Katalog der Abschlussarbeiten - Allgemeine und theoretische ...

Projektarbeit / Bachelorarbeit
«Modellierung der Temperaturabhängigkeit einer
dünnen aufgedampften Metallschicht»
In der analytischen Gaschromatographie (Analyse der Zusammensetzung von Gasen) wird eine Meßmethode
mit dem Namen „Thermodesorption“ angewendet, bei der ein dünnes Glasröhrchen schnell und kontrolliert auf
ca. 350 °C aufgeheizt werden muss. Dabei wird mittels eines Gasstromes das Sorbens (der Stoff im Inneren
des Röhrchens) ausgeheizt, und damit die enthaltenen Stoffe zum Analysesystem ausgeschwemmt. Bislang
werden die Glasröhrchen innerhalb eines metallischen Blocks mittels Heizpatronen erhitzt, wobei die
Temperatur innerhalb des Heizblockes als Referenz herangezogen wird. Dieser Ansatz führt aber aufgrund der
hohen thermischen Masse der Gesamtanordnung zu langsamen Heizraten. Eine Aussage zur Temperatur des
Sorbens ist nur mittelbar über den Temperaturfühler möglich.
Daher soll eine neue Möglichkeit der Heizung untersucht werden, bei der eine dünne Metallschicht direkt auf
das Glasröhrchen aufgedampft und als Widerstandsheizung verwendet wird (siehe Bild). Aufgrund des
bekannten Temperaturkoeffizienten des aufgedampften Metalls ist über eine Widerstandsmessung auch die
Temperatur bestimmbar. Um die korrekte Beladung des Röhrchens mit Sorbens kontrollieren zu können
muss der Blick in das Innere des Glasröhrchens möglich sein, so dass die Metallbeschichtung nicht flächendeckend
sein darf, sondern Sichtfenster ausgespart werden müssen.
Das Ziel der Arbeit besteht in der analytischen Berechnung und Visualisierung der Feldverteilungen des Stromdichtefeldes
und der resultierenden Temperaturverteilung. Neben einfachen analytischen Abschätzungen sollen
numerische Simulationen durchgeführt werden. Zusätzlich zur Simulation bereits bestehender Prototypen
sollen auch weitere Bedampfungsstrukturen überlegt auf ihre Eignung untersucht werden.
Die Themenstellung bezieht sich auf eine aktuelle Entwicklung in einer externen Firma und wird daher mit
regem Interesse begleitet und unterstützt. Auf eine ordentliche und anschauliche Dokumentation wird besonderen
Wert gelegt.
Voraussetzungen:
Charakter der Arbeit:
Wir bieten:
Kontakt:
Interesse an elektromagnetischen Feldern.
20% Theorie, 50% numerische Simulation, 30% detaillierte Dokumentation.
Eine interessante, anwendungsorientierte Problemstellung aus der Feldtheorie.
David Schäfer: david.schaefer@uni-due.de
Daniel Erni: daniel.erni@uni-due.de