    • Wellenlängenkalibrierung
    • Intensitätskalibrierung
• Kenngrößen von Spektrometern
  • Spektrales Auflösungsvermögen
  • Beugungseffizienz
  • freier Spektralbereich
• Kommerzielle Spektrometer
  • UV-Spektrometer
  • VIS-Spektrometer
  • IR- / NIR- Spektrometer
  • Multichannel Spektrometer
• Fourier Spektroskopie
  • Prinzip der Fourier Spektroskopie
  • Fouriertransformation
  • Diskrete Fouriertransformation
  • Fourier Spektrometer
• Anwendungen
  • Raman Spektroskopie
    • Grundlagen
    • Anwendungen der Raman Spektroskopie
  • Farbmessung
    • Transmissionsmessung
    • Remissionsmessung
    • Emissionsmessung
  • Schichtdickenmessung
  • Spektrale Element Analyse
  • (weitere Themen nach Auswahl)

Fertigkeiten

• berechnen
  • der spektralen Auflösung
  • der Winkel- und Linear-Dispersion
  • des freien Spektralbereichs
  • des Arbeitsbereiches beim Chromatischen Längsaberrationssensors
  • der Auflösung beim Lichtschnittsensor
• auswählen
  • eines Spektrometers für eine spezielle Messaufgabe
  • einer Lichtquelle für die Absorptions- und Transmissionsmessung
• bestimmen
  • der Transmissionskurve diverser optischer Bauteile
  • des spektralen Reflektionsgrades
  • der Dicke nicht opaker Schichten
• beurteilen
  • der Empfindlichkeit eines Spektrometers
  • der Verwendbarkeit eines Spektrometers
• analysieren
  • von Messaufgaben aus dem Bereich der optischen Spektroskopie

Begleitmaterial

• elektronisches Skript
• elekronische Vortragsfolien zur Vorlesung

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• keine

Besonderer Kompetenznachweis

• keiner

Projekt

Lernziele

Fertigkeiten

• Spektrometer Aufbauten justieren
• optische Spektren aufnehmen, auswerten und dokumentieren
• Ergebnisse auf Plausibilität überprüfen
• Zusammenhänge erkennen und verstehen
• Auswählen des Spektrometertyps für eine spezielle Messaufgabe
• Umrechung der verschiedenen spektralen Darstellungsarten

Handlungskompetenz demonstrieren

• analysieren einer spektroskopischen optischen Messaufgabe
  • Eigenständig erkannte Messaufgabe analysieren
  • Vorgegebene Messaufgabe analysieren
• konzipieren eines Lösungansatzes für die analysierte Messaufgabe
  • Berücksichtigung der Laborresourcen
  • Berücksichtigung des verfügbaren Zeitkontingentes
• Präsentation einer Projektskizze
  • Aufgabenstellung beschreiben
  • Lösungsansatz darlegen
• Milestone-Präsentation zur Überprüfung des Projektfortschrittes
  • Aufgabenstellung beschreiben
  • Lösungsansatz darlegen
  • Ergebnisse übersichtlich aufbereitet darstellen
  • Ergebnisse technisch wissenschaftliche diskutieren
• Abschluss-Präsentation mit Darlegung des realisierten Lösungsansatzes
  • Aufgabenstellung beschreiben
  • Lösungsansatz darlegen
  • Ergebnisse übersichtlich aufbereitet darstellen
  • Ergebnisse technisch wissenschaftliche diskutieren
• grundlegende Spektrometer Aufbauten selber realisieren
  • aufbauen
  • justieren
  • Funktionsprüfung durchführen
• naturwissenschaftlich / technische Gesetzmäßigkeiten mit einem optischen Aufbau erforschen
  • Messreihen planen
  • Fehlereinflüsse abschätzen
  • Tauglichkeit des Aufbaus überprüfen
• selbst gewonnenen Messreihen auswerten
  • Messwerte graphisch darstellen
  • Implizite Größen aus Messwerten math. korrekt berechnen
  • logische Fehler entdecken und bennen
  • Messwerte mittels vorgegebener Formeln simulieren
• Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
  • Organisieren in Teilaufgaben
  • Messergebnisse diskutieren
  • gegenseitig sinnvoll ergänzen

Begleitmaterial

• mündliche Diskussionen mit Projektbetreuern

Besondere Voraussetzungen

• keine

Besondere Literatur

• (siehe allgemeine Literaturangabe der LV)

Besonderer Kompetenznachweis

Form
sMB	mündlicher Ergebnisbericht in Form von Vorträgen

Beitrag zum LV-Ergebnis

Intervall: 1/Jahr