Modulhandbuch BaET2012_Optische Messtechnik


Verantwortlich: Prof. Dr. Michael Gartz

Modul

Anerkennbare Lehrveranstaltung (LV)

Organisation

Bezeichnung
Lang BaET2012_Optische Messtechnik
MID BaET2012_OMT
MPID
Zuordnung
Studiengang BaET2012
Studienrichtung O
Wissensgebiete O_WMO
Einordnung ins Curriculum
Fachsemester 5-6
Pflicht
Wahl WPA
Version
erstellt 2011-12-08
VID 1
gültig ab WS 2012/13
gültig bis

Zeugnistext

de
Optische Messtechnik
en
Optical Metrology

Unterrichtssprache

Deutsch oder Englisch

Modulprüfung

Form der Modulprüfung
sk Regelfall (bei geringer Prüfungsanzahl: sMP)

Beiträge ECTS-CP aus Wissensgebieten
O_WMO 5
Summe 5

Aufwand [h]: 150


Prüfungselemente

Vorlesung / Übung

Form Kompetenznachweis
bÜA Präsenzübung und Selbstlernaufgaben

Beitrag zum Modulergebnis
bÜA unbenotet

Spezifische Lernziele

Kenntnisse
  • (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.11)
    • Optische Detektoren
      • Photodiode
        • optische Eigenschaften
          • spektrale Empfindlichkeit
          • Detektivität
          • Rauschen
          • zeitlicher Response
        • elektrische Kenngrößen
          • Photostrom
          • Kapazität
          • Sättigungsspannung
          • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
        • Beschaltungen
          • Elementbetrieb
          • vorgespannter Betrieb
      • Avalanchediode
        • optische Eigenschaften
          • spektrale Empfindlichkeit
          • Detektivität
          • Rauschen
          • zeitlicher Response
        • elektrische Kenngrößen
          • Photostrom
          • Kapazität
          • Sättigungsspannung
          • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
        • Beschaltungen
          • Elementbetrieb
          • vorgespannter Betrieb
      • Photomultiplier
        • optische Eigenschaften
          • spektrale Empfindlichkeit
          • Detektivität
          • Rauschen
          • zeitlicher Response
        • elektrische Kenngrößen
          • Photostrom
          • Kapazität
          • Empfindlichkeit / Wirkungsgrad
        • Beschaltungen
    • Reflektometrie
      • Fresnelsche Formeln
      • komplexer Brechungsindex
      • Entspiegelungsschichten
      • Dielektrische Spiegel
      • Brechungsindexbestimmung über Reflektion und Transmisssion
      • Ellipsometrie
    • Spektroskopie
      • Spektrometertypen
        • Prismenspektrometer
        • Gitterspektrometer
        • Fourierspektrometer
      • Winkel- und Lineardispersion
      • Spektrale Auflösung
      • Kalibrierung und Normierung
      • Emissionsspektrokopie
      • Absorptionsspektroskopie
      • Anwendungen der Spektroskopie
        • Spektrale Messung / Farbmessung
        • Berührungslose Schichtdickenmessung
        • Elementanalyse
    • Vielstrahlinterferenz
      • Fabry-Perot-Interferometer
      • hochauflösende Emissionsspektroskopie
      • Lasermoden / Laserresonator
      • freier Spektralbereich
      • Interferenzfilter
    • Lichtwellenleiter
      • Prinzip der Lichtleitung
        • Total Reflektion
        • Aufbau des Lichtleiters
          • Monomodefaser
          • Multimodefaser
          • Stufenindexfaser
          • Gradientenindexfaser
        • Apertur
        • Materialien des Lichtleiters
        • Dämpfung
        • Bandbreite
      • GRIN Optik
    • Optische Messsysteme
      • Lichtschranke
        • Aufbau
          • Transmissionslichtschrank
          • Reflektionslichtschranke
          • Laserlichtschranke
        • Betriebsparameter
        • Anwendungen
          • Sicherheitstechnik
          • Geschwindigkeitsmessungen
          • Automatisierung
Fertigkeiten
  • (PFK.1, PFK.2, PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.7, PFK.8, PFK.9, PFK.11)
    • Berechnen
      • des Reflektionsvermögens
      • der Schichtdicke aus spektralen Messungen
      • der Brechzahl mit Hilfe der Ellipsometrie
    • Charakterisieren
      • der spektralen Responsfunktion von optischen Empfängern
      • des Zeitverhaltens von Detektoren
    • Auswählen von
      • Spektrometersystemen für eine vorgegebene Messaufgabe
      • Photodioden für spezielle Anwendungsfälle
      • Lichtleitertypen für geforderte Anwendung
    • Beurteilen
      • der Messgenauigkeit von optischen Messungen
      • der Verwendbarkeit verschiedener Detektoren für optische Messaufgaben
    • erkennen
      • von Messanforderungen
    • benennen
      • von Lösungsansätzen für erkannte optische Messanforderungen
Handlungskompetenz demonstrieren
  • Lernfähigkeit demonstrieren (PSK.4) (Übungen)
  • Gesellschaftliche und ethische Grundwerte anwenden (PSK.3) (Vorlesung + Übung)
  • Finden sinnvoller Systemgrenzen (PFK.1) (Übungen)
  • Abstrahieren der wesentlichen Aspekte eines fachlichen Problems (PFK.2) (Übung)

Exemplarische inhaltliche Operationalisierung

Berechnen des Reflektionsvermögens aus Brechzahl und Schichtdicke;
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;

Praktikum

Form Kompetenznachweis
bPA Praktikum, möglichst Teamarbeit
sSB schriftlicher Ergebnisbericht

Beitrag zum Modulergebnis
bPA Testat oder benotet, 0…30%

Spezifische Lernziele

Fertigkeiten
  • (PFK.1, PFK.4, PFK.10, PFK.12, PFK.13, PSK.5)
    • optische Aufbauten justieren
    • Messreihen aufnehmen und dokumentieren
    • Diagramme erstellen
    • Ergebnisse auf Plausibilität überprüfen
    • Zusammenhänge erkennen und verstehen
    • Messung mit dem Oszilloskop
    • Fehlerrechnung
Handlungskompetenz demonstrieren
  • (PFK.3, PFK.4, PFK.5, PFK.6, PFK.7, PFK.10, PFK.11, PFK.12, PFK.13, PFK.14, PSK.1, PSK.5, PSK.6)
    • grundlegende optische 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
    • einen nachvollziehbaren Bericht verfassen
      • Aufgabenstellung beschreiben
      • Lösungsansatz darlegen
      • Ergebnisse übersichtlich aufbereitet darstellen
      • Ergebnisse technisch wissenschaftliche diskutieren
    • Komplexe technische Aufgaben im Team bearbeiten
      • Organisieren in Teilaufgaben
      • Messergebnisse diskutieren
      • gegenseitig sinnvoll ergänzen

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;

Topic-Revision: r4 - 19 Jul 2018, GeneratedContent
 
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