Charakterisierungslabor

Die Materialprüfmaschine ZwickRoell Z050 wird zur Zug-, Scher-, und Biegeprüfung an verschiedenen Bedruckstoffen und Maschinenkomponenten eingesetzt. Zur Aufnahme der Prüfkörper stehen eine Reihe von unterschiedlichen Einspannvorrichtungen und Kraftmessdosen zur Verfügung:

• Kraftaufnehmer (50 N, 1 kN)
• Weg-Messsysteme mit hoher Auflösung (50 nm)

Zusätzlich wurden Vorrichtungen konstruiert, um die Ober- und Unterteile der Probenhalter genaustens aufeinander auszurichten.

Die Probenhalter wurden speziell angepasst, sodass im elastischen Bereich des Werkstoffes Papier reproduzierbare Messungen gemacht werden können. Es stehen folgende Probenhalter, deren Größe an die entsprechenden Normen angelehnt ist, zur Verfügung:

• Ringstauchversuch: MD, CD
• Streifenzugversuch: MD, CD
• Druckversuch: ZD
• Diverse Druckstempel in verschiedenen Größen mit zugehörigen ebenen Gegendruckplatten
• Peel-Test

Technische Spezifikationen:

• Kraft: < 50 kN
• Positionier-Wiederholgenauigkeit: ± 2 μm
• Genauigkeit der eingestellten Geschwindigkeit: 0,004 % von V_nenn
• Wegauflösung Antrieb: 27 nm
• Wegauflösung externer Wegsensor: 50 nm
• Geschwindigkeit: 0,0005 – 2000 mm/min
• Arbeitsraumbreite: 630 mm
• Arbeitsraumhöhe mit Zusatztraverse: 1735 mm
  (in zwei Arbeitsräume aufgeteilt)

Das DektakXT des Herstellers Bruker ist ein taktiles Profilometer, das es ermöglicht mittels einer Diamantnadel Schichtdicken und Topographien sowie deren Rauigkeiten mit einer vertikalen Auflösung von 1 Å zu messen und zu charakterisieren. Die zu untersuchenden Proben können dabei mit einem Vakuumtisch verfahren werden, der softwaregesteuert sowohl in x- und y-Richtung bewegt als auch um 360° rotiert werden kann. Die Software ermöglicht es vollautomatisch voreingestellte Messreihen und Auswerteroutinen vorzunehmen.

Technische Spezifikationen:

• Wiederholbarkeit < 5 Å
• Diamantnadeln: 12,5 µm und 2,5 µm
• Nadelkraft: 0,03 mg bis 15 mg (N-lite+ Low Force Setup)
• Datenpunkte pro Scan: 120.000 (max)
• vertikaler Scanbereich: 1 mm (max)
• vertikale Auflösung: 1 Å (@ 6.55 µm Scanbereich)
• max. Scanlänge: 55 mm (200 mm durch Stitching)

Zur Oberflächenhärtebestimmung von Materialien liegen zwei Shore Messgeräte unterschiedlicher Hersteller vor. Beide sind einsetzbar für Shore A. Eines kommt vom Hersteller Franke und eines vom Hersteller ZwickRoell, welches hier näher beschrieben wird.

Technische Spezifikationen:

• Gerät Zwick 3114 (Shore A)
• Eindringkörper Kegelstumpf Öffnungswinkel: 35°
• Anpresskraft: 12,5 N
• Federkraft: 8,065 N
• Anwendungsbereich: Weichgummi, Elastomere, Naturkautschuk, PVC weich

Zur Oberflächenhärtebestimmung von Kunststoffen wie z.B. gehärteten Harzen und Thermoplasten steht ein Messstand für die Shore D Härte zur Verfügung. Es handelt sich das Shore-Härteprüfgerät HDD 100-1 von Sauter in Verbindung mit dem Hebelstand zur gleichmäßigen Führung und reproduzierbaren Messung. Das Härteprüfgerät kann eine Zwei-Punkt-Kalibrierung durchführen und Spitzen-Werte oder Mittelwerte anzeigen. Die Anpresskraft beträgt 50 N, der Messbereich deckt 0 bis 100 Shore D ab, die Ablesbarkeit ist auf 0,1 genau und der Hersteller gibt eine Toleranz von 1 % an.

Zur Dickenmessung von Gummitüchern kann auf ein Messgerät der Firma Streb zurückgegriffen werden. Es ermöglicht Messungen nach DIN 16621 / ISO 12636 da die Geometrie des Messtellers und dessen Anpresskraft definiert sind. Es kann aber auch die Dicke von Folien oder Klischees (bei Vollflächen) bestimmt werden.

Technische Spezifikationen:

• Skalenwert: 0.01mm
• Meßbereich: 10mm
• Durchmesser Meßteller: 10mm
• Meßdruck: ca. 5-6 N/cm²

Im Rahmen der industriellen Druckweiterverarbeitung werden Stapel von Papierbogen in Schnellschneidern (auch Planschneider genannt) zugeschnitten. Die Wirkprinzipien und der grundlegende Aufbau eines Schnellschneiders bestehen seit den 1930er Jahren nahezu unverändert. Die damit verbundenen Veröffentlichungen und Untersuchungen sind entsprechenden Alters, daher nur unzureichend dokumentiert und unterliegen den technischen Einschränkungen ihrer Entstehungszeit.

Um die eingesetzten Wirkprinzipien grundlegend zu verstehen und darauf aufbauend Variationen oder gar Neuentwicklungen für Schnellschneider vornehmen zu können, wurde am Institut für Druckmaschinen und Druckverfahren ein Prüfstand zur Schneidkraftbestimmung entwickelt. Dieser stellt den industriellen Schneidprozess in einem kleiner skalierten Aufbau mit sehr hoher Steifigkeit nach. Es können reproduzierbar Schneidkräfte in 3-Achsrichtungen, die Presskraft, sowie der Weg des Messers und des Pressbalkens aufgezeichnet werden. Zusätzlich können die Winkel der beiden Messführungen unabhängig voneinander eingestellt werden und dadurch alle vier industriell verbreiteten Schnittarten, nämlich Parallelsenkrechtschnitt, Parallelschrägschnitt, Schwingsenkrechtschnitt und Schwingschrägschnitt mit unterschiedlichen Schnittwinkeln realisiert werden. Der Pressbalken kann nach der Pressung geklemmt werden (Position konstant), während dem Schneiden nachgeführt werden (Presskraft konstant) oder ganz deaktiviert werden um ohne Pressbalken zu schneiden. Für allgemeine Versuche sind Messer mit verschiedenen Schliffwinkeln und eventuellen Vorphasen vorhanden. Die Steuerung des Prüfstands und die Messdatenerfassung erfolgt über ein PXI-System von National Instruments, der Antrieb erfolgt über die Materialprüfmaschine ZWICK Z050.

Mit dem Prüfstand können Grundlagenuntersuchungen zum Verständnis der Vorgänge beim Schneiden und Pressen im Schnellschneider, aber auch Versuche zur Vorhersage und Optimierung der Schnittkraft und Kantenqualität beim Schneiden unterschiedlichster Materialien durchgeführt werden. Es können, bei Bedarf mit Adaptern, verschiedene Messer eingesetzt und zusätzliche Messtechnik und Kameras integriert werden.

Technische Spezifikationen:

• Typische Schneidgutabmessung: 20 mm hoch, 100 mm breit, 200 mm lang (andere Maße möglich)
• Maximale Schneidkraft: 40 kN senkrecht zur Ebene und jeweils 20 kN in der Ebene.
• Maximale Presskraft: 6 kN
• Messlänge: 100 bis 200 mm

Das Sensofar PLu Neox ist ein optisches Profilometer, dass die simultane Untersuchung von Oberflächen mittels konfokale Mikroskopie, Weißlichtinterferometrie und monochromatische Interferometrie erlaubt. Zusätzlich besteht die Option der Schichtdickenmessung mittels Reflektometrie. Das Gerät ist mit einem elektrisch verfahrbaren Ansaugisch ausgestattet, der Proben bis zu einer Größe von etwa 30 x 30 cm aufnehmen kann.

Technische Spezifikationen:

• Minimale vertikale Auflösung
  
  • Konfokale Mikroskopie: 3 nm
  • Weißlichtinterferometrie: 1 nm
  • Phasenverschiebungsinterferometrie: 0,01 nm
  • Spektroskopisches Reflektometer (Schichtdicke): 0,1 nm
• Objektive
  
  • interferometrisch: 5x, 10x, 20x, 50x
  • konfokal: 5x, 10x, 20x, 50x

Das 3D-Profilometer VR-5200 des Herstellers Keyence kann Oberflächen, Form und Kontur von Bauteilen innerhalb kürzester Zeit mittels Streifenprojektion, genauer dem Lichtschnittverfahren, aufnehmen. Somit können Oberflächen charakterisiert werden (z.B. Rauheiten nach DIN EN ISO 25178 und DIN EN ISO 4287), Messungen an 3D-Oberflächen durchgeführt und hochpräzise 3D-Modelle zurückgeführt werden.

• Messbereich max. 206 mm × 104 mm
• Höhen-Auflösung: 0,1 µm
• Messgenauigkeit in Z: ±2,5 μm
• Messgenauigkeit in XY: ±2 μm

Die Hochgeschwindigkeitskamera FASTCAM Nova S12 der Firma Photron ermöglicht die Aufnahme von Prozessen mit einer Bildwiederholfrequenz von 12.800 Frames pro Sekunde (fps) bei einer vollen Auflösung von 1.024 x 1.024 Pixel in 12-bit Graustufen. Bei reduzierter Auflösung sind Bildwiederholfrequenzen von 1.000.000 fps bei einer Auflösung von 128 x 16 Pixel möglich. Zur Datenübertragung wird eine 10-Gigabit-Ethernet-Schnittstelle verwendet. Es können Objektive mit C-Mount oder F-Mount angeschlossen werden. Der 1-Megapixel-CMOS-Bildsensor hat laut Herstellerangaben die klassenbeste Lichtempfindlichkeit von ISO 64.000, was die Kamera sehr geeignet für die Aufnahme von Prozessen unter extrem herausfordernden Beleuchtungsbedingungen macht.

Technische Spezifikationen:

• 12.800 fps bei 1.024 x 1.024 Pixel Auflösung
• 1.000.000 fps bei 128 x 16 Pixel Auflösung
• C-Mount- und F-Mount
• Hohe Lichtempfindlichkeit von ISO 64.000

Die Hochgeschwindigkeitskamera FASTCAM SA4 der Firma Photron ermöglicht die Aufnahme von Prozessen mit einer Bildwiederholfrequenz von 3600 fps bei einer vollen Auflösung von 1024 x 1024 Pixel. Bei reduzierter Auflösung sind Bildwiederholfrequenzen von 500000fps bei einer Auflösung von 128 x 16 Pixel möglich. Die Ansteuerung und Datenübertragung findet über Ethernet mit einer Maximalen Übertragungsrate von 1000 mbit/s statt. Es können Objektiv mit M42-Gewinde oder C-Mount-Objektive angeschlossen werden.

Technische Spezifikationen:

• 3600 fps bei 1024 x 1024 Pixel Auflösung
• 500000 fps bei 128 x 16 Pixel Auflösung
• C-Mount- und M42-Objektivanschluss

Das Leica DM4000M ist ein teilmotorisiertes Forschungsmikroskop für Auflicht Hell- und Dunkelfeld, Durchlicht- und Polarsationskontrast. Mit Hilfe einer externen UV-Lichtquelle können zusätzlich die Fluoreszenzeigenschaften einer Probe aufgenommen werden. Ein motorisierter Scanntisch ermöglicht automatische Übersichtsaufnahmen, die Auswertesoftware erlaubt zudem hochaufgelöste Multifokusaufnahmen. Die vorhandenen Objektive im Bereich von 2,5x bis 100x erlauben eine sehr breite Anwendbarkeit dieses Mikroskops.

Das Makroskop von WILD HEERBRUGG M420 ermöglicht das Erfassen von Bildern von Druckproben oder anderen Oberflächen. Hierbei können Strukturen von mehreren Millimetern bis zu ca. 100 µm erfasst werden. Der große Arbeitsabstand ermöglicht ein großes Einsatzfeld. Die Beleuchtung erfolgt über eine Leica Kaltlichtquelle, die über eine koaxiale Beleuchtungseinheit eingekoppelt ist. Ein C-Mount-Adapter ermöglicht die Bildaufnahme mittels verschiedener Kameras.

Technische Spezifikationen:

• Vergrößerung: stufenlos 6,3 – 32x

Das Plattenmessgerät iCPlate II kann die Tonwerte auf einer Druckplatte berechnen, indem ein Kamerabild auf druckende und nichtdruckende Flächenanteile ausgewertet wird.

Zudem können als weitere Kennwerte der Tonwert, der Punktdurchmesser, die Rasterweite und der Rasterwinkel ermittelt werden.

Technische Spezifikationen:

• Lichtquelle: LED (R,G,B)
• Messfläche: 1 mm x 1,3 mm

Das digitale Mikroskop DMS910 ist ein Plattenmessgerät, welches die Tonwerte auf einer Druckplatte berechnen kann, indem ein Kamerabild auf druckende und nichtdruckende Flächenanteile ausgewertet wird.

Zudem können als weitere Kennwerte der Tonwert, die Rasterweite und der Rasterwinkel ermittelt werden.

Technische Spezifikationen:

• Aufnahme: RGB-Kamera
• Messfläche: 0,7 mm x 1,0 mm

Das Leuchtdichtemessgerät des Herstellers Gossen ermöglicht das Messen der Leuchtdichte einer leuchtenden Fläche in Candela pro Quadratmeter (cd/m²) oder foot-lambert (fL). Das Leuchtdichtemessgerät ist in Klasse B gemäß DIN 5032-7, DIN EN 13032-1 Anhang B und CIE 69 klassifiziert. Die Anpassung an die spektrale Helligkeitsempfindung des menschlichen Auges V(λ) ist mit der Abweichung von f1’ < 3 % besser als die Forderung aus der Norm.

Technische Spezifikation:

• Beleuchtungsstärke [Lux]: 0,01 cd/m² … 19 990 cd/m² / 0,001 fL … 1999 fL
• Messrate: 2/1
• Messmethode: Aufsatzmessung
• Messsensor: Silizium-Fotodiode mit V (λ) Filter
• Genauigkeit: ± 2,5 % v. Ablesung ± 2 Digit

Das Minilux ist ein kleines portables Beleuchtungsstärkenmessgerät. Es misst mit einem kreisrunden Empfänger mit einem Durchmesser von 10 mm die Beleuchtungsstärke in Lux im Bereich von 1 mlx bis 200 klx, aufgeteilt in 6 Messbereiche.

Zur Dokumentation und Abbildung von größeren Proben steht eine Fotostation, oft auch Reprostation genannt, zur Verfügung.

Sie besteht aus einem gerasterten Tisch mit einem Stativ. An dem Stativ ist eine Kamera befestigt. Zur Beleuchtung stehen zwei seitliche Fotolichter und eine auf den Tisch auflegbare Leuchtplatte zur Verfügung. Die Positionen des Kameraarms und der Beleuchtungen sowie die Einstellungen der Beleuchtungen sind mit Skalen versehen, sodass eine reproduzierbare Aufnahmesituation geschaffen werden kann. Die Beleuchtungen basieren auf LEDs.

Technische Spezifikationen:

• Kamera: Canon EOS 70D mit 20 MP, Zoom-Objektiv EF 24-105mm
• Leuchtplatte: 42,9 x 30,9 cm, Farbtemperatur 5000 K, Farbwiedergabeindex CRI = 95 Ra, Leuchtdichte = bis zu 650 cd/m²
• Seitliche Beleuchtung: Farbtemperatur 3200 bis 5600 K einstellbar, Farbwiedergabeindex CRI = 93-95 Ra, Leuchtstärke bis zu 212 Lux/m

Es handelt sich beim UVPadE von Opsytec um ein Spektrometer, welches gleichzeitig die spektrale Verteilung wie auch die Bestrahlungsstärke einer UV-Strahlungsquelle charakterisieren kann. Der Messkopf ist sehr flach und kann daher auch in Spalte von industriellen UV-Trocknern eingeführt werden. Ansonsten ist das Messgerät sehr gut zur Charakterisierung von UV-Quellen aller Art wie z.B. LEDs, stereolithografiebasierten 3D-Druckern und deren Nachhärtekammern geeignet.

• Spektralbereich: 240 – 480 nm
• Intensitätsbereich: ca. 2 – 5.000 mW/cm²
• Sensorkopf: 10 mm Höhe, 40 mm Durchmesser
• Kabellänge Lichtleiter: 1,5 m

Mit dem luftgelagerten Rotations- und Oszillationsrheometer KINEXUS lab+ von Malvern Panalytical lässt sich eine Vielzahl an Fluiden auf ihre Viskosität und deren Abhängigkeit von Parametern wie Temperatur, Zeit und Scherrate untersuchen. Hierfür stehen eine Vielzahl an Kegel-Platte- und Platte-Platte-Geometrien zur Auswahl. Dank einer aktiv temperierbaren Haube kann die Temperatur im gesamten Proberaum sehr genau geregelt werden. Mittels Einweggeometrien und einer temperierbaren UV-Messzelle können Hartungsverusuche von UV-vernetzbaren Materialien vorgenommen werden. Neben Untersuchungen zum viskoelastischen Verhalten sind auch Quetschströmungs- und Klebrigkeitsprüfungen (Squeeze-und Tack-Tests) sowie Zug- und Druckversuche durch Normalkraftmessung möglich.

Technische Spezifikationen

• Temperaturbereich: -40 °C bis 200 °C (Auflösung 0,01 K)
• Drehmomentbereich: 10 nNm bis 200 mNm (Auflösung 0,1 nNm)
• Normalkraftbereich: 1 mN bis 50 N (Auflösung 0,5 mN)
• Winkelgeschwindigkeit: 10 nrad/s bis 350 rad/s
• Winkelauflösung: < 10 nrad
• Frequenzbereich: 1 µHz bis 100 Hz
• Spaltgenauigkeit: 0,1 µm
• Probenvolumen: ab ca. 0,3 ml

Das Dehnrheometer HAAKE CaBER von der Firma Thermo Fischer Scientific wird zur Charakterisierung von Fluiden eingesetzt. Hiermit können rheologische Untersuchungen durchgeführt werden, die die Messungen mit dem HAAKE MARS ergänzen. Ein kleiner Fluidtropfen wird zwischen zwei Platten auseinander gezogen und der Durchmesser wird beobachtet. Aus der gemessenen Funktion kann, bei Kenntnis der Oberflächenspannung des Fluids, die Dehnviskosität berechnet werden. Die eingebaute Kraftmessoption (Piezo Sensor von Kistler), eine Positionsmessung mittels Linearpotentiometer und die Datenauswertung mit der Software Labview von National Instruments ermöglichen erweiterte Messoptionen.

Technische Spezifikationen:

• Temperaturbereich: 0° C bis 80° C
• Auflösung Lasermikrometer: 8 µm
• Sampling Rate: 0,1 ms
• Kraftmessung: 0,05 – 10 N
• Minimale Streckzeit: 20 ms
• Probenvolumen: ca. 0,2 ml

Das DSA 100 ist ein hochmodernes, computergesteuertes Kontaktwinkelmessgerät. Mit der vorhandenen 5-fach Dosierung können verschiedene Referenzfluide für die Erfassung der Oberflächenenergie von Feststoffen (Substrate, Klischees, Walzen, …) verwendet werden. Zusätzlich kann über eine Messung mit der „pendant drop“ Methode die statische Oberflächenspannung von Fluiden bestimmt werden. Die Datenauswertung wird über eine moderne Software gesteuert. Die Erfassung der Bilder erfolgt mit einer FireWire Kamera mit 60 frames/s. Eine temperierbare Kammer erlaubt die Vermessung von Substraten und Fluiden unter unterschiedlichen Umgebungsbedingungen und unter Lösemittelatmosphären. Die modulare Bauweise des Gerätes ermöglicht die Nutzung weiterer Module und Automatisierungseinrichtungen.

Technische Spezifikationen:

• Temperaturbereich: -10° C bis +100° C
• Dosierung: 5-fach automatische + ein Fluid manuell
• Kamera: 60 frames/sec.
• Probenpositionierung: manuell beweglicher X-Y-Z Tisch

Die Oberflächenspannung vieler Druckfarben ändert sich mit der Zeit und Temperatur. Diese hat einen entscheidenden Einfluss auf deren Benetzungseigenschaften. Mit dem Blasendrucktensiometer BP 100 von KRÜSS kann die dynamische Oberflächenspannung von Fluiden ab einem Oberflächenalter von 5 ms bis 100 s bei Temperaturen zwischen -10° C und 100° C gemessen werden.

Technische Spezifikationen:

• Temperaturbereich: -10° bis +100° C
• Oberflächenalter: 0,005 – 100 s

Das Nicomp 380 DLS kann die Partikelgrößenverteilung in einem Fluid bestimmen , wobei Partikelgrößen von 1 nm bis 5 µm erfasst werden können. Die Messung erfolgt mittels dynamischer Lichtstreuung bei einer 90°-Anordnung über 1024 Kanäle. Das zur Messung benötigte Probenvolumen liegt bei 2 ml und kann in Spezialfällen auf einige µl reduziert werden. Die Probe kann während der Messung durch ein Peltierelement im Bereich von 5-65°C temperiert werden.

Technische Spezifikationen:

• Messverfahren: Dynamische Lichtstreuung
• Messanordnung: 90° Streuung
• Auswertung: über 1024 Kanäle
• Messbereich: 0,001 – 5 µm
• Temperierung: 5 – 65°C
• Probenvolumen: 2 ml

Das Pocket-Goniometer misst den Randwinkel eines Flüssigkeitstropfens auf einem festen Substrat. Der Randwinkel ist eine Funktion der Oberflächenspannungen der beiden beteiligten Stoffe. Dieses Gerät ist portabel und besitzt einen flexibleren Einsatzbereich als das Krüss DSA 100, jedoch eine geringere Genauigkeit.

Technische Spezifikationen:

• Bildgröße: 640 x 480 Pixel
• Minimale Dosiermenge: 0,5 µl

Das Rasterkraftmikroskop (AFM) Nanite B ist ein Messsystem, das die Messungen der Topografie einer Probe mit einer Auflösung im Nanometer-Bereich ermöglicht. Die Messungen und deren Visualisierung sowie deren Evaluierung erfolgen über die Software SPM S des Messgerätes. Das Gerät ermöglicht die Aufnahme einer Messfläche bis 72 x 72 µm bei einer maximalen Auflösung von 1024p. Das Messsystem Nanite B wurde so konstruiert, dass es in das am IDD vorhandene Profilometer Sensofar PLu Neox, welches durch einen motorisierten Lineartisch eine einfache Handhabung ermöglicht, integriert werden kann.

Mit dem HX204 von Mettler Toledo kann der Feuchtigkeitsgehalt bzw. das Trockengewicht von Proben bestimmt werden. Dies ist mit flüssigen Proben, Gelen, Fasern, Papieren, Polymergranulaten, gedruckten Schichten auf Substraten und anderen Proben möglich. Die Probe wird dazu mit einem Halogen-Heizelement kontrolliert erwärmt und dabei gewogen. Es können bis zu 300 Messmethoden angelegt werden. Diese können vor der ersten Nutzung als Testlauf überprüft und noch angepasst werden. Die Messdaten werden auf dem Farbdisplay angezeigt, intern gespeichert und können per LAN oder USB übertragen werden. Das Gerät verfügt über eine interne Kalibrierung, warnt selbstständig, wenn es nicht eben steht, und kann mit einer Probesubstanz regelmäßig auf korrekte Funktion überprüft werden. Zur Reinigung kann das Gerät einfach zerlegt werden.

• Ablesbarkeit bis 0,001 % (0,1 mg) Feuchtegehalt
• Wiederholbarkeit: 0,05 % mit 2 g und 0,01 % mit 10 g Probe
• Probengewicht maximal 200 g
• Probenschale: Durchmesser 90 mm, maximale Probenhöhe 15 mm
• Temperatur von 40 bis 230 °C
• Trocknungsprogramme: schonend, normal, schnell, programmierbare Schritte
• Endpunktdefinition: Zeitgesteuert, automatisch mit 5 verschiedenen Kriterien (Masseverlust pro Zeit) oder auch frei definierbar über Gewichtsverlust in mg oder % über eine festgelegte Zeit

Dieses Gerät ermöglicht die Erfassung von zeitlich schnell veränderlichen, periodischen oder transitorischen elektrischen Signalen, mit einer hohen Abtastrate , vielen bedienerfreundlichen Zusatzfunktionen wie z. B. der Front-USB-Anschluss zur Speicherung und Übertragung von Messdaten, automatische Skalierung, mehrsprachige Benutzeroberfläche, FFT serienmäßig, optionaler Akkubetrieb.

Technische Spezifikationen:

• Grenzfrequenz: bis 500 MHz
• Erfassungskanäle: max. 4
• Abtastrate: bis 5 GS/s
• Schnittstellen: USB, RJ45, GPIB, seriell
• Standardaufzeichnungslänge von 10.000 Punkten auf allen Kanälen

Am IDD steht ein hochwertiger Transistormessplatz bestehend aus einem Agilent B1500A Halbleiterbauteilanalysator zusammen mit einer Kontaktierstation EPS150 von Cascade Microtech zur Verfügung. Die Kontaktierstation bietet vier fein einstellbare Nadelhalter und ein aufgesetztes Mikroskop mit USB-Kamera zum genauen Kontaktieren der Bauteile. Der Agilent B1500A ist damit verbunden und kann Kennlinien von Transistoren, Kondensatoren und anderen elektrischen Bauteilen aufnehmen und Kenngrößen wie die Mobilität und Schwellspannung daraus ableiten. Ebenso sind komplexere Messungen von Speicherbauteilen und Langzeitmessungen für die Lebensdaueruntersuchung wie Stresstests von Transistoren möglich.

Technische Spezifikationen:

• Maximale Probengröße: 150 mm Durchmesser
• 4 Nadelhalter
• Messbereich Spannung von 0,5 µV bis 200 V
• Messbereich Strom von 0,1 fA bis 1 A
• 3 Messeinheiten (SMU)

Das FischerScope MMS PC ist ein Messsystem, in dem verschiedene Messsonden mit unterschiedlichen Messmethoden zum Einsatz kommen können.

Die vorhandene Wirbelstrommesssonde FTA2.4-MC ermöglicht eine Dickenmessung von nichtleitende Schichten auf leitendem, aber nichtmagnetisierbarem Grundmaterial, und für Nichteisenmetall auf Isolierstoffen. Dabei können durch die schmale Bauform der Sonde und der sicheren Führung in einem Stativ auch konkave Proben vermessen werden.

Technische Spezifikationen:

• Modul: PERMASCOPE
• Sonde: FTA2.4-MC
• Schichtdickenbereich: 2 – 1200 µm
• Kalibrierfolien: 12 µm, 24,3 µm, 295 µm

Das Impedanzspektrometer MFIA von Zurich Instruments dient zur Messung des komplexen elektrischen Widerstandes von Materialproben über einen großen Frequenzbereich. Hieraus lassen sich Rückschlüsse auf die Mobilität von Ionen in einem Hydrogel ziehen, Diffusions- und Relaxationsmechanismen auf molekularer Ebene identifizieren. Die zu untersuchende Probe wird dazu mittels Elektroden an das Gerät angeschlossen.

Messverfahren: EIS (Electric Impedance Spectroscopy)

Frequenzbereich: 0 bis 5 MHz

Spannungsbereich: 0 bis 3 V

Impedanzmessmethode: 2-Punkt, 4-Punkt.

Elektrische Schnittstelle zur Probe: BNC oder Elektronik-Steckbrett (2,54mm-Raster)

Bediener-Interface: via Laptop/PC (MS-Windows) über USB-Schnittstelle oder TCPIP

Standort: IDD-Labore, portabel.

Das Gerät eignet sich auch zum Aufzeichnen von elektrischen Signalen und zur Rauschanalyse an elektrischen Systemen, an Ionenleitern, Hydrogelen, Zellsubstraten.

Das SRM-14T von Nagy Instruments ist ein Messgerät zur berührungslosen Messung des Schichtwiderstandes. Damit können Metallschichten auf isolierenden Substraten und innerhalb isolierender Schichten charakterisiert werden. Es stehen zwei Messköpfe mit einem Messbereich von 0,5 bis 20 Ohm/sq und 0,5 bis 20 Ohm/sq zur Verfügung.

Der Messplatz besteht aus einer Probe Station von Intertek und zwei Source-Meter-Units des Typs 2400 von Keithley. Zum Charakterisieren von Transistoren sind verschiedene Messvorschriften definiert, die aber nach Bedarf angepasst werden können. So sind Vorschriften zum Bestimmen der Ausgangs- und Transferkennline von organischen Transistoren mit p- und n-Halbleitern vorhanden. Die Mobilität des Halbleiters kann anschließend bestimmt werden. Zusätzlich kann nach dem Verfahren von Van-der-Pauw der spezifische Widerstand einer geschlossenen, nahezu beliebig großen und geformten Schicht bestimmt werden, wenn die Dicke dieser Schicht zuvor extern bestimmt wurde.

Technische Spezifikationen:

• 4 Carl Suss Nadelhalter
• Vakuumplatte
• Verschließbar zum Messen unter Ausschluss von Lichteinflüssen
• Leica Stereo Mikroskop
• 5µV bis 210V, 50pA bis 1,05A, 100µOhm bis 211MOhm; bei maximal 22W Leistung

Mittels der Kraftmessplattform der Firma Kistler lassen sich dynamische und quasistatische Messungen der 3 orthogonalen Komponenten einer beliebig an der Deckplatte angreifenden Kraft (Fx,Fy und Fz) durchführen. Desweiten können auch die an der Deckplatte angreifenden Momente Mx, My und Mz ausgewertet werden.

Der Messaufbau besteht aus dem Kistler Quarzkristall-3-Komponenten Dynamometer Typ 9255B, dem nötigen 8-Kanal Ladungsverstärker Kistler Typ 5070A11100 und dem passenden Verbindungskabel. Die vom Ladungsverstärker ausgegebene Spannung -10 V bis +10 V kann wiederum mit NI-Komponenten ausgewertet werden.

Technische Spezifikationen:

• Länge: 260 mm
• Breite: 260 mm
• Höhe: 95 mm
• Gewicht: 5,2 kg
• Ausführung: IP 67
• Messbereich x- und y-Richtung: -20 bis +20 kN
• Empfindlichkeit x- und y-Richtung: ≈ -8 pC/N
• Messbereich in z-Richtung: -10 bis 40 kN
• Empfindlichkeit in z-Richtung: ≈ -3,7 pC/N

Es stehen piezobasierte Beschleunigungsaufnehmer mit verschiedenen Messbereichen, sowie eine Kraftmesszelle und ein Impulshammer von Kistler zur Verfügung. Angeschlossen und ausgewertet werden die Aufnehmer mit dem Modul NI-9234, welches dem CompactRIO System von National Instruments zugeordnet ist. Vorhandene Komponenten sind:

• Beschleunigungsaufnehmer mit +- 100g Messbereich Typ 8702B
• Beschleunigungsaufnehmer mit +-50g Messbereich Typ 8702B
• Beschleunigungsaufnehmer mit +- 25g Messbereich Typ 8702B
• Kraftmesszelle mit 250lbf Messbereich Typ 9712B
• Magnetische Befestigung Typ 8452
• Befestigungsblock 8502
• Impulshammer mit Frequenzbereich 6900 Hz (-10 dB) Typ 9724A5000

Rotronik Hygroflex HTS 11 mit Hygroclip IW ist ein fest installiertes System zur Bestimmung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Mittels eines angeschlossenen systemkompatiblen Sensors stellt es wiederum, hochpräzise zu seiner digitalen Anzeige, die Messdaten an einer 0 – 10 V Schnittstelle zur Verfügung. Ni-Komponenten zeichnen die Daten auf.

Technische Spezifikationen:

• Schutzart: IP65

Temperatur:

• Einsatzbereich: -50 bis +85 °C
• Genauigkeit: ±0,2 K
• Reproduzierbarkeit: < 0,1 K

Feuchte:

• Einsatzbereich: 0 – 100% rF
• Genauigkeit: ±0,6% rF
• Reproduzierbarkeit: < 0,5% rF
• Langzeitstabilität: < 1% rF/Jahr

Das CompactRIO bietet eine Echtzeitplattform mit einem rekonfigurierbarem FPGA-Chip und lässt sich komfortabel in der LabView Umgebung programmieren. So lassen sich Daten mit bis zu 40Mhz pro Takt parallel verarbeiten und auswerten. Über eine DMA Schnittstelle können aggregierte Daten in das Echtzeitbetriebssystem übertragen und gespeichert werden. Durch die Netzwerkfähigkeit ist eine Visualisierung und Überwachung der Daten auf einem anderen Computer möglich. Zur Ein- und Ausgabe von Daten stehen folgende Komponenten zur Verfügung:

• cRIO-9074 Integrierter Echtzeit Controller mit 400 MHz und FPGA mit 2 Mio. Gattern
• cDAQ-9171 USB Chassis für Module der C-Baureihe
• 2x USB-9162 USB Chassis für Module der C-Baureihe
• 3x 9411 Digitaleingangsmodul für 6 Kanäle, 500 ns und ±5 bis 24 V
• 9215 Analogeingangsmodul mit 4 Kanälen, 100 kS/s pro Kanal, 16 bit; ±10 V
• 2x 9401 Bidirektionales Hochgeschwindigkeits-Digital-I/O-Modul mit 8 Kanälen, 5 V/TTL
• 2x 9237 Brückenmodul mit simultaner Abtastung; 4 Kanäle, 24 bit, ±25 mV/V
• 9219 Universelles Analogeingangsmodul mit 24 bit
• 9472 Digitalausgangsmodul 8 Kanäle, 24-V-Logik, 100 µs
• 2x 9263 Analogausgangsmodul mit 4 Kanälen, 100 kS/s, 16 bit, ±10 V
• 9234 Analogeingangsmodul für Beschleunigungsaufnehmer 4 Kanäle, ±5 V, 51,2 kS/s pro Kanal, 24-bit-IEPE

Das vorhandene PXI-System ist mit diversen Messkarten ausgestattet. Für den Einsatz für Steuer und Messaufgaben kann das PXI-System mit Windows oder auch einem NI eigenen Betriebssystem betrieben werden. Programmiert wird dieses System über die Standard LabView Software. Eine Eigenschaft des NI eigenen Betriebssystems ist der kompromisslose Echtzeitbetrieb der Mess- und Steueraufgaben.

Folgende Schnittstellenkarten mit zugehörigen Kabeln und Anschlussboxen sind vorhanden:

• PXI-8106 RT Embedded Controller als Plattform für die Betriebssysteme
• PXI-6521 Ausgang für mechanische Relais mit 150 V, Digitaleingänge mit 30 V Belastbarkeit
• PXI-5900 differenzial Vorverstärker für PXI-5922 Oszilloskop mit einer Bandbreite von 6Mhz
• PXI-5922 zweikanal Oszilloskop mit einer Auflösung von 24bit bei 500 kS/s und 16bit bei 15 MS/s
• PXI-6251 hochgeschwindigkeits Multifunktions-Datenerfassungsmodul, A/D-Wandler mit 16 Bit
• PXI-6281 hochpräzises Multifunktions-Datenerfassungsmodul A/D-Wandler mit 18 Bit

Es kann am IDD auf die gesamte Palette der National Instruments Software zugegriffen werden. Dazu gehören LabView sowie DIAdem, beide in der momentan aktuellen Version. Mittels LabView können mit der kompatiblen Hardware von NI Steuer- und Regelanwendungen in Echtzeit programmiert werden. Dazu ist das System auch für die Remote-Steuerung über Web-Browser und FTP-Schnittstelle geeignet. Alle Steuer- und Regelalgorithmen sind benutzerdefiniert einstellbar. DIAdem ermöglicht die schnelle und unkomplizierte Datenauswertung und Berichterstattung. Messwerte verschiedener Dateiformate könne eingelesen und angezeigt werden. Darüber hinaus ermöglichen spezielle Tools eine automatisierte Datenauswertung. Dies reicht von der einfachen Addition der Datenkanäle über das Filtern der Messdaten bis hin zur Durchführung einer FFT. Dies alles kann in einem Bericht ausgegeben werden.