Optische Technologien aus niedersächsischen Hochschulen

Forschung und Innovation
Optische Technologien aus
niedersächsischen Hochschulen
Innovationen für die Wirtschaft

VORWORT | INHALT 02 | 03
Vorwort
Inhalt
Die optischen Technologien sind als Schlüsseltechnologie
ein wichtiger Motor für Innovation
und Wachstum. Die Nutzung von
Licht als Träger von Informationen sowie zur
Inspektion und Bearbeitung von Materie
eröffnet zahlreichen Branchen neue Möglichkeiten,
zum Beispiel in der Kommunikationstechnik,
der Produktionstechik oder
der Medizin. Die wirtschaftliche Bedeutung
der optischen Technologien ist daher
immens.
Diese Publikation stellt 17 anwendungsorientierte
Forschungsprojekte aus niedersächsischen
Hochschulen auf dem Gebiet
der optischen Technologien vor. Viele davon
sind in Zusammenarbeit mit Unternehmen
durchgeführt worden. Das Themenspektrum
reicht von optischen Systemen und
neuartigen Materialien über optische Messtechnik
und Sensorik bis zur angewandten
Lasertechnik. Anwendung finden die neuartigen
Verfahren unter anderem in der
Qualtitäts- und Prozesskontrolle, in der
Sicherheitstechnik, der Fertigungstechnik
und der Mikrochirurgie. Neben den Forschungsprojekten
aus den Hochschulen
bietet das Heft eine Übersicht über weitere
Forschungseinrichtungen und Netzwerke in
Niedersachsen, die sich mit optischen Technologien
befassen.
Leitziel der Landesregierung bei der Förderung
anwendungsorientierter Forschungsprojekte
ist die nachhaltige Verbesserung
und der Ausbau innovativer Strukturen im
Land, insbesondere derjenigen von Kleinund
Mittelbetrieben (KMU) als Hauptanbieter
von neuen Arbeits- und Ausbildungsplätzen.
Hauptziele sind dabei:
– eine intensivere Zusammenarbeit von
Hochschulen und Unternehmen
– effektivere Rahmenbedingungen
innerhalb der Hochschulen
– der Ausbau von Netzwerk-Strukturen
beim Innovationstransfer
– eine Harmonisierung der Förderpolitik
und
– konsequente Öffentlichkeitsarbeit
über erfolgreiche Projekte.
Die Erforschung und Entwicklung innovativer
Produkte und Produktionsverfahren ist
eine Grundvoraussetzung für unternehmerischen
Erfolg. Viele Unternehmen kooperieren
daher mit Hochschulen und außeruniversitären
Forschungseinrichtungen. Die
Zusammenarbeit mit Wissenschaftlern ist
besonders für kleine und mittlere Unternehmen
wichtig, die selbst keine Forschungsabteilung
haben. Mit einem
flächendeckenden Netz von Transfereinrichtungen
unterstützt das Niedersächsische
Ministerium für Wissenschaft
und Kultur daher den Technologietransfer
aus den Hochschulen in die Wirtschaft. Die
19 Technologietransferstellen der niedersächsischen
Hochschulen beraten Unter-
nehmen über Möglichkeiten, das Wissen
der Hochschulen für eigene Innovationen
zu nutzen. Bei der Suche nach dem passenden
Experten kooperieren alle Transferstellen
in der Arbeitsgemeinschaft der
niedersächsischen Hochschul-Technologietransferstellen.
Dank dieser Vernetzung
kann jede Transferstelle wissenschaftliche
Kompetenz aus ganz Niedersachsen
anbieten.
Niedersachsen ist in den Zukunftstechnologien
hervorragend aufgestellt. Bitte nutzen
Sie das Wissen der Hochschulen und Forschungseinrichtungen
für den Innovationsprozess
in Ihrem Unternehmen. Die Broschüre
bietet Ihnen die Gelegenheit, Kontakte
mit geeigneten Partnern aufzunehmen
oder Kooperationen auszubauen.
Lutz Stratmann
Niedersächsischer Minister
für Wissenschaft und Kultur
> OPTISCHE
SYSTEME UND
MATERIALIEN
> OPTISCHE
MESSTECHNIK UND
SENSORIK
> ANGEWANDTE
LASERTECHNIK
> Interview 4
> Kompetenzen und Netzwerke
Wissenstransfer in den optischen Technologien 6
> Neuartiger Strahlteiler mit diffraktiv optischem Element aus BK7-Glas 10
> Beleuchtungen und Displays aus organischen Materialien 12
> Eine Million Bilder pro Sekunde mit der
Ultrahochgeschwindigkeitskamera HyperVision 14
> Sehen auf der Nanoskala: Optische Spitzenforschung im doppelten Sinn 16
> Terahertztechnologie trifft Industrie –
neue Möglichkeiten der Qualitätskontrolle 18
> Autoscan – Sensor erkennt den Reifegrad 20
> Optische Qualitätskontrolle in der Fertigung 22
> Dynamisch-optische 3D-Messverfahren für die Fahrzeugsicherheit 24
> Mehr Sicherheit im Straßenverkehr mit
kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen 26
> Sensoren für die Bauwerksüberwachung 28
> Optische Bioprozessmesstechnik: In-situ-Mikroskopie und 2D-
Fluoreszenzspektroskopie 30
> Optische Qualitätskontrolle von Implantatoberflächen 32
> Photonische Sensoren für Sicherheitstechnik und Prozesskontrolle 34
> Mit Laserstrahlung zu innovativen Materialien 36
> Mikrobearbeitung von Metallen mit Kurzpulslasern:
hochpräzise bohren, trennen und strukturieren 38
> Ultrakurzpuls-Oberflächenstrukturierung:
der Schlüssel zur schnellen, flexiblen Herstellung komplexer Texturen 40
> „Sehendes Skalpell” – OCT-kontrollierte Mikrochirurgie
mit ultrakurzen Laserpulsen 42
> Kontaktadressen 44
> Impressum 47

INTERVIEW 04 | 05
Interview
> Wissenschaft und Wirtschaft:
Kooperieren lohnt sich
Die Micreon GmbH hat 2006
gemeinsam mit dem Laser Zentrum
Hannover (LZH) den Kooperationspreis
des Landes Niedersachsen
erhalten. Der Preis prämiert die
gelungene Zusammenarbeit von
Unternehmen und Forschungseinrichtungen.
Micreon ist weltweit
der einzige Auftragsfertiger und
Technologieberater für die Mikrobearbeitung
mit Ultrakurzpulslasern.
Die Bearbeitungsqualität
beim Einsatz von Ultrakurzpulslasern
ist deutlich höher als bei der
herkömmlichen Lasertechnik.
Micreon wurde im November 2003
als Spin-off des Laser Zentrums
Hannover e.V. gegründet und
beschäftigt derzeit fünf Mitarbeiter.
Einer der beiden Gründer ist Dr.
Günter Kamlage.
Herr Dr. Kamlage, wie sieht Ihre
Zusammenarbeit mit dem LZH aus?
Micreon ist ein Ausgründung aus dem Laser
Zentrum Hannover. Auch nach unserem
Umzug in den SIAG-Technologiepark im
Jahr 2005, sozusagen auf die andere
Straßenseite, besteht eine enge Zusammenarbeit.
Das LZH arbeitet eher an wissenschaftlichen
Problemstellungen und ist für
eine Fertigung in größeren Stückzahlen
nicht ausgelegt. Wir fungieren daher als
industrieller Partner und übernehmen in
Absprache die Serienproduktion. Im Gegenzug
verweisen wir bei wissenschaftlichen
Problemstellungen an das LZH. In Zukunft
ist ein Zusammenwirken bei gemeinsamen
Forschungsprojekten sowie bei Messeauftritten
geplant.
Wie profitiert Ihr Unternehmen von
der Zusammenarbeit?
Das LZH hat uns in unserer Startphase insbesondere
dadurch unterstützt, dass uns
dort Büro- und Laborräume zur Verfügung
gestellt wurden. Dadurch hatten wir Zugang
zu den für uns relevanten Laseranlagen und
konnten uns in die Infrastruktur integrieren.
Hohe Investitionskosten ließen sich somit
auf einen späteren Zeitpunkt verschieben.
Obwohl wir heute unsere eigenen Anlagen
betreiben, gibt es von Zeit zu Zeit Bedarf an
spezieller Mess- und Analysetechnik, die wir
selbst nicht haben. Am LZH gibt es die Möglichkeit,
kurzfristig – und das ist oft entscheidend
bei Kundenanfragen – auf diese
besonderen Instrumente zuzugreifen.
Können Sie Beispiele nennen?
Für unsere Mikrobauteile benötigen
wir häufig Analysen mit einem Rasterelektronenmikroskop.
Das LZH nutzt das
Elektronenmikroskop natürlich in erster
Linie für die eigenen Forschungsaufgaben,
gibt aber zusätzlich auch externen Firmen
und Instituten die Möglichkeit, dieses zu
nutzen.
Zudem stellt das LZH Optiken für unsere
Laseranlagen her. Die wissenschaftlichen
Mitarbeiter berechnen die speziellen Optiken
zunächst nach unseren Vorgaben, bevor
sie dann in ihren modernen Beschichtungsanlagen
gefertigt werden. Die Zusammenarbeit
beinhaltet aber auch, dass wir beispielsweise
Präzisionsteile für das LZH herstellen,
die von den Wissenschaftlern für
ihre Forschungsaktivitäten benötigt werden.
Die Nutzung der Infrastruktur
schließt einen engen Kontakt zu
den Wissenschaftlern ein. Ergeben
sich daraus weitere Vorteile?
Wir profitieren sehr vom ständigen Gedankenaustausch
mit dem LZH, so dass wir
immer auf dem aktuellen Stand von Forschung
und Entwicklung in unserem Laserbereich
sind. Durch den intensiven Kontakt
zu einer Forschungseinrichtung ist es auch
viel leichter, hochqualifizierte Mitarbeiter zu
finden. Wir selbst haben jüngst einen Laserspezialisten
vom LZH übernommen.
Sie kennen die Hochschulforschung
auch von innen. Wie beurteilen Sie
die Möglichkeiten für Unternehmen,
an niedersächsischen Hochschulen
geeignete Kooperationspartner
in den optischen Technologien
zu finden?
Möglichkeiten der Zusammenarbeit gibt es
viele. Bilaterale Kooperationen mit der Industrie
sind von den Forschungsinstituten
immer erwünscht. Hierbei kommt es in der
Regel schneller zu konkreten Ergebnissen,
als es in langjährigen öffentlichen Forschungsprojekten
der Fall ist. Besteht eine
Idee zu einem Forschungsprojekt, so lässt
sich anhand des Themengebiets die entsprechende
Hochschuleinrichtung leicht
zuordnen. Dabei helfen auch die Technologietransferstellen
der Hochschulen. Die Ratsuchenden
aus der Industrie sollten keine
Scheu haben, den Kontakt zu suchen. Schon
häufig waren vermeintlich kleine Machbarkeitsstudien
oder Forschungsprojekte, an
denen Hochschule und Industrie gemeinsam
arbeiteten, der Start für die Gründung
eines neuen Unternehmens.
Wie schätzen Sie die Zukunftsaussichten
der optischen Technologien
ein?
Die steigenden Mitarbeiterzahlen in den
Unternehmen und Instituten im Bereich der
optischen Technologien, aber auch die
große Zahl der Neugründungen innerhalb
der letzten Jahre zeigen eindeutig den kontinuierlichen
Aufwärtstrend. Hannover ist
längst als „Laser-City” bekannt und geht
beispielhaft voran. Niedersachsen zählt im
Bereich der optischen Technologien seit langem
zu den führenden Regionen, auch auf
internationaler Ebene.

KOMPETENZEN UND NETZWERKE 06 | 07
Kompetenzen und Netzwerke
> Wissenstransfer in den optischen Technologien
Der Transfer von Forschungs- und Entwicklungsergebnissen aus Forschungseinrichtungen in die Wirtschaft spielt für die Wettbewerbsfähigkeit
von Unternehmen eine wichtige Rolle. Neben den Universitäten und Fachhochschulen gibt es in Niedersachsen eine Reihe weiterer Einrichtungen,
die auf dem Gebiet der optischen Technologien Forschung und Entwicklung betreiben und das Fachwissen aus Wissenschaft und
Wirtschaft vernetzen. Die folgenden Institutionen bieten Unternehmen vielfältige Dienstleistungen und Kooperationsmöglichkeiten an.
Deutsches Zentrum
für Luft- und Raumfahrt
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt
(DLR) entwickelt bildgebende Messverfahren
für Anwendungen in der Aerodynamik
und wendet sie als mobile Systeme
in großen internationalen Projekten an.
Im Vordergrund stehen optische und akustische
Feldmessverfahren zur Erfassung
strömungsmechanischer und aeroakustischer
Größen. Quantitativ messbare
Größen sind Druck, Geschwindigkeit,
Temperatur, die Lage von Transitionslinien,
Dichte und Schalldruck zusammen mit der
Deformation und räumlichen Lage des
untersuchten Modells, beispielsweise in
einem Windkanal. Alle physikalischen
Größen werden berührungslos erfasst, so
dass die untersuchte Strömung durch die
Messung nicht beeinflusst wird. Die entwickelten
Messmethoden sind daher besonders
für die aerodynamische und aeroakustische
Analyse komplexer, instationärer und
dreidimensionaler Strömungen geeignet.
Die gewonnenen Felddaten liefern eine
zuverlässige Grundlage für die Validierung
numerischer Verfahren.
www.dlr.de/as
Druck-, Geschwindigkeits- und Wirbelstärkeverteilung
über einem Delta-Flügel
mit runder Vorderkante für = 13,3°,
Ma = 0,4 und Re = 3 Mio, bestimmt mit
modernen bildgebenden Messverfahren
Hannoversches Zentrum für
Optische Technologien
Das Hannoversche Zentrum für Optische
Technologien (HOT) ist eine Forschungseinrichtung
der Leibniz Universität Hannover.
Die Fakultäten Maschinenbau, Mathematik
und Physik, Elektrotechnik und Informatik
haben sich mit dem Laser Zentrum Hannover
und der Physikalisch-Technischen Bundesanstalt
in Braunschweig (PTB) zusammengeschlossen,
um das in den einzelnen Fachgebieten
vorhandene Wissen zu bündeln
und für Forschung, Lehre und Wissenstransfer
auf dem Gebiet der optischen Technologien
zu nutzen. Das HOT bereitet mit seinen
derzeit 21 Mitgliedern die Beantragung
mehrerer interdisziplinärer Großforschungsprojekte
vor. Parallel zu den Forschungsaktivitäten,
die über das Zentrum gesteuert
werden, wird ein gemeinsamer Masterstudiengang
„Optische Technologien” an
der Leibniz Universität Hannover eingerichtet.
Dieser Studiengang hat das Ziel, Fachund
Führungskräfte für die optische Industrie
auszubilden.
www.imr.uni-hannover.de
Hochpräzise gefräster Stufenspiegel als
Kernkomponente für ein Mini-Fourier-
Spektrometer. Kantenlänge 5 mm.
Anfertigung Kugler GmbH.
Fraunhofer-Institut für Schichtund
Oberflächentechnik
Das Fraunhofer-Institut für Schicht- und
Oberflächentechnik IST bündelt als industrienahes
FuE-Dienstleistungszentrum
Kompetenzen auf den Gebieten Schichtherstellung,
Schichtanwendung, Schichtcharakterisierung
und Oberflächenanalyse.
Im Bereich der optischen Technologien konzentrieren
sich die Arbeiten insbesondere
auf die Entwicklung von Schichtsystemen
und Beschichtungsprozessen und deren
Charakterisierung für folgende Anwendungen:
> Fein- und Präzisionsoptik, zum Beispiel
Rugatefilter, Zusatzfunktionen (hart,
kratzfest, selbstreinigend),
Kunststoffbeschichtung
> Selbstreinigende photokatalytische
Schichten, Diffussionsbarrieren
> Polymerbeschichtung: Optische Schichten,
Kratz- und UV-Schutz
Zu den wichtigsten Kunden gehören unter
anderem Unternehmen der optischen
Industrie, der Glas-, Photovoltaik- und
Automobilindustrie, der Energie- und Bauwirtschaft,
der Telekommunikation, Hersteller
von Displays und Datenspeichern sowie
Anlagenhersteller und Lohnbeschichter.
www.ist.fraunhofer.de
Die vertikale Inline-Sputteranlage
des Fraunhofer IST zur großflächigen
Beschichtung von Glas.
Laser-Laboratorium
Göttingen e.V.
Das Laser-Laboratorium Göttingen (LLG)
beschäftigt sich mit der anwendungsorientierten
Grundlagenforschung in den Bereichen
Laserentwicklung, Lasermesstechnik,
Oberflächentechnologie, Materialbearbeitung
und Kurzpulslaser. Die Forschungsvorhaben
werden frei gewählt oder im Rahmen
von Drittmittelprojekten und Industrieaufträgen
durchgeführt. Die Kernkompetenzen
liegen in den Themenfeldern Ultrakurzpulsphotonik,
photonische Sensorik, Nanostrukturen
und kurze Wellenlängen.
Das LLG versteht sich als Mittler zwischen
Wissenschaft und Wirtschaft. Es schafft
Synergien zwischen Universität, Max-
Planck-Instituten und den regionalen,
vorwiegend feinmechanisch-optischen
Betrieben und sorgt somit für den Transfer
wissenschaftlicher Erkenntnisse in die Industrie.
Kooperationspartner sind Universitäten,
Forschungseinrichtungen und Industriefirmen
im In- und Ausland.
www.llg.gwdg.de
> Architekturglas, Fahrzeugglas (heizbar,
vergütet, selbstreinigend, Polycarbonat)
> Displays, zum Beispiel neue Materialien,
Strukturierungs- und Metallisierungstechnologien
zur Substitution von ITO-
Schichtsystemen in Flachbildschirmen
> Photovoltaik und Photothermie, zum
Beispiel kostengünstige transparente
leitfähige Schichten (TCO)

KOMPETENZEN UND NETZWERKE 08 | 09
Kompetenzen und Netzwerke
> Wissenstransfer in den optischen Technologien
Laser Zentrum
Hannover e.V.
Das Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) führt
seit 1986 kundennahe Forschung, Entwicklung
und Beratung in allen Bereichen der
Lasertechnologie durch. Nicht zuletzt dank
der interdisziplinären Zusammenarbeit seiner
rund 210 Mitarbeiter und der Nähe zur
Industrie nimmt das LZH im In- und Ausland
eine führende Position unter den Laserforschungszentren
ein. Die Kernkompetenzen
des LZH liegen in der kundenspezifischen
Lösung praxisorientierter Aufgabenstellungen,
in der technischen, wissenschaftlichen
und wirtschaftlichen Beratung
und in der industrienahen Ausbildung von
Laserfachkräften. Neben den Arbeitsschwerpunkten
Laserentwicklung, Laserkomponenten,
Laserprozesse und Lasersystemtechnik
sowie Lasermaterialbearbeitung
gehören Laseranwendungen in der
Nanotechnologie und den Lebenswissenschaften
zu den besonderen Forschungsfeldern,
die das LZH auszeichnen. Eine wichtige
Rolle spielt auch der Transfer von Forschungsergebnissen
in die Industrie, vor
allem in kleine und mittlere Unternehmen.
www.lzh.de
Mit einem so genannten Femtosekunden-
PhotonicNet – Kompetenznetz
Optische Technologien
PhotonicNet ist eines von neun regionalen
Kompetenznetzen auf dem Gebiet der optischen
Technologien in Deutschland. Seit
2001 fördert PhotonicNet die optischen
und photonischen Technologien in Niedersachsen.
Die wichtigsten Instrumente sind
die Beratung zu Fördermöglichkeiten, die
Koordinierung von Forschungsaktivitäten
und Transfermaßnahmen für Produktinnovationen,
die Beratung bei Unternehmensgründungen
und Patentfragen, die Erfassung
und Verbesserung der Aus- und Weiterbildungslandschaft
sowie eine flankierende
Kommunikations- und Öffentlichkeitsarbeit.
Eine Stärke des PhotonicNet ist seine interdisziplinäre
Zusammensetzung. Im Kompetenznetz
ist eine Partnerschaft von weltweit
renommierten Herstellern und Anwendern
optischer Technologien, Forschungs- und
Bildungsinstitutionen, Einrichtungen des
Technologietransfers und der Wirtschaftsförderung,
Kapitalgebern und Körperschaften
des öffentlichen Rechts gelungen.
Die PhotonicNet GmbH mit Sitz in Hannover
wird vom Bundesministerium für Bildung
und Forschung und vom Land Niedersachsen
gefördert.
www.photonicnet.de
laser ist die Mikrobearbeitung von nahezu
allen Materialien mit höchster Präzision
möglich.
Stubenfliege mit Designer-Brillengestell
(Micreon GmbH). Ermöglicht hat die Präzisionsarbeit
ein Laser, mit dessen ultrakurzen
Pulsen Materialien ohne Zerstörung bearbeitet
werden können.
Max-Planck-Institut für
Biophysikalische Chemie
Eine der größten wissenschaftlichen Herausforderungen
ist das Verständnis der
Lebensvorgänge auf elementarem Niveau,
also in der Zelle. Dafür werden nicht-invasive
optische Mikroskopieverfahren benötigt, die
diese Prozesse räumlich und zeitlich möglichst
exakt abbilden können. In der Abteilung
NanoBiophotonik des Göttinger Max-
Planck-Instituts für Biophysikalische Chemie
der biomedizinischen Forschung eingesetzt.
Dazu arbeiten die Wissenschaftler eng mit
der Universität Göttingen und anderen Einrichtungen
zusammen. Die hochauflösenden
Mikroskope stehen einschließlich fachlicher
Unterstützung auch Forschern auswärtiger
Institutionen zur Verfügung.
www.nanoscopy.de
www.mpibpc.mpg.de/groups/hell/
Physikalisch-Technische
Bundesanstalt
Mit welcher Farbe, Leistung oder räumlichen
Verteilung strahlt eine Leuchtdiode?
Wie glatt ist ein Spiegel? Aber auch: Wie
spät ist es? Und wie schwer ist ein Kilogramm?
Mit diesen und vielen weiteren
Fragen, die mit Hilfe neuer optischer Methoden
besser und genauer beantwortet
werden können, beschäftigt sich die Abteilung
Optik an der Physikalisch-Technischen
Bundesanstalt (PTB) in Braunschweig.
Die PTB führt genaueste Messungen und
Kalibrierungen durch, arbeitet an neuen
Normen mit und berät Unternehmen und
Anwender. Und sollten die heutigen Messmöglichkeiten
nicht ausreichen, werden
neue Messtechniken und -aufbauten entwickelt.
Ein Beispiel ist das Roboter-Gonioreflektometer,
das für die Papier-, Textil-,
Zucker- und Kameraindustrie die wichtige
Frage beantworten kann: Wie weiß ist
Weiß?
www.ptb.de
Gonioreflektometer zur Kalibrierung
von Weißstandards.
arbeiten Physiker, Biologen, Chemiker und
Ingenieure an der Erforschung neuer ultrahochauflösender
Mikroskopieverfahren wie
der 4Pi- und der STED-Mikroskopie. Sie
erreichen Detailschärfen, die weit unterhalb
der bisher als Grenze betrachteten Lichtwellenlänge
liegen. Die neuen Verfahren
werden am Institut auch erprobt und in
Kernaufgaben sind die Bereitstellung
moderner Messtechnik sowie die messtechnische
Unterstützung der Industrie. Dementsprechend
kooperiert die PTB mit zahlreichen
Unternehmen, aber auch weltweit
mit anderen nationalen metrologischen
Instituten, Universitäten und Forschungseinrichtungen.

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 10 | 11
Strahlteiler mit diffraktiv optischem
Element aus BK7-Glas
Die Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven
hat einen optischen
Strahlteiler für Laser entwickelt, der auf
einem diffraktiven optischen Element, kurz
DOE, basiert. Das DOE wird im Inneren eines
optischen Glases erzeugt. Aufgrund seiner
Transparenz eignet sich der Strahlteiler
hervorragend für die permanente Überwachung
des Laserstrahls in Hochleistungslasern
(Laser-Monitoring). Das Projekt wurde
gefördert aus Mitteln des Europäischen
Fonds für regionale Entwicklung (EFRE).
Die Herstellung der DOEs im Glasinneren
basiert auf dem thermischen Ionenaustausch.
Bisher waren dafür teure Spezialgläser
notwendig, so genannte Brechzahlgradientengläser.
Die Arbeitsgruppe der
Fachhochschule hat die Technologie erfolgreich
auf das preiswerte Bor-Kronglas (BK7)
übertragen. Die Wissenschaftler versehen
dazu ein BK7-Glas mit einer Dünnschichtmaske
aus Titan oder Chrom und geben es
für einige Minuten in eine Schmelze aus
Silbernitrat und Natriumnitrat. An Stellen,
wo die Maskierung durchlässig ist, werden
Kationen des Glases gegen die Silberionen
der Salzschmelze ausgetauscht. Dabei wird
der Brechungsindex lokal angehoben, und
im Glas entsteht ein Brechzahlgradient.
Brechzahlgradientengläser sind an den thermischen
Ionenaustausch in besonderer Weise
angepasst, so dass keine mechanischen
Spannungen entstehen. Gleichzeitig ist der
Reintransmissionsgrad dieser Spezialgläser,
also das Verhältnis der austretenden zur eintretenden
Lichtintensität, sehr hoch. Das
handelsübliche n-BK7-Glas hat einen ähnlich
hohen Gehalt an Natrium- und Kaliumionen
und ist auch im Hinblick auf den Reintransmissionsgrad
mit den Brechzahlgradientengläsern
vergleichbar. Die von diffundierten
Silberionen ausgelösten mechanischen
Spannungen lassen sich im BK7-Glas
durch einen langsamen Diffusionsprozess
beherrschen. Glaslinsen aus BK7 werden in
der Laseroptik standardmäßig eingesetzt.
Numerische Simulation des Diffusionsprofils unter einer Maskenöffnung
von 5 µm in BK7-Glas
Die n-BK7-Glasscheiben für die Herstellung
winkel weitgehend unempfindlich. Der
Das Ziel der Arbeitsgruppe an der Fach-
der DOEs sind 2,5 mm dick. Der Durchmes-
Strahlteilungsgrad ist ein eingeprägter Para-
hochschule Oldenburg/Ostfriesland/Wil-
ser ist an die Prozesstechnik in der Halb-
meter des im Glas befindlichen DOEs und
helmshaven ist, gemeinsam mit Partnern aus
leiterindustrie angepasst. Im Labor für
bleibt durch Verschmutzungen der Ober-
der Industrie innovative technische Anwen-
Mikrofertigung wird das Glas mit Hilfe
fläche (Adsorbate) unbeeinflusst.
dungen für diese neuartigen DOEs aus Glas
mikrolithografischer Prozesse beschichtet
zu entwickeln. Auch Anwendungen auf dem
und strukturiert. Anschließend wird der
Gebiet der Lichttechnik und im optischen
Prinzip des thermischen Ionenaustausches in Glas
thermische Ionenaustausch in einem Ofen
bei 360 Grad Celsius durchgeführt. Mit
Gerätebau sind denkbar.
> Fachhochschule Oldenburg/
Ostfriesland/Wilhelmshaven
Labor für Technische Optik
und Mikrofertigung
Friedrich-Paffrath-Straße 101
26389 Wilhelmshaven
> Forschungsbereiche
Holografische Laserwerkzeuge
(Diffraktive Optische Elemente
in Glas), Dünnschicht-Technologie
> Kooperationspartner
n.transfer-Institut für Innovations-
Transfer Wilhelmshaven,
ILO Institut für Lasertechnik
Ostfriesland
Entwurf des DOE in Glas
Infolge der Diffusion von Silberionen entsteht
im Inneren des Glases ein binäres
Abbild der Maskenöffnungen. Die Brechzahl
ist an diesen Stellen erhöht. Das DOE erhält
eine binäre Phasenstruktur oder ein Phasengitter,
dessen optische Funktion durch die
Struktur der Maske vorgegeben ist. Durch
geeignete Pixelung der Maskenstruktur lassen
sich auch Phasenverlaufselemente und
sogar Mikrolinsen herstellen. Die Struktur
der Maske – und damit die optische Funktion
des DOE – wird am Computer bestimmt.
einem fünfprozentigen Anteil an Silberionen
in der Salzschmelze erzielen die Forscher in
BK7-Glas eine Brechzahldifferenz von 0,10.
Unempfindlicher Strahlteiler
für den Nd:YAG-Laser
Auf der Grundlage dieser Technologie hat
die Arbeitsgruppe einen patentierten Strahlteiler
entwickelt (DE-Patent 102 17 657). Das
DOE ist für Anwendungen im Nd:YAG-
Laser mit hohen Leistungen konzipiert und
wird zusammen mit einem Strahlanalysesystem
im Laser eingesetzt. Der Strahlteiler
ist gegenüber Abweichungen im Montage-
Aufbau und Wirkungsweise des Strahlteilers
Strahlteilungsgrad I 1 / I 0 gemessen über einer
Fläche von 10 mm x 10 mm des DOE
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Christoph Thoma
Helmut Schütte
Tel.: 04421.985-2285
Fax: 04421.985-2623

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 12 | 13
Beleuchtungen und Displays aus
organischen Materialien
Leicht, flexibel und energiesparend sollen sie
sein und aus jedem Betrachtungswinkel
einen brillanten Farbeindruck liefern: An
Displays für Anwendungen in der modernen
Kommunikationstechnologie, im Automobil
und im Multimediabereich werden
hohe Anforderungen gestellt. Während
die Kathodenstrahlröhren allmählich durch
Flüssigkristall-Anzeigen (LCD) abgelöst
werden, steht bereits die nächste Display-
Technologie kurz vor ihrer Markteinführung:
organische Leuchtdioden, kurz OLEDs
(Organic Light-Emitting Diodes).
Das Institut für Hochfrequenztechnik der
Technischen Universität Braunschweig ist
eines der führenden universitären Forschungsinstitute
im Bereich der OLED-
Forschung und -Entwicklung.
kann also bequem direkt auf die jeweilige
Treiberelektronik platziert werden. Die auf
diese Weise hergestellten aktiven Bildpunkte
(Pixel) sind zu mehr als 70 Prozent transparent.
Neue Anwendungen
Neben Displays können aus OLEDs auch
Beleuchtungselemente hergestellt werden.
So entstehen Produkte für Anwendungsgebiete,
die mit den bisherigen Display- und
Beleuchtungstechnologien nicht erschlos-
OLEDs bestehen aus nanometerdicken
sen werden können, zum Beispiel vollkom-
Schichten organischer Halbleiter und orga-
men transparente Be-leuchtungen, Anzei-
nischer Farbstoffe, die zwischen zwei elek-
gen und Displays für Werbemaßnahmen
trischen Kontakten eingebettet sind und je
oder in Fahrzeugscheiben.
>Technische Universität Braunschweig
Institut für Hochfrequenztechnik
Abteilung Hochfrequenztechnik
& Photonik
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kowalsky
Schleinitzstraße 22
38106 Braunschweig
> Forschungsbereiche
Organische Leuchtdioden,
Organische Elektronik, Fluoridglas-
Faserlaser, Sensorsysteme
> Patente
15 Patente in den Bereichen neue
organische Materialien, Prozesstechnik
und Displaytechnologie
> Kooperationspartner
Aixtron AG, Applied Materials GmbH,
BASF AG,
LPKF Lasers & Electronics AG,
Optrex Europe GmbH,
Osram Opto Semiconductors,
Volkswagen AG und weitere
> Preise und Auszeichnungen
Leibnizpreis 2002
(Prof. Wolfgang Kowalsky)
> Ansprechpartner
Dr. Hans-Hermann Johannes
Dr. Thomas Riedl
Tel.: 0531.391-2006, -2008
Fax: 0531.391-2074
Mail: h-h.johannes@tu-bs.de
t.riedl@tu-bs.de
Web: www.tu-braunschweig.de/ihf
nach ihrer chemischen Struktur Licht in allen
sichtbaren Farben erzeugen können. Wenn
Strom durch das Bauelement fließt, geben
die elektrischen Ladungsträger ihre Energie
an die organischen Moleküle ab, die diese
in Licht umwandeln. OLEDs sind energiesparender
als LCDs und deshalb besonders
für mobile Anwendungen geeignet. Dank
ihrer guten Farbsättigung und des großen
Betrachtungswinkels sind sie auch besonders
ergonomisch.
Vorteil Transparenz
Die organischen Farbstoffe lassen sich
großflächig auf leichte und flexible Träger,
beispielsweise Kunststofffolien, aufbringen.
Ein wesentlicher Vorteil der organischen
Schichten in OLEDs ist ihre Transparenz im
sichtbaren Spektralbereich. Werden für die
Kontakte zur Stromzufuhr keine Metallschichten,
sondern transparente leitfähige
Metalloxide wie Indium-Zinn-Oxid oder
Zinkoxid verwendet, dann können auch
völlig transparente OLEDs hergestellt werden.
Lumineszente Farbstoffe
OLED-Display
Wie bei herkömmlichen Flüssigkristalldisplays
müssen auch in OLED-Displays die einzelnen
Bildpunkte mit einer Treiberelektronik
aus Dünnschichttransistoren, kurz TFT
für Thin Film Transistor, angesteuert werden.
Die Vorteile dieser so genannten Aktiv-
Matrix-Displays liegen in der hervorragenden
Graustufendarstellung, dem geringen
Stromverbrauch und der Helligkeit bei insgesamt
längerer Lebensdauer. Einen neuen
Ansatz verfolgen die Wissenschaftler der TU
Braunschweig mit der Entwicklung durchsichtiger
Displays. Das bedeutet, dass neben
den OLEDs auch die TFTs als Treiberelektronik
transparent sein müssen.
Statt aus Silizium, wie herkömmliche Dünnschichttransistoren,
bestehen durchsichtige
TFTs aus einer etwa 100 Nanometer dicken
Metalloxidschicht, zum Beispiel Zink-Zinn-
Oxid, die mehr als 90 Prozent des sichtbaren
Lichtes durchlässt. Die anzusteuernde OLED
Selbstleuchtende transparente Anzeigen
und Displays
Inline-Anlage zur Fertigung organischer Leuchtdioden
Zusammen mit Partnern aus der Industrie
und mit Förderung des Bundesministeriums
für Bildung und Forschung arbeitet das Institut
im Labor für Elektrooptik daran, die notwendigen
Vorraussetzungen für marktfähige
OLED-Produkte zu schaffen. Die Forschungsarbeiten
am Institut umfassen die
Entwicklung und Synthese neuer OLED-
Materialien, die Erhöhung ihrer Effizienz
und Langzeitstabilität, produktionstaugliche
Beschichtungsanlagen und Verfahren
zur Herstellung von OLEDs sowie die Integration
in Displays.

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 14 | 15
Eine Million Bilder pro Sekunde mit der
Ultrahochgeschwindigkeitskamera HyperVision
Ein genaues Verständnis von Vorgängen
haben. Deutlich erweitert werden die vielen
und Prozessen ist häufig die Basis für Inno-
Anwendungsfelder durch die Aufnahme
vationen. Die notwendigen Einblicke liefern
extrem schneller Bildsequenzen. In dieser
Kameratechnik und Bildverarbeitung, die
„Superzeitlupe” kann man beispielsweise
sich in den letzten Jahren zu einer maßgeb-
sehr genau den Lichtbogen beim Drücken
lichen Querschnittstechnologie entwickelt
einer Taste des Mobiltelefons beobachten
oder auch den Zündvorgang in einem
Motor, einen Tropfen, der auf ein Salatblatt
fällt, oder Werkstoffversuche an Metallen
oder Betonpfeilern. Extrem schnelle Bildsequenzen
bilden die Grundlage für Qualitätsverbesserungen
bis hin zu völlig neuen
ISIS-Bildsensor
> Fachhochschule Osnabrück
Fakultät Ingenieurwissenschaften
und Informatik/
Interdisziplinärer Forschungsschwerpunkt
Intelligente
Sensorsysteme (ISYS)
Albrechtstr. 30
49076 Osnabrück
> Forschungsbereiche
Sensorsysteme:
Optoelektronik, Multisensorsysteme,
Systemintegration,
mechatronische Systeme
Produkten.
Analyse in Superzeitlupe
Die Fachhochschule Osnabrück hat gemeinsam
mit weiteren Hochschulen und Unternehmen
eine Digitalkamera entwickelt, die
bis zu einer Million Bilder pro Sekunde
liefert. Aufgrund der vorangegangenen
3D-Animation zur Funktionsweise des ISIS-Bildse nsors
Marktanalyse haben sich die Wissenschaftler
für das Konzept eines ISIS-CCD-
Bildsensors entschieden – ISIS steht für
„Insitu Storage Image Sensor”. Direkt
neben jedem Bildpixel sind circa hundert
lokale CCD-Speicherelemente untergebracht.
Dass die Bilder im gewünschten Zeitintervall
gespeichert werden, gewährleistet
kamera der Welt. Mehrere Unternehmen
und Institute, darunter die Bundesanstalt für
Materialforschung in Berlin, haben die
Kamera bereits eingesetzt und konnten bisher
unbeobachtete Vorgänge sehen und
analysieren.
Imaging:
CCD/CMOS-Kameras, Spectral
Imaging, Hochgeschwindigkeitskameras,
bildgebende Lichtvorhänge
Agricultural Engineering:
Sensorik, autonome Feldroboter
> Kooperationspartner
Kinki University, Osaka/Japan
Shimadzu Corporation, Tokyo/Japan
und Duisburg
DALSA BV, Eindhoven/Niederlande
Link Research, Tokyo/Japan
Bundesanstalt für Materialforschung
und -prüfung (BAM), Berlin
Technische Universität Berlin
Bildgebende Sensortechnik,
Forschungsnetz Niedersächsischer
Fachhochschulen
3D-Finite-Elemente-Simulation von
CCD-Strukturen
ein Überschreibmodus in Verbindung mit
einem Videotrigger. Ein Triggersignal kann
zum Beispiel über ein TTL-Signal, ein Mikrofon
oder eine Lichtschranke ausgelöst
werden. Die in Zeitintervallen bis herunter
zu einer Mikrosekunde pro Bild aufgenommenen
Sequenzen werden anschließend in
Superzeitlupe abgespielt und ermöglichen
eine wissenschaftlich-technische Analyse
der Vorgänge.
Bildausschnitt (Mikroskop)
zur Architektur des ISIS-Bildsensors
Die schnellste Kamera der Welt
Die Fachhochschule Osnabrück hat besonders
in den Bereichen Sensor-Design und
Simulationstechnik maßgeblich an der Entwicklung
des Bildsensors mitgearbeitet.
Die Wissenschaftler haben einzelne Chip-
Strukturen des ISIS-Bildsensors mit dem 3D-
Finite-Elemente-Programm SPECTRA simuliert.
Anhand der Simulations- und Messergebnisse
der Teststrukturen wurden das
Chip-Layout des kompletten Sensors erstellt
und die Masken für die Herstellung der integrierten
Schaltkreise gefertigt. Die Sensoren
Beispiel: Zerplatzen eines mit Wasser gefüllten Luftballons.
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Arno Ruckelshausen
Dr.-Ing. Dipl.-Ing.(FH) Dirk Poggemann
Dipl.Ing.(FH) Andreas Linz
Tel.: 0541.969-2090
Fax: 0541.969-3693
Mail: a.ruckelshausen@fhos.de
Web: www.fh-osnabrueck.de/
forschung.html
Ultrahochgeschwindigkeitskamera
HyperVision (Produkt: Shimadzu Corporation)
werden bei der Firma DALSA erfolgreich
produziert. In Verbindung mit der von
Shimadzu entwickelten zugehörigen Kameratechnik
entstand die Ultrahochgeschwindigkeitskamera
„HyperVision”. Die Kamera
ist die derzeit schnellste Ein-Chip-Digital-
Beispiel: Ein Wassertropfen trifft auf die Wasseroberfläche.

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 16 | 17
Sehen auf der Nanoskala:
Optische Spitzenforschung im doppelten Sinn
Eine Vielzahl von Dingen unseres Alltags
nehmen wir mit dem Gesichtssinn wahr. Mit
bloßem Auge können wir allerdings nur solche
Dinge sehen, die etwa so groß sind wie
ein menschliches Haar. Werden die Dinge
kleiner, benutzen wir zur optischen Vergrößerung
seit Hunderten von Jahren
Linsen und Mikroskope. Aufgrund von Beugungseffekten
endet die räumliche Auflösung
optischer Mikroskope im sichtbaren
Spektralbereich bei etwa einem halben
Mikrometer. Objekte mit Abmessungen im
Nanometer-Bereich können konventionelle
optische Mikroskope also nicht auflösen.
> Carl von Ossietzky Universität
Oldenburg
Institut für Physik
AG Ultraschnelle Nano-Optik
26111 Oldenburg
> Forschungsbereiche
Nano-Optik, Ultrakurzzeitspektroskopie,
Energie- und Halbleiterforschung,
Hörforschung,
Meeresforschung
> Kooperationspartner
Max-Born-Institut für Nichtlineare
Optik und Kurzzeitspektroskopie,
Berlin
> Patent
„Verfahren und Vorrichtung zur
optischen Mikroskopie mit Subwellenlängenauflösung”
(Christoph Lienau, Gerd Behme,
Alexander Richter, Marco Süptitz,
Thomas Elsaesser) DE19714346B4
Nanostrukturen, ob halbleitend, metallisch,
photonisch oder biologisch, sind in den letzten
Jahren immer wichtiger geworden. Die
Anwendungsmöglichkeiten sind vielfältig
und reichen von Pfannen- und Fensterbeschichtungen
über neuartige Sensoren bis
hin zu Halbleiterlasern, die auf Quantenpunkten
basieren. Um die Eigenschaften
von Nanostrukturen aufklären und optimieren
zu können, arbeiten Forscher weltweit
an der Entwicklung neuer Techniken, die das
Sehen auf der Nanoskala möglich machen
und die vielfältigen Kontrastmechanismen
der optischen Spektroskopie nutzen können
– speziell die mit ultrakurzen Lichtblitzen
erreichbare Zeitauflösung von wenigen
Femtosekunden (fs). Eine Femtosekunde
sind 10 -15 Sekunden, das ist ein Milliardstel
einer Millionstel Sekunde.
Hohe Auflösung mit winzigen
Lichtflecken
Die Arbeitsgruppe „Ultraschnelle Nano-
Optik” am Institut für Physik der Universität
Oldenburg erzeugt extrem kleine Lichtflecke
von wenigen Nanometern und nutzt sie zur
optischen Spektroskopie mit Subwellenlängenauflösung.
Die Oldenburger Physiker
verwenden zwei unterschiedliche Techniken,
um Licht zu lokalisieren: Zum einen lassen
sie Licht durch kleine Löcher am Ende
von hauchdünnen, mit Metall ummantelten
Glasfaserspitzen tunneln. Am Ende der Spitze
bestimmt dann nicht die Wellenlänge des
Blick in das optische Tieftemperatur-Nahfeldmikr oskop
Lichts die Größe des Lichtflecks, sondern der
Durchmesser der Öffnung. Reproduzierbar
sind Öffnungen mit etwa 40 bis 50 Nanometer
Durchmesser, so dass die maximale
Auflösung etwa ein Fünfzehntel der Lichtwellenlänge
beträgt. Noch deutlich höhere
Auflösungen bis zu etwa zehn Nanometern
werden erzielt, wenn ultrafeine Metallspitzen
beleuchtet werden. Hierbei nutzen die
Wissenschaftler aus, dass das Lichtfeld ganz
am Ende der Spitze stark überhöht ist.
Ausbreitung von ultrakurzen Lichtimpulsen
durch eine metallbedampfte Glasfaserspitze
mit 50 nm Öffnungsdurchmesser
Um mit solchen Lichtflecken Bilder zu erstellen,
werden die Spitzen wie in Rasterkraftmikroskopen
mit Piezostelltechniken über
die Oberfläche der zu untersuchenden Probe
gefahren. Punkt für Punkt wird die
gewünschte Information aufgezeichnet –
zum Beispiel das transmittierte oder reflektierte
Licht oder auch die nach Beleuchtung
der Probe abgestrahlte Lumineszenz. Auf
Optische Nahfeldspektroskopie von zwei
gekoppelten Halbleiter-Quantenpunkten.
Sogenannte Rabi-Oszillationen (rechts)
zeigen, dass es mit ultrakurzen Lichtimpulsen
gelingt, die Elektronenbewegung
in solchen Quantenstrukturen zu kontrollieren
(T. Unold et al., Physical Review
Letters 94, 137404 (2005)).
Nahfeldmikroskopie
Die Oldenburger Forscher haben ein spezielles
Nahfeldmikroskop entwickelt, um
Materialien bei Temperaturen im Bereich
zwischen zehn Kelvin und Raumtemperatur
untersuchen zu können. Damit eignet es sich
besonders für die Untersuchung von Festkörpermaterialien
wie Halbleiterquantendrähten
und -punkten, metallischen und
magnetischen Nanostrukturen, aber auch
photonischen und plasmonischen Kristallen.
Inzwischen haben die Wissenschaftler eine
Reihe weiterer Mikroskope, die auf diesem
patentierten Verfahren basieren, entwickelt
und an Forschergruppen in Deutschland,
Schweden und demnächst auch in den USA
verkauft. Zurzeit werden die Mikroskope im
Wesentlichen in der Grundlagenforschung
zur Untersuchung von Halbleiter-Nanostrukturen
und von Dünnschicht-Solarzellen eingesetzt.
Die Oldenburger Arbeitsgruppe setzt die
Nahfeldmikroskope ein, um zum Beispiel
Halbleiter-Nanostrukturen zu erforschen.
Den Wissenschaftlern gelang es vor kurzem,
die Elektronenbewegung in einzelnen und
erstmalig auch in zwei gekoppelten Quantenpunkten
direkt mit ultrakurzen Lichtimpulsen
sichtbar zu machen. Solche Experimente
sind nicht nur für ein besseres Verständnis
unerlässlich, sondern stellen auch
einen weiteren Schritt zu einer halbleiterbasierten
Quanteninformationstechnologie
dar. Weitere Forschungsschwerpunkte bilden
die ungewöhnlichen optischen Eigenschaften
sogenannter plasmonischer Kristalle
und die Untersuchung neuer Materialien
zur Energiewandlung.
Gemessene Zeitstruktur der auf einen
metallischen plasmonischen Kristall einfallenden
und durch ihn transmittierten
ultrakurzen Lichtimpuls (C. Ropers et al.,
Physical Review Letters 94, 113901 (2005) ).
Das Experiment weist eine ungewöhnlich
lange Speicherung des Lichtfeldes in der
Metall-Nanostruktur nach, was für die
Nutzung plasmonischer Kristalle in der
Nanosensorik wesentlich ist.
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Christoph Lienau
Tel.: 0441.798-3485
Fax. 0441.798-3890
Mail: christoph.lienau@unioldenburg.de
Web: www.physik.unioldenburg.de/uno
Lichtlokalisierung: Metallummantelte Glasfaserspitze mit kleiner Öffnung
(links). Feldüberhöhung am Ende von ultrafeinen Metallspitzen (rechts).
Die räumlichen Abmessungen des Lichtflecks werden durch den Krümmungsradius
der Spitze, etwa 10 nm, und nicht durch die Wellenlänge
des Lichts bestimmt.
diese Weise entsteht in einem optischen Nahfeldmikroskop
ein zweidimensionales Abbild
der optischen Eigenschaften der Probe.

OPTISCHE SYSTEME UND MATERIALIEN 18 | 19
Terahertztechnologie trifft Industrie –
neue Möglichkeiten der Qualitätskontrolle
Fast das gesamte elektromagnetische Spektrum
wird technologisch genutzt – nur der
Spektralbereich der Terahertzfrequenzen ist
noch ein weißer Fleck auf der elektromagnetischen
Landkarte. Terahertzwellen liegen
zwischen dem Frequenzbereich der Mikrowellen
und dem des infraroten Lichts und
sind demnach sehr hochfrequente Mikrowellen
oder sehr langwelliges Licht (Ferninfrarotstrahlung).
Seit gut zehn Jahren kann gepulste Terahertzstrahlung
mit Ultrakurzpulslasern
optoelektronisch erzeugt und nachgewiesen
werden. Ein bildgebendes Terahertzsystem
wurde erstmals 1995 vorgestellt
– genau 100 Jahre nach der ersten
Die gepulste Terahertztechnologie hat einiges
mit dem Ultraschall gemeinsam: Mit beiden
Verfahren lassen sich Brechungsindexsprünge
und die Absorption des untersuchten
Materials feststellen. Beide Verfahren
arbeiten zerstörungsfrei. Der Vorteil eines
Terahertzsystems liegt dabei vor allem in der
berührungslosen Prüfung. Je nach Beschaffenheit
des Prüfobjektes kann entweder die
Durchlässigkeit für Terahertzwellen oder
deren Reflexion untersucht werden. Welche
der beiden Prüfanordnungen geeigneter ist,
hängt davon ab, ob das Objekt Schichten
enthält, die die elektromagnetischen Wellen
reflektieren, zum Beispiel polymer- oder
lackbeschichtete Metalloberflächen.
Kommende Technologie für die
industrielle Inspektion
Die Arbeitsgruppe Terahertzsystemtechnik
des Instituts für Hochfrequenztechnik der
Technischen Universität Braunschweig
beschäftigt sich seit 1998 mit der Entwicklung
bildgebender Spektroskopiesysteme.
Mittlerweile steht die Terahertztechnologie
an der Schwelle von der Grundlagenforschung
zum industriellen Einsatz. Im Institut
haben Experimente und Untersuchungen
an völlig unterschiedlichen Materialien und
Produkten das Potenzial dieser Systeme für
kontaktlose Prüfaufgaben oder auch
Inspektionen im Bereich der Sicherheitstechnik
gezeigt. Mit Hilfe der Terahertz-
Forschung für die zukünftige
Qualitätssicherung
Damit diese vielversprechende Technologie
Einzug in die industriellen Produktionsabläufe
halten kann, sind die Wissenschaftler
des Instituts dabei, einige Randbedingungen
zu optimieren. Die Anforderungen der
Industrie an Anschaffungskosten und Baugröße
des Systems sind mittlerweile nahezu
erfüllt. Zurzeit richten die Forscher ihr
Hauptaugenmerk darauf, die Messgeschwindigkeit
zu erhöhen.
Röntgenaufnahme. Im Gegensatz zu Röntgenstrahlen
sind Terahertzstrahlen wegen
ihrer geringen Photonenenergien nicht ionisierend
und daher völlig ungefährlich.
von Fremdkörpern oder Lufteinschlüssen in
Kunststoffteilen oder Lebensmitteln. Im
Terahertzbild einer Schokoladentafel sind
typische, in diesem Fall jedoch nachträglich
eingebrachte Fremdkörper deutlich zu
erkennen.
Terahertz-Bild des Wasserzeichens einer
technologie kann zum Beispiel eine Bank-
>Technische Universität
Braunschweig
Institut für Hochfrequenztechnik
AG Terahertz-Systemtechnik
Schleinitzstraße 22
38106 Braunschweig
> Forschungsbereiche
Entwicklung schneller
bildgebender Terahertz-
Spektroskopiesysteme
> Preis
Kaiser-Friedrich-Forschungspreis
2003
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Martin Koch
Tel.: 0531.391-2003
Fax: 0531.391-2045
Mail: martin.koch@tu-bs.de
Web: www.tu-braunschweig.de/
ihf/ag/terahertz/
20-Euro-Banknote, die sich während der
Bildaufnahme in einem Briefumschlag
befand.
note in einem Briefumschlag entdeckt werden;
das Wasserzeichen des Geldscheins ist
durch den Brief hindurch deutlich an seinen
Konturen zu erkennen.
Mit dem Einsatz in der Sicherheitstechnik ist
allerdings erst mittelfristig zu rechnen. Auf
kürzere Sicht steht die industrielle Qualitätskontrolle
von Produktionsgütern im
Vordergrund, zum Beispiel die Detektion
Terahertzbild einer Schokoladentafel mit
Fremdkörpern. Im linken Kreis befindet
sich eine Glasscherbe, in der Mitte eine
Metallschraube und innerhalb der rechten
Markierung ein Stein.
Foto einer Airbagabdeckkappe. Der markierte Ausschnitt
wurde mit einem gepulsten System untersucht.
Auch die kunststoffverarbeitende Industrie
ist daran interessiert, Lufteinschlüsse oder
Fremdpartikel in lichtundurchlässigen Materialien
schnell und kostengünstig erkennen
zu können. Das Terahertzbild der Airbagabdeckung
eines Pkw zeigt deutlich die Injektionsöffnung
auf der linken Seite und in der
Mitte die Sollbruchstelle der Abdeckkappe.
In den restlichen Bereichen ist die Materialverteilung
sehr homogen und frei von Einschlüssen.

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 20 | 21
AutoScan – Sensor erkennt den Reifegrad
In der Landtechnik gewinnt der Einsatz von
Sensorsystemen zunehmend an Bedeutung.
Sensoren liefern zusätzliche Erkenntnisse
über das Erntegut oder die Umgebungsbedingungen
und helfen zum Beispiel
> Fachhochschule Osnabrück
Fakultät Ingenieurwissenschaften
und Informatik/Interdisziplinärer
Forschungsschwerpunkt
Intelligente Sensorsysteme (ISYS)
Albrechtstr. 30
49076 Osnabrück
> Forschungsbereiche
Sensorsysteme:
Optoelektronik, Multisensorsysteme,
Systemintegration,
mechatronische Systeme
Imaging:
CCD/CMOS-Kameras,
Spectral Imaging, Hochgeschwindigkeitskameras,
bildgebende Lichtvorhänge
Agricultural Engineering:
Sensorik, autonome Feldroboter
> Kooperationspartner
Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH, Spelle
Bildgebende Sensortechnik,
Forschungsnetz Niedersächsischer
Fachhochschulen
> Preis
Silbermedaille auf der Agritechnica
2005 für AutoScan an die Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH
(Deutsche Landwirtschaftsgesellschaft
DLG)
dabei, den Einsatz von Herbiziden zu reduzieren
oder die Düngung zu optimieren.
High-Tech-Lösungen verbinden daher ökologische
und ökonomische Vorteile und
schaffen im Falle eines hohen Innovationsgrades
und einer Marktorientierung darüber
hinaus neue Arbeitsplätze.
Optimale Häcksellänge
Bei der Maisernte wird die Häcksellänge vor
allem vom Reifegrad der Pflanzen bestimmt.
Für eine optimale Futterstruktur müssen
grüne, feuchte Pflanzen länger gehäckselt
werden als braune, trockene. Eine sensorische
Erfassung des Reifegrades als Schlüsselkomponente
für eine automatische
Regelung gab es bisher nicht. Besonders für
die Entwicklung eines optischen und
kostengünstigen Sensorsystems stellen die
rauen Feldbedingungen und die Online-
Fähigkeit des Systems schwierige Randbedingungen
dar. Die Fachhochschule Osnabrück
hat in Kooperation mit der Maschinenfabrik
Bernard Krone GmbH ein solches
Sensorsystem konzipiert und realisiert. Die
Machbarkeit optischer Messungen unter
derartigen Rahmenbedingungen war bisher
in Frage gestellt worden.
Selbstfahrender Feldhäcksler BiG X (Maschinenfabrik
Das Messprinzip basiert auf dem spektralen
Reflexionsverhalten der Pflanzen. Der für
Grünpflanzen charakteristische Anstieg des
Reflexionsgrades bei Wellenlängen über
700 Nanometer fällt mit zunehmendem
Reifegrad schwächer aus. Bei braunen Maispflanzen
bleibt er dann über einen großen
Spektralbereich von etwa 650 bis 900 Nanometer
annähernd konstant. Leuchtdioden
Spektrales Reflexionsverhalten von braunen
Bernard Krone)
(LEDs) beleuchten die Maispflanzen mit
Licht ausgewählter Wellenlängen. Zur Unterdrückung
von Störsignalen wie Sonneneinfluss
oder fehlendem Erntegut werden die
LEDs gepulst. Das Sensorsystem misst die
Reflexion der Maispflanzen und sorgt dafür,
dass die Häcksellänge dem Reifegrad entsprechend
eingestellt wird. Die rauen Bedingungen
im Maisvorsatz erfordern sowohl
eine komplexe Analogelektronik als auch
eine „intelligente” Software, um Störgrößen
zu filtern und die Daten analysieren
zu können. Die Wissenschaftler haben den
Einbauort im Maisvorsatz so ausgewählt,
dass die Maispflanzen auf der Glasplatte
des Sensors eine selbstreinigende Wirkung
erzielen.
Entlastung des Fahrers
Der Sensor wurde in Feldversuchen erfolgreich
getestet. Die automatische Einstellung
der Häcksellänge sorgt für eine optimale
Silagequalität und entlastet den Fahrer bei
der Bedienung der immer komplexer werdenden
Erntemaschinen. Die Firma Krone
hat das System unter der Bezeichnung
„AutoScan” auf der Agritechnica 2005 als
Neuheit vorgestellt und wurde dort von der
Deutschen Landwirtschafts-Gesellschaft
DLG mit einer Silbermedaille ausgezeichnet.
Sensorsystem „AutoScan” im Maisvorsatz
des selbstfahrenden Feldhäckslers BiG X
(Maschinenfabrik Bernard Krone)
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Arno Ruckelshausen
Dipl.-Ing.(FH) Christoph-Frederik
Kronsbein
Dipl.-Ing.(FH) Andreas Linz
Tel.: 0541.969-2090
Fax: 0541.969-3693
Mail: a.ruckelshausen@fhos.de
Web: www.fh-osnabrueck.de/
forschung.html
und grünen Maispflanzen
Messergebnis eines Feldversuchs

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 22 | 23
Optische Qualitätskontrolle
in der Fertigung
Die große Variation an Produkten hat im
Konsumgüterbereich zu einem Käuferverhalten
geführt, das durch Preis und individuelle
Formschönheit bestimmt wird. Oftmals
legen Kunden sogar mehr Wert auf
eine gefällige Formgebung als auf den technischen
Nutzen. In Kombination mit verbesserten
Fertigungsverfahren hat dies zur
Folge, dass in der Automobilindustrie
insbesondere die Karosserie aus individuellen
Formen besteht.
Die Fertigung individueller Freiformflächen
ist kompliziert: Eine Reihe mehrstufiger
Umformprozesse ist notwendig. In fertigungstechnisch
kritischen Bereichen des
Bauteils können dabei unerwünschte
Gestaltabweichungen auftreten.
Endabnahme einer Automobilkarosserie
Bei der Qualitätskontrolle überwiegen
derzeit manuelle Prüfverfahren wie zum
Beispiel die Verwendung von Schablonen,
der Sichttest nach Aufbringen von Glanzmitteln
wie Petroleum oder das Touchieren.
Diese Messverfahren sind nicht nur zeitaufwändig,
sondern auch subjektiv und erlauben
keine Quantisierung der Bauteilfehler.
pro Bauteil können mit diesen Messverfahren
nur Stichproben untersucht werden. Die
produzierten Bauteilmengen einer Charge
gehen in die tausende, so dass bei Bauteilfehlern
große Ausschussmengen und sehr
hohe Kosten entstehen.
Optisches 3D-Messsystem
Eine hundertprozentige Qualitätskontrolle,
die zugleich schnell und präzise ist, ist insbesondere
bei großen Bauteilen nur mit
optischen Messverfahren möglich. In der
industriellen Fertigung hat die 2D-Bilderfassung
und -verarbeitung mit Kamera und
Rechner bereits einen festen Platz eingenommen.
Dreidimensionale bildgebende
Verfahren sind wegen der hohen Datenraten
und der Komplexität noch nicht sehr
verbreitet. Ihr enormes Potential wird mit
der Entwicklung neuer Rechnerstrukturen
und -geschwindigkeiten aber immer weiter
ausgeschöpft. Mit heutigen PCs lassen sich
dank Hardwarebeschleunigung (Mikrokontroller,
FPGAs etc.) diese großen Datenmengen
in angemessener Zeit auswerten und
verarbeiten.
Dieses Potential hat das Institut für Fertigungstechnik
und Werkzeugmaschinen
(IFW) der Universität Hannover motiviert, ein
optisches 3D-Messsystem für die Detektion
langwelliger Gestaltabweichungen zu entwickeln.
Da eine hohe Messgeschwindigkeit
erforderlich ist, haben die Wissenschaftler
ein optisches Verfahren auf Basis der Streifenprojektion
gewählt.
Hohe Messgenauigkeit
Ein Streifenprojektor erzeugt auf dem zu
untersuchenden Bauteil ein Muster aus
hellen und dunklen Streifen. Bei Höhenunterschieden
im Bauteil verschieben sich
die Streifen und bilden eine detaillierte
Höhenkarte. Das Streifenmuster wird mit
einer Zeilenkamera aufgenommen und
ermöglicht so eine hohe Messgenauigkeit
und -geschwindigkeit in Zeilenrichtung.
Durch Verfahren des Bauteiles wird
eine flächige Aufnahme möglich, auf der
Beulen mit Ausdehnungen von 10 bis 100
Millimetern erkennbar werden. Die erreichbare
Tiefenauflösung von 30 Mikrometern
soll noch verbessert werden. Die Höhenunterschiede
sind in den Messdaten kodiert
und Gestaltabweichungen können durch
eine Passfilterung der Oberflächendaten
erkannt werden.
Mit diesem einfachen, aber effizienten und
schnellen Verfahren können Bauteile auf ihre
prinzipielle Eignung für die Weiterverarbeitung
untersucht werden. Die Wissenschaftler
des IFW sind dabei, dieses Messverfahren im
Rahmen eines Transferforschungsbereiches
weiterzuentwickeln. Um Bauteile noch
schneller und präziser untersuchen zu können,
setzen sie parallele Rechnerstrukturen und
Mikrokontroller ein, entwickeln zusätzlich
neue Projektoren und verwenden zwei
Zeilenkameras.
Bei Taktraten von vier bis zehn Sekunden
> Leibniz Universität Hannover
Institut für Fertigungstechnik
und Werkzeugmaschinen (IFW)
An der Universität 2
30823 Garbsen
> Forschungsbereiche
Fertigungsverfahren
Maschinen und Steuerungen
Fertigungsorganisation
Passfilterung der Oberflächendaten
> Kooperationspartner
VW Nutzfahrzeuge
> Firmengründungen
OSIF GmbH
Prinzip der Streifenprojektion
> Ansprechpartner
Dipl.-Ing. (FH). Dipl.-Phys. P. Huke
Tel.: 0511.762-18063
Fax: 0511.762-5115
Mail: Huke@ifw.uni-hannover.de
Web: www.ifw.uni-hannover.de

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 24 | 25
Dynamisch-optische 3D-Messverfahren für
die Fahrzeugsicherheit
Internationale Richtlinien stellen immer
neue Anforderungen an die Sicherheit von
Fahrzeugen. Die Einhaltung der höheren
Standards muss die Automobilindustrie
in Fahrzeugsicherheitsversuchen am dreidimensionalen
beschleunigten Objekt
nachweisen. Bei der hohen Dynamik dieser
Crashtests reicht die herkömmliche dreidimensionale
Messtechnik nicht mehr aus.
Am Institut für Angewandte Photogrammetrie
und Geoinformatik (IAPG) der Fachhochschule
Oldenburg/Ostfriesland/Wilhelmshaven
haben Wissenschaftler deshalb
ein neues 3D-Messsystem und -verfahren
entwickelt, das bei den Kooperationspartnern
bereits als Prototyp im Einsatz ist.
Eine Kamera für 3D-Messtechnik
Um dreidimensionale Objekte erfassen zu
können, werden in der Regel zwei Bilder
benötigt. Für Aufnahmen von dynamischen
Sequenzen auf. Nicht ausreichend texturierte
Oberflächen werden künstlich mit
einem geeigneten Muster versehen. Für die
visuelle Analyse werden zum Beispiel Anaglyphenbilder
(Rot-Grün-Bilder) hergestellt.
Anschließend werden die Flächenverformungen
nach speziellen Verfahren ausgewertet.
Die entstehenden Oberflächenmodelle
und Auswertungsergebnisse erlauben
eine qualitative und quantitative Beurteilung
des Verformungsprozesses.
Prozessen, also von bewegten Objekten, sind
daher zwei zueinander versetzte Kameras
erforderlich, die jeweils zeitgleich ein Bild aufnehmen.
Das heißt in der Praxis, dass zwei
qualitativ hochwertige und entsprechend
Messsystem auf Basis der Strahlteilung
> Fachhochschule Oldenburg/
Ostfriesland/Wilhelmshaven
Institut für Angewandte
Photogrammetrie und
Geoinformatik (IAPG)
Ofener Str. 16/19
26121 Oldenburg
> Forschungsbereiche
Optische 3D-Messtechnik
Geoinformatik
> Kooperationspartner
Porsche AG
Volkswagen AG
teure Hochgeschwindigkeitskameras samt
zusätzlicher Synchronisationseinrichtungen
beschafft werden müssen.
An der Fachhochschule in Oldenburg wurde
daher ein Messsystem entwickelt, das mit nur
einer Kamera auskommt. Es basiert auf dem
Prinzip der Strahlteilung. Die gewünschten
Stereobilder erzeugt die Hochgeschwindigkeitskamera
mit Hilfe eines Spiegelvorsatzes.
Der Einsatz dieses Messprinzips bringt
erhebliche Vorteile mit sich: Es ermöglicht
die direkte 3D-Erfassung von Objekten und
ist für diverse Objektgrößen beliebig konfigurierbar.
Außerdem ist es nicht nur kostengünstig
und flexibel, sondern auch für
schwer zugängliche Messbereiche wie den
Fußraum im Auto geeignet.
Anwendungsgebiet
3D-Punktverfolgung
Entsprechend der Richtlinie für Fußgängerschutzversuche
des „European Enhanced
Vehicle-Safety Committee” (EEVC) haben
die Wissenschaftler des IAPG das Messsystem
speziell für einen Messbereich von
1200 mm x 1200 mm x 400 mm bei einer
Aufnahmeentfernung von 2 Metern konzipiert
und praxistauglich gebaut.
Prinzip eines Fahrzeugsicherheitsversuches
mit Dummy-Bein
Bei Crashversuchen zeichnet das Ein-Kamera-
Bahnkurven, sogenannte 3D-Trajektorien,
stellen die Bewegung des Dummy-Beines bei
einem Aufprall dreidimensional dar und geben
Aufschluss darüber, ob die Sicherheitsparameter
zum Schutz von Fußgängern eingehalten
werden. Das kalibrierte Messsystem mit
einer Basislänge von circa 300 Millimeter
arbeitet hierbei mit einer Genauigkeit bis
zu ± 0,5 Millimeter.
Anwendungsgebiet
Oberflächenerfassung
Bei Fahrzeugsicherheitsversuchen kann das
Ein-Kamera-Messsystem auch für die Aufnahme
und Messung dynamischer Flächenverformungen
zum Einsatz kommen. Wiederum
zeichnet eine Hochgeschwindigkeitskamera
Weinberger Visario g2 Hochgeschwindigkeitskamera
Die an der Fachhochschule entwickelten
Messverfahren und -systeme beschränken
sich nicht auf Fahrzeugsicherheitsversuche,
sondern eignen sich für zahlreiche weitere
Aufgaben, in denen schnelle Bewegungsvorgänge
und Deformationen dreidimensional
erfasst werden sollen.
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Thomas Luhmann
Tel.: 0441.7708-3172
Fax: 0441.7708-3170
Mail: luhmann@fh-oldenburg.de
Web: www.fh-oow.de/institute/iapg/
Messsystem beispielsweise den Aufprall
eines Dummy-Beines auf ein Fahrzeug auf.
Die Beinattrappe ist mit definierten Punkten
gekennzeichnet, die in der Bildsequenz verfolgt
werden (3D-Tracking). Die entstehenden
Dipl.-Ing. Heidi Hastedt
Tel.: 0441.7708-3364
Fax: 0441.7708-3170
Mail: heidi.hastedt@fh-oldenburg.de
www.fh-oow.de/institute/iapg/
Mit Textur überlagertes Oberflächenmodell

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 26 | 27
Mehr Sicherheit im Straßenverkehr mit
kamerabasierten Fahrerassistenzsystemen
Mit zunehmender Verkehrsdichte steigen
auch die Anforderungen an Aufmerksamkeit
und Reaktionsvermögen der Autofahrer.
Zusätzlich zur passiven Sicherheit,
die in modernen Fahrzeugen mittlerweile
sehr hoch ist, sollen Fahrerassistenzsysteme
das Unfallrisiko aktiv minimieren.
Bei Fahrerassistenzsystemen kommen ganz
unterschiedliche Technologien zum Einsatz:
Bekannt sind Ultraschallsensoren, die das
Einparken erleichtern sollen. Sie sind in fast
allen Neuwagen serienmäßig vorhanden.
Laserscanner, die Hindernisse erkennen
können, werden dagegen erst in einigen
Forschungsfahrzeugen und zum Teil schon
bei spurgeführten Flurförderzeugen eingesetzt.
Eine dritte Variante sind Radarsensoren.
Diese Technik soll den Sicherheitsabstand
zum vorausfahrenden Fahrzeug regulieren,
ist aber erst für wenige Fahrzeuge
erhältlich.
Die genannten Sensoren funktionieren mit
aktiven Sendern, Ultraschall, Laserlicht oder
gerichteten Funkwellen. Sobald diese Systeme
in allen Fahrzeugen zum Einsatz kommen,
können sie durch die Abstrahlungen
anderer Fahrzeuge irritiert werden. Eine aufwändige
Signalkodierung wäre notwendig.
Ein weiterer entscheidender Nachteil ist,
dass die Systeme prinzipbedingt nur Hindernisse
erkennen, aber keine Fahrbahnmarkierungen,
Verkehrsschilder oder Lichtsignalanlagen.
Aus diesen Gründen sind
kamerabasierte Techniken für Fahrerassistenzsysteme
in Zukunft unerlässlich.
Fahrbahnmarkierung und
Straßenrand
Das Institut für Angewandte Informatik der
Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel
arbeitet unter anderem daran, Informationen
aus monokularer Sicht zu extrahieren.
Die Wissenschaftler haben ein System entwickelt,
das Fahrbahnmarkierungen und
Straßenränder bei beliebigen Lichtverhältnissen
frühzeitig erkennt. Aktuelle Systeme
in verschiedenen Lkw- oder Pkw-Modellen
erkennen eine Begrenzungslinie erst beim
Überfahren.
Störunempfindlich gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern
Helligkeitsschwankungen, aber auch gegen
Störungen durch andere Verkehrsteilnehmer
erwiesen haben. Das System ist mit gleicher
Parametereinstellung sowohl tagsüber als
auch nachts einsetzbar. Die gleichen Bilddaten
wurden in einem weiteren Projekt
verwendet, um vorausfahrende Verkehrsteilnehmer
zu erkennen und deren Bewegungsrichtung
zu bestimmen.
Fahrerassistenzsysteme
der Zukunft
Innerhalb der nächsten zehn Jahre werden
sich sowohl die verfügbare Rechenleistung
als auch die Erkennungssysteme so weit
entwickeln, dass dem Autofahrer nicht nur
assistiert wird, sondern auch selbstfahrende
Fahrzeuge am normalen Straßenverkehr
teilnehmen. Für die weitere Entwicklung
Fahrzeugerkennung und Bewegungsklassifizierung bei Tag
Fahrzeugerkennung und Bewegungsklassifizierung bei Nacht
müssen auch geeignete Mensch-Computer-
> Fachhochschule
Braunschweig/Wolfenbüttel
Fachbereich Informatik
Institut für Angewandte Informatik
Salzdahlumer Straße 46/48
38302 Wolfenbüttel
> Forschungsbereiche
Fahrerassistenzsysteme
Autonome Fahrzeuge
Optische Qualitätskontrolle
> Ansprechpartner
Dr. Alexander Stolpmann
Tel.: 05331.939-6128
Fax: 05331.939-6002
Mail: stolpmann@fh-wolfenbuettel.de
Web: www.fh-wolfenbuettel.de/fbi/
Dipl.-Kfm., Dipl.-Ing. Detlef Puchert
Tel.: 05331.939-1030
Bildsensoren liefern eine Fülle komplexer
Informationen, für deren Auswertung zurzeit
noch keine ausreichend leistungsfähigen
Computer zur Verfügung stehen. Aufgrund
des rasanten Fortschritts auf diesem
Gebiet können mit der Zeit aber immer mehr
und immer komplexere Aufgaben bewältigt
werden. Die Forschung befasst sich damit,
geeignete Techniken und Algorithmen zu
komplexen Systemen zu verknüpfen, die
Teilaufgaben erfüllen können.
Originalaufnahme per Videokamera
Aus einem fahrenden Pkw wurden zunächst
mit einer handelsüblichen Videokamera
Aufnahmen bei unterschiedlichen Licht- und
Witterungsbedingungen gemacht. Die Bildfolgen
werden mit dem neuen System kontinuierlich
ausgewertet: Nach geeigneter
Vorverarbeitung der Bilder kommen spezielle
Transformationsverfahren und Datenclusterungsalgorithmen
zum Einsatz, die
sich als robust gegen Bildrauschen und
Schnittstellen entwickelt werden, um eine
allgemeine Akzeptanz und einen entsprechenden
Sicherheitsgewinn zu erreichen.
Die am Institut für Angewandte Informatik
entwickelten intelligenten Systeme mit
optischer, hauptsächlich kamerabasierter
Sensorik sind nicht nur für Fahrerassisenzsysteme
geeignet, sondern lassen sich auch
anderweitig anwenden, beispielsweise in
der Qualitätskontrolle.
Erkennung entfernter Fahrzeuge

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 28 | 29
Sensoren für die
Bauwerksüberwachung
Während Investitionen in Neubauten rückläufig
sind, sind die Ausgaben für Instandhaltungsmaßnahmen
in den letzten Jahren
stark angestiegen. Um alte und neue Bauwerke
möglichst lange erhalten und nutzen
zu können, entwickeln Wissenschaftler der
Technischen Universität Braunschweig innovative
Verfahren für die Bauwerksüberwachung.
>Technische Universität Braunschweig
Institut für Hochfrequenztechnik
Abteilung Hochfrequenztechnik
& Photonik
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Kowalsky
Schleinitzstraße 22
38106 Braunschweig
> Forschungsbereiche
Organische Leuchtdioden,
organische Elektronik, Fluoridglas-
Faserlaser, Sensorsysteme
> Patente
15 Patente in den Bereichen neue
organische Materialien, Prozesstechnik
und Displaytechnologie
> Kooperationspartner
Aixtron AG, Applied Materials GmbH,
BASF AG,
LPKF Lasers & Electronics AG,
Optrex Europe GmbH,
Osram Opto Semiconductors,
Volkswagen AG und weitere
> Preise und Auszeichnungen
Leibnizpreis 2002
(Prof. Wolfgang Kowalsky)
Entwicklung der Bauinvestitionen
Sensoren, die mechanische und physikalische
Einflussgrößen wie Dehnung, Rissbildung
und Temperatur kontrollieren, sind
bereits auf dem Markt erhältlich. Bislang
fehlen jedoch preisgünstige Möglichkeiten,
um wichtige Parameter wie Feuchtigkeit
und pH-Wert zu erfassen. Sie sind notwendig,
um chemische Angriffe auf Stahlbetonbauwerke
rechtzeitig zu erkennen.
Überwachungskonzept
Wissenschaftler des Sonderforschungsbereichs
477 entwerfen ineinandergreifende
Strategien und Methoden für die Überwachung
von Bauwerken. Um den Zustand
eines Gebäudes beurteilen und den Schadensverlauf
prognostizieren zu können,
entwickeln die Forscher adaptive Transportund
Reaktionsmodelle. Dafür müssen wichtige
Zustandsgrößen des Bauwerks erfasst
werden. Das geschieht mit bereits erhältlichen
Sensoren und solchen, die im Sonderforschungsbereich
entwickelt werden.
Faseroptische Sensoren
Am Institut für Hochfrequenztechnik (IHF)
haben Wissenschaftler ein faseroptisches
Messsystem für die Bauwerksüberwachung
entwickelt. Sensitive Farbstoffe, deren
Farbe sich in Abhängigkeit von der Messumgebung
ändert, dienen als Messwertgeber.
Das Sensormaterial besteht aus
Indikatorsubstanzen und speziell daran
angepassten Polymeren. Die patentierten
faseroptischen Sensoren für Feuchtigkeit
und pH-Wert sind resistent gegenüber
mechanischen Beanspruchungen, wie sie
insbesondere beim Betonieren auftreten.
Faseroptischer Sensor
Optoelektronischer Mikrosensor MORES ®
Integrierte Sensoren
Die optische Ankopplung an die Sensormaterialien
ist nicht auf einen faseroptischen
Sensoraufbau beschränkt. Als Alternative
bieten sich integrierte Schaltungen an, die
Lichtquelle und Detektor enthalten. Eine
solche Schaltung ist der am Institut für Mikrosensorik
Erfurt (CiS) entwickelte optoelektronische
Mikrosensor MORES ® . Die ursprünglich
für die faseroptischen Sensoren
entwickelten Farbstoffe werden in Kooperation
mit dem CiS in das MORES ® -Modul
integriert. Gegenüber faseroptischen Sensoren
hat dieses System den Vorteil, dass Netzwerke
mit vielen Sensoren kostengünstiger
realisiert werden können. Bei Bedarf könnte
ein per Funk kommunizierender Pool aus
autarken Sensoren entwickelt werden.
Zusätzlich können in einem integrierten Aufbau
unterschiedliche Sensoren zu einem
so genannten Sensorarray kombiniert werden,
um zum Beispiel Feuchte und Temperatur
gleichzeitig messen zu können.
Messergebnisse: pH-Sensoren
Für die Messung des pH-Werts haben die
Wissenschaftler des IHF selektive sensitive
Materialien entwickelt, die im basischen
Milieu des Betons, also im Bereich um pH 13,
stabil sind. Bei einem gesunden Beton liegt
der pH-Wert bei 12,5. Werte unterhalb
dieser Grenze deuten auf Schädigungsprozesse
hin, zum Beispiel auf eine Karbonatisierung.
Die Kontrolle des pH-Werts ist
somit unerlässlich für eine Überwachung
von chemischen Angriffen auf Betonbauwerke.
pH-Messung
Einer der am Institut entwickelten Indikatoren
wechselt beim Übergang von pH 11
nach pH 12 seine Farbe von Gelb nach Rot.
Im Absorptionsspektrum des Indikators entspricht
dies der Ausbildung eines zweiten
Absorptionsmaximums bei einer Wellenlänge
von 504 Nanometer. Dieser Farbwechsel
ist reversibel. Anhand der Farbe des Indikators
kann bereits eine Aussage über den
Zustand des Betons getroffen werden, da
bei gelber Farbe der pH-Wert unterhalb
eines für den Beton gesunden Werts gesunken
ist.
Patente (IHF):
Verfahren zur Feuchtebestimmung,
Sensor zur Durchführung des Verfahrens
und Messanordnung.
Deutsches Patentamt DE199 42 317.2
Patente (CiS):
Verfahren und Anordnung für die Herstellung
von Auflichtssensoren. Deutsche
Patentanmeldung, AZ 102 09 931.6
> Ansprechpartner
Dr. Hans-Hermann Johannes
Tel.: 0531.391-2006
Fax: 0531.391-2045
Mail: h-h.johannes@tu-bs.de
Web: www.tu-braunschweig.de/ihf

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 30 | 31
Optische Bioprozessmesstechnik:
In-situ-Mikroskopie und 2D-Fluoreszenzspektroskopie
Standardisierte Produktionsbedingungen
haben zwei wesentliche Vorteile: eine höhere
Ausbeute und eine konstante Produktqualität.
Um in der Biotechnologie standardisierte
Produktionsbedingungen zu erhalten,
müssen die ablaufenden Prozesse
regelmäßig kontrolliert werden. Da die
automatisierten Analysesysteme stetig
weiterentwickelt werden, sind immer
präzisere Kontrollen möglich. Für die nichtinvasive
Online-Prozessüberwachung sind
optische Messmethoden wie die In-situ-
Mikroskopie und die 2D-Fluoreszenzspektroskopie
ideal.
Neue Einblicke in biotechnologische
Prozesse
Das Institut für Technische Chemie der Leibniz
Universität Hannover hat in einem von
der Deutschen Forschungsgemeinschaft
geförderten Projekt ohne Landesmittel ein
In-situ-Mikroskop (ISM) entwickelt, das von
der Sartorius AG als Industriepartner vermarktet
wird. Mit Hilfe des In-situ-Mikroskops
können sowohl biotechnologische Prozesse,
das heißt Zellkultivierungen, als auch
chemisch-pharmazeutische Kristallisationsreaktionen
online beobachtet und analysiert
werden. Das Mikroskop wird direkt in den
Fermenter oder den Reaktor eingesetzt. Mit
einer CCD-Kamera nimmt es in definierten
Zeitabständen Bilder auf, ohne das Wachstum
der Kultur oder des Kristallisationsprozesses
zu stören. Eine ebenfalls am Institut
entwickelte Analysesoftware mit Bildverarbeitungsalgorithmen,
die an die jeweilige
Anwendung angepasst wird, wertet die
Daten aus.
In-situ-Mikroskopie
BioView liefert zeitgleich eine Reihe wertvoller
Informationen, um Kultivierungsprozesse
optimieren zu können. Dazu zählen
Erkenntnisse über den Stoffwechsel, über
Produktkonzentrationen oder den Nährstoffverbrauch.
BHK-Zellen
Bayer-Healthcare Corporation in Berkeley,
USA, zur Überwachung von Tierzell-Perfusionskulturen
eingesetzt. Mit Hilfe der
gesammelten Daten und Erkenntnisse soll
daraus die endgültige Industrieversion entwickelt
werden.
Das Institut bietet Interessenten aus Industrie
und Forschung Unterstützung bei der
Anwendung beider Geräte an. Bei Fragestellungen
zur Prozessüberwachung von
Partikeln, die eine Größe von einem bis
hundert Mikrometer aufweisen, ist eine
Demonstration der ISM-Technologie möglich.
Der Test kann sowohl am Institut als
auch beim Interessenten erfolgen.
> Leibniz Universität Hannover
Institut für Technische Chemie (TCI)
Callinstraße 3
30167 Hannover
> Forschungsbereiche
Downstream Processing
Functional Food
Biosensorik
Biochiptechnologie
Zellkulturtechnik
Tissue Engineering
Nicht-invasive Analytik
In Kooperation mit Delta Light & Optics,
Boehringer Ingelheim und Novo Nordisk hat
das Institut ein weiteres optisches Messgerät
entwickelt: den BioView, einen Sensor zur
In-situ-Aufnahme von 2D-Fluoreszenzspektren.
Der BioView enthält zwei Filterräder
mit jeweils 16 Fluoreszenzfiltern. Der erste
Filter dient zur Einstellung der Anregungswellenlänge,
mit dem zweiten Filter lassen
sich verschiedene Emissionswellenlängen
selektiv detektieren. Dabei erstreckt sich der
Anregungswellenlängenbereich von 270 bis
550 Nanometer und der Emissionswellenlängenbereich
von 310 bis 590 Nanometer.
Bei jeder Messung wird das gesamte
Emissionsspektrum für jede der Anregungswellenlängen
aufgenommen. Der Sensor ist
über zwei Lichtleiter mit dem Bioreaktor verbunden.
Die Messung erfolgt nicht-invasiv
und empfiehlt sich daher für die In-situ-
Analytik von Kultivierungen, da die Gefahr
einer Kontamination ausgeschlossen ist.
Aspirin-Kristalle
> Kooperationspartner
Bayer-Healthcare Corporation,
Berkeley, USA
Boehringer Ingelheim, Biberach
Delta Light & Optics, Kopenhagen
Novo Nordisk, Düren
Sartorius AG, Göttingen
Beide optische Messtechniken bieten vielfältige
Anwendungsmöglichkeiten. Der Bio-
View wurde bereits erfolgreich für das Online-Monitoring
von Kultivierungsprozessen
von Hefen, rekombinanten Bakterien und
tierischen Zellen eingesetzt. Außerdem
> Ansprechpartner
Dipl.-Chem. Anne Glindkamp
Dipl.-Chem. Arne Bluma
Dipl.-Ing. (FH) Larissa Behr
Mail: Glindkamp@iftc.uni-hannover.de
Bluma@iftc.uni-hannover.de
Behr@iftc.uni-hannover.de
Tel.: 0511.762-2269
Fax: 0511.762-3004
BioView-Schema
BioView
kommt der Sensor in der Lebensmittelindustrie
zum Einsatz, um Aufarbeitungsprozesse
zu überwachen. Eine Prototypserie des
In-situ-Mikroskops wird derzeit bei der

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 32 | 33
Optische Qualitätskontrolle von
Implantatoberflächen
Erkrankungen des Bewegungsapparates
haben infolge des Wohlstands und einer
höheren Lebenserwartung stark zugenommen.
Oftmals bleibt nur der Ersatz des
betroffenen Gelenkes, um Bewegungsfähigkeit
und Schmerzfreiheit wiederherzustellen.
Besonders häufig wird das Hüftoder
das Kniegelenk ersetzt. Künstliche
Hüft- und Kniegelenke sind komplexe Produkte,
die hohen Qualitätsanforderungen
genügen müssen. Das betrifft vor allem die
so genannte Standzeit, also den Zeitraum,
den die Prothese im Körper verbleiben kann.
Der Grund für eine zu kurze Standzeit liegt
häufig in einer frühzeitigen Lockerung der
Prothese. Nach derzeitigem Wissensstand
spielt dabei die Oberflächenqualität der einzelnen
Komponenten eine entscheidende
Rolle.
Femurkomponente eines künstlichen
Kniegelenks
Kratzer begünstigen die
Lockerung von Implantaten
Für die Beweglichkeit künstlicher Gelenke
sorgt im Allgemeinen eine Gleitpaarung aus
einem weichen und einem harten Werkstoff,
zum Beispiel Kunststoff und Cobalt-
Chrom. Die harte Cobalt-Chrom-Oberfläche
spant die weiche Kunststoffoberfläche
sehr fein ab, so dass sich die Partner
im Laufe der Zeit einschleifen. Ein Kratzer
auf den polierten Oberflächen würde eine
Schneide bilden und größere Partikel
abspanen. Sie werden vom Immunsystem
des Körpers erkannt und von Abwehrzellen
eingeschlossen. Die auf diese Weise vergrößerten
Partikel können sich in der
Gelenkkapsel frei bewegen und zwischen
Knochen und Prothese gelangen, wo sie
deren Lockerung begünstigen. Die Hersteller
von Prothesen müssen Kratzer auf den
Funktionsflächen daher ausschließen können.
Stand der Technik ist die manuelle Kontrolle
durch Fachpersonal.
Eine weitaus zuverlässigere Methode, Kratzer
auf Implantatoberflächen zu erkennen, ist ein
optisches Prüfkonzept, das am Institut für
Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen
(IFW) der Universität Hannover entwickelt
wurde. Das Verfahren arbeitet nach dem Prinzip
der Dunkelfeldmethode: Für die Untersuchung
einer Oberfläche werden eine Kamera
und eine Lichtquelle so angeordnet, dass
das von der Oberfläche reflektierte Licht an
der Kamera vorbeistrahlt. Ein Kratzer kann
bei exakt richtigem Winkel als helle Linie im
Kamerabild wahrgenommen werden.
Beleuchtungseinheit mit 145 Leuchtdioden
Dank der hohen Dynamik der Dunkelfeldbilder
– auch sehr kleine Kratzer leuchten
hell auf – wird die Auflösung des Systems
bei der Detektion nicht durch die Auflösung
der angeschlossenen Kamera begrenzt.
Dadurch können auch sehr kleine Kratzer im
Mikrometer-Bereich erkannt werden.
Das IFW arbeitet mit namhaften Prothesenherstellern
an der Umsetzung des Laborprototyps.
Erforscht werden zurzeit auch
weitere Anwendungsmöglichkeiten dieser
Technologie. So können beispielsweise
Schleifergebnisse kontrolliert werden oder
andere hochwertige Industrieprodukte auf
Kratzer untersucht werden.
> Leibniz Universität Hannover
Institut für Fertigungstechnik
und Werkzeugmaschinen (IFW)
An der Universität 2
30823 Garbsen
> Forschungsbereiche
Fertigungsverfahren
Maschinen und Steuerungen
Fertigungsorganisation
> Firmengründungen
OSIF GmbH
Beleuchtungseinheit entdeckt
mikrometerkleine Kratzer
Ein Problem ist die Anordnung von Lichtquelle
und Kamera: Um unterschiedliche
Kratzergeometrien sicher detektieren zu
können, müsste der Winkel des auf die
Oberfläche auftreffenden Lichts variiert
werden. Bei Oberflächen von Prothesen
kommt hinzu, dass es sich um komplexe
Freiformflächen handelt und die Ausrichtung
zum einfallenden Licht daher nicht
konstant ist. Nur bei diffuser Beleuchtung
werden die Winkel aller denkbaren Kratzerflanken
berücksichtigt. Da das Licht von der
Oberfläche aber direkt in die Kamera reflektiert
wird, sind die Kratzer nicht zu erkennen.
Ideal wäre also eine Lichtquelle, die die
Oberfläche aus mehreren Richtungen
beleuchtet, ohne dass das Licht in die Kamera
zurückstrahlt. Aus diesem Grund haben
Wissenschaftler am IFW eine Beleuchtungseinheit
mit 145 Leuchtdioden konstruiert,
die die Prothese nacheinander aus verschiedenen
Richtungen beleuchtet. Aus den Bildern
der Kamera filtert ein Bildoperator die
Anteile der direkten Reflexion heraus.
Anschließend werden sie zu einem Gesamtbild
kombiniert, auf dem dann die Kratzer
markiert werden.
> Ansprechpartner
Dipl.-Ing. W. Acker
Tel.: 0511.762-19421
Fax.: 0511.762-5115
Mail: Acker@ifw.uni-hannover.de
Web: www.ifw.uni-hannover.de
Prinzip der Dunkelfeldmethode

OPTISCHE MESSTECHNIK UND SENSORIK 34 | 35
Photonische Sensoren für Sicherheitstechnik
und Prozesskontrolle
Trotz der Gefahr terroristischer Anschläge
werden Personen und Gepäck bei Sicherheitskontrollen
an Flughäfen größtenteils
nur stichprobenartig auf Sprengstoff untersucht.
Bei der üblichen Durchleuchtung mit
Röntgengeräten sind die meisten Explosivstoffe
nicht von organischen Substanzen zu
unterscheiden. Auskunft gibt erst die spektroskopische
Diagnostik einer Probe. Mit Hilfe
der Lasertechnik lassen sich Explosivstoffe
dagegen ohne Probennahme nachweisen.
Der Dampfdruck der meisten Explosivstoffe
ist mit 10 -6 bis 10 -8 Millibar sehr gering. Ein
direkter spektroskopischer Nachweis in der
Gasphase setzt daher extrem geringe Nachweisgrenzen
voraus. Vielversprechende neue
Ansätze für eine hochempfindliche und
selektive optische Laserdiagnostik unter
Echtzeitbedingungen liefern mit Rezeptorfilmen
beschichtete Wellenleiter, an denen sich
die nachzuweisenden Moleküle anlagern.
Mini-Lasersonden erfassen
Gaskonzentrationen
Bei der industriellen Prozesskontrolle von
Aufgrund der selektiven Affinität reichert
sich der Analyt – hier das TNT – auf der Oberfläche
des Wellenleiters an. Die spezifische
Wechselwirkung zwischen Analyt und
Rezeptorfilm führt zu einer Farbänderung,
die über die evaneszente Wechselwirkung
mit dem im Wellenleiter geführten Laserlicht
nachgewiesen werden kann. Bemerkenswert
ist, dass sich das Signal extrem schnell
aufbaut und sich der Sensor unmittelbar
regeneriert, wenn er anschließend beispielsweise
mit Raumluft umspült wird.
Hochtemperaturverbrennungen gibt es ein
ähnliches Problem. Konventionelle Messsysteme
beruhen meist auf volumetrischen
Hochtemperaturverbrennungsdiagnostik an industri
ellen Glasschmelzanlagen
Messungen einer Probe. Nach der Proben-
>Technische Universität Clausthal
LaserAnwendungsCentrum (LAC)
Arnold-Sommerfeld-Straße 6
38678 Clausthal-Zellerfeld
> Forschungsbereiche
Photonische Sensoren,
neue Laserstrahlquellen,
Laserspektroskopie,
nanostrukturierte Sensoren,
Sicherheitstechnik
nahme besteht aber die Gefahr, dass die
extrahierten Gase weiter reagieren, was zu
systematischen Messfehlern führen würde
und eine Analytik unter Echtzeitbedingungen
ausschließt. Die bisher eingesetzten
lasergestützten Verfahren haben den Nachteil,
dass sie räumlich an die Brennkammer
gebunden sind. Dadurch bieten sie zwar
die Möglichkeit, Gaskonzentrationen unter
Echtzeitbedingungen zu erfassen, für einen
Langzeiteinsatz sind sie aber nur bedingt
geeignet. Außerdem liefern sie lediglich
eingeschränkte Informationen über Gasverteilungen
innerhalb der Brennkammer. Als
Lösung bieten sich miniaturisierte Lasersonden
mit hohen Standzeiten an, die verschiedene
Gasspezies möglichst simultan
unter Echtzeitbedingungen erfassen.
Höhere Nachweisempfindlichkeit
Die Arbeitsgruppe „Angewandte Photonik”
an der Technischen Universität Clausthal hat
unterschiedliche photonische Sensoren entwickelt,
die bei der Diagnostik von Vulkangasen
und bei der Hochtemperaturverbrennungsdiagnostik
an industriellen Glasschmelzanlagen
bereits erfolgreich getestet
wurden. Das physikalische Messprinzip
> Kooperationspartner
Institut für Nichtmetallische
Werkstoffe
Professur für Glas & Glastechnologie,
Clausthal-Zellerfeld
Gaswärme-Institut e.V., Essen
Deutsche Glastechnische
Gesellschaft e.V., Offenbach
Arbeitsgemeinschaft industrieller
Forschungsvereinigungen „Otto
von Guericke” e.V. (AiF), Köln
Wehrwissenschaftliches Institut für
Werk-, Explosiv- und Betriebsstoffe
(WIWEB), Swisttal
Laser-Laboratorium Göttingen e.V.
Universität Bonn,
Kekulé-Institut für Organische
Chemie und Biochemie
Diehl-BGT-Defence GmbH & Co. KG,
Röthenbach
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Wolfgang Schade
Tel.: 05323.72-2061
Fax.: 05323.72-3318
Mail: w.schade@pe.tu-clausthal.de
Web: www.lac.tu-clausthal.de
www.pe.tu-clausthal.de/AGSchade
Sensorkonzept für einen photonischen Evaneszenzfeldsensor mit Rezeptorfilm-
Beschichtung für den Spurennachweis von TNT
beruht auf der Laser-Absorptionsspektroskopie,
bei Evaneszenzfeld-Lasersensoren
auf dem Prinzip der abgeschwächten
Totalreflexion. Aktuelle Untersuchungen
der TU Clausthal in Zusammenarbeit
mit der Universität Bonn zeigen, dass
im Fall des Sprengstoffs TNT die Nachweisempfindlichkeit
photonischer Evaneszenzfeld-Sensoren,
die mit Rezeptorfilmen auf
der Basis von Triphenylenketal-Derivaten
beschichtet sind, im Vergleich zu bisherigen
Sensoren um mehrere Größenordnungen
höher ist.
Messsignal nach TNT-Belastung des Sensorelementes und
anschließendem Umströmen des Sensors mit Raumluft
In Zukunft konzentrieren sich die Wissenschaftler
auf die Entwicklung neuer Sensormaterialien
für den Einsatz bei Temperaturen
von über 1200 Grad Celsius. Ein
weiterer Forschungsschwerpunkt ist die
Beschichtung von Evaneszenzfeldsensoren
mit Nanostrukturen, um die Nachweisgenauigkeit
weiter zu erhöhen. Die an der
TU Clausthal entwickelten Sensorkonzepte
bieten vielfältige Anwendungsmöglichkeiten
bei der industriellen Prozesssteuerung
und bei der Analytik gefährlicher Substanzen
im Rahmen routinemäßiger Zugangskontrollen.

ANGEWANDTE LASERTECHNIK 36 | 37
Mit Laserstrahlung zu innovativen Materialien
Mit intensivem Licht, wie es Laser liefern,
können Materialien direkt modifiziert oder
sogar neue Materialien hergestellt werden.
Diesen Ansatz verfolgt das Zweite Physikalische
Institut der Universität Göttingen.
PLD von Magnetspeicherschichten
Ein mittlerweile recht etabliertes Verfahren
zur Schichtherstellung ist die gepulste Laser-
Deposition (PLD). Dabei wird ein gepulster
und somit sehr intensiver Laserstrahl auf ein
> Georg-August-Universität Göttingen
Zweites Physikalisches Institut
Friedrich-Hund-Platz 1
37077 Göttingen
> Forschungsbereiche
Dünne Schichten, Nanostrukturen,
Nukleare Festkörperphysik, Laser-
Material-Wechselwirkungen, Ionen-
Material-Wechselwirkungen
> Kooperationspartner
Technion, Department of Materials
Engineering, Haifa
FH Amberg-Weiden, Fachbereich
Maschinenbau/Lasertechnik,
Amberg
AUDI AG, Ingolstadt
Lambda Physik AG, Göttingen
Fraunhofer IWS Dresden
IFW Dresden
Thomas Jefferson National Laboratory,
Newport News, VA, USA
ARGES GmbH, Nabburg
> Ansprechpartner
Prof. Dr. Peter Schaaf
Tel.: 0551.39-7632
Fax: 0551.39-4493
Mail: pschaaf@uni-goettingen.de
Web: www.schaaf.physik.uni-goet
tingen.de
Material (Target) gerichtet, mit dem ein
anderes Material (Substrat) beschichtet werden
soll. Der Laser erhitzt die Oberfläche des
Targets so stark, dass das Material verdampft.
Der Materialdampf breitet sich aus
und legt sich auf das zu beschichtende Substrat.
Die Methode hat den Vorteil, dass auch
Verbindungen und komplexe chemische
Zusammensetzungen direkt als Schicht aufgebracht
werden können. Außerdem können
die Schichteigenschaften sehr genau
eingestellt werden. Ein Nachteil ist, dass die
Schicht in einer Vakuumkammer aufgebracht
werden muss.
Das Prinzip der gepulsten Laser-Deposition.
Der von links kommende Laserpuls verdampft
Material vom Target, welches zum
Substrat fliegt und dort eine Schicht bildet.
Mit der gepulsten Laser-Deposition stellen
die Wissenschaftler des Instituts derzeit
besondere magnetische Schichten her, die
für die Festplattenindustrie als Magnetspeicher
interessant sind. Es handelt sich dabei
um eine Eisen-Platin-Legierung (Fe 50 Pt 50 ),
Ungeordnetes FePt: Die Eisen- und Platinatome
sind willkürlich angeordnet, die
Magnetisierung liegt in der Schichtebene.
Ein Mitarbeiter justiert die Targetmaterialien in der PLD-Kammer.
die exakt in der Zusammensetzung von
jeweils fünfzig Eisen- und Platinatomen aufgebracht
werden muss. Im atomaren Aufbau
der Schicht müssen sich immer eine
Eisen- und eine Platinlage abwechseln. Der
geordnete Zustand führt dazu, dass die
Magnetisierung senkrecht zur Schicht ausgerichtet
ist. Diese so genannte senkrechte
magnetische Anisotropie erhöht die Speicherdichte
der Festplatte, es lassen sich also
mehr Daten speichern als bei einer waagerechten
Magnetisierung innerhalb der
Eine überlagerte AFM-MFM-Aufnahme
Schicht.
einer geordneten FePt-Schicht. Die Magnetisierung
zeigt nach oben (aus der Schicht,
hell) und nach unten (in die Schicht, dunkel).
Man erkennt die einzelnen Körner, wobei die
magnetischen Domänen über mehrere Körner
laufen (Bild: IFW Dresden).
Das Kernproblem bei der Eisen-Platin-Legierung
ist die Herstellung. Die notwendige
Ordnung stellt sich nur bei Temperaturen um
Geordnetes FePt: Die Eisen- und Platinatome
800 Grad Celsius ein. Diese hohen Temperaturen
sind für die Festplattenherstellung
sind regelmäßig abwechselnd angeordnet.
Die Magnetisierung steht senkrecht zur
eher ungeeignet. Mit unterschiedlichen
Schichtebene. Für Festplatten ergibt dies eine
Tricks versuchen die Forscher nun, die atomare
Ordnung auch bei niedrigen Tempe-
höhere Speicherdichte.
raturen zu erreichen, um die Herstellung von
Festplattenschichten zu ermöglichen oder
zu vereinfachen. Diese Verfahren ließen sich
dann auch auf andere Materialien übertragen.
Die Forschungsarbeiten erfolgen in
Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut
für Festkörper- und Werkstoffforschung
Dresden (IFW).
Nanoteilchen in Glas
In einem weiteren Forschungsprojekt befasst
sich das Zweite Physikalische Institut
mit sehr kleinen Metallteilchen, die bunten
Glasscheiben ihre Farbe verleihen. Um die
gewünschte Farbe zu erzeugen, müssen
die Metallteilchen eine bestimmte Größe
haben, die im Nanometerbereich liegt. Die
Göttinger Wissenschaftler implantieren
Metallatome - Gold, Silber und Kupfer - fein
verteilt in Quarzglas. Durch die anschließende
Temperaturbehandlung wachsen
die Metallatome zu Nanoteilchen
zusammen. In Zusammenarbeit mit der Universität
Mexiko untersuchen die Göttinger
Physiker die grundlegenden Wechselwirkungsmechanismen
dieser Metallteilchen
mit Laserstrahlung und erforschen, ob diese
Effekte für neue Anwendungen oder
Prozesse von Nutzen sind.
Mit dem Excimer-Laser hergestellte TiN-
Oberfläche auf Titan
Direkte Laser-Synthese
Das Institut stellt Materialien auch direkt
durch Laserbestrahlung von Bauteilen her,
insbesondere Hartstoff- und Verschleißschutz-Schichten.
In einer reaktiven Atmosphäre
aus Luft oder Stickstoff wird das Bauteil
mit intensiven Laserpulsen bestrahlt.
Infolgedessen bildet sich auf der Oberfläche
des Bauteils Plasma, das intensiv mit der
umgebenden Atmosphäre reagiert. Auf diese
Weise entsteht sehr schnell und einfach
eine Schutzschicht. Am Institut wurden auf
Stahl und Eisenwerkstoffen bereits sehr
erfolgreich Schichten aus Nitriden und Carbiden
erzeugt. Darüber hinaus ist es den
Wissenschaftlern gelungen, Aluminiumnitrid
herzustellen. Derzeit arbeiten sie daran,
mit dem Laser sehr harte Titannitrid-Schutzschichten
für Titanwerkstoffe zu erzeugen.
Titannitrid-Beschichtungen sind an der
goldgelben Farbe zu erkennen, die auch viele
veredelte Bohrer aufweisen. Da dieses
direkte Verfahren sehr schnell und einfach
arbeitet, erfüllt es alle Voraussetzungen für
eine industrielle Anwendung. Teilweise wird
das Verfahren in der Industrie schon eingesetzt.
Die Arbeiten erfolgen in Zusammenarbeit
mit der AUDI AG, der ARGES GmbH
und dem Jefferson Lab in den USA.

ANGEWANDTE LASERTECHNIK 38 | 39
Mikrobearbeitung von Metallen mit Kurzpulslasern:
hochpräzise bohren, trennen und strukturieren
Um Werkstoffe aus Metall präzise bearbeiten
zu können, reichen konventionelle
Lasersysteme mit Pulsdauern im Bereich von
Milli- bis Nanosekunden nicht aus. Lediglich
ein Teil der zur Verfügung stehenden Energie
wird direkt für die Verdampfung des
Werkstoffes genutzt. Die restliche Energie
bringt das Material zum Schmelzen oder
wird als thermische Energie durch Wärmeleitungseffekte
im Material deponiert. Die
Folgen sind Gratbildung, Anschmelzungen
und eine ausgeprägte Wärmeeinflusszone.
Bei einer kürzeren Pulsdauer im Bereich von
Piko- bis Femtosekunden – das sind 10 -12 bis
10 -15 Sekunden – und moderater Pulsenergie
spielt die klassische Wärmeleitung dagegen
eine untergeordnete Rolle und die thermische
Diffusion kann weitestgehend vernachlässigt
werden. Physikalisch ist der
Effekt der thermischen Diffusion daran
gekoppelt, wie schnell die Elektronen die
absorbierte Energie des Lasers an das Festkörpergitter
abgeben können. Bei Metallen
dauert das zwischen fünf und zwanzig Pikosekunden.
Eine schmelzfreie Materialbearbeitung
ist also erst mit Kurzpuls- und Ultrakurzpulslasern
möglich, deren Pulsdauer
darunter liegt.
Wärmeeintrag während des Laserprozesses
können dort nicht toleriert werden. Typische
Abmessungen solcher Riblets sind Strukturbreiten
von circa 20 bis 40 Mikrometer und
Strukturtiefen von circa 10 bis 20 Mikrometer.
Im Idealfall können so Effizienzsteigerungen
in der Turbine von bis zu acht Prozent
erreicht werden.
3D-Präzisionsbearbeitung
Die Verfahren zur präzisen Metallbearbeitung
mit Kurzpulslasern lassen sich auf beliebige
dreidimensionale Konturen übertragen. Ein
Anwendungsbeispiel ist die Schneidkanten-
verrundung von Zerspanwerkzeugen. Die
Schneidkante des Bohrers wird in diesem Fall
gezielt auf circa zehn Mikrometer verrundet,
um Standzeit und Schneidqualität des Werkzeugs
zu erhöhen. Alle sechs Freiheitsgrade in
der Positionierung des Werkstücks zum Laserstrahl
werden mit einer Genauigkeit von
wenigen Mikrometern erreicht. Die Wissenschaftler
am LZH arbeiten daran, die Bearbeitungsgeschwindigkeit
von Kurzpulslasersystemen
weiter zu erhöhen, um weitere
Anwendungsmöglichkeiten für die Mikrobearbeitung
von Metallen zu erschließen.
> Laser Zentrum Hannover e.V.
Produktions- und Systemtechnik
- Mikrotechnik -
Hollerithallee 8
30419 Hannover
> Forschungsgebiete
Lasergestützte Mikrobearbeitung
mit UV- und Kurzpulslasern
> Ausgründungen
Micreon GmbH / www.micreon.de
MeKo Laserstrahl-Materialbearbeitung
/ www.meko.de
> Ansprechpartner
Dipl.-Ing. Thorsten Temme
Tel.: 0511.2788-319
Fax: 0511.2788-100
Mail: t.temme@lzh.de
www.lzh.de
Saubere Mikrobohrungen
Am Laser Zentrum Hannover e.V. (LZH) werden
verstärkte Femtosekundenlaser mit Pulsenergien
im Bereich eines Millijoule für die
präzise Materialbearbeitung eingesetzt. Ihre
Leistungsfähigkeit zeigt sich besonders
beim Bohren, Abtragen und Strukturieren
mit einem hohen Aspektverhältnis, also
wenn tiefe oder hohe Strukturen mit relativ
kleiner seitlicher Ausdehnung erstellt werden.
In ein Millimeter dickem Stahl kann beispielsweise
ohne Grat und mit lediglich
minimalen Anschmelzungen gebohrt werden.
Der Durchmesser lässt sich bei dieser
Materialstärke auf 50 bis 100 Mikrometer
reduzieren und bleibt über die gesamte
Materialdicke nahezu konstant. Bei der
Mikrobohrungen in Stahl mit zylindrischem und konischem Bohrungsverlauf
Dreidimensionale Präzisionsbearbeitung an einer Schneidkante mit sechs Freiheitsgraden
Materialbearbeitung mit Femtosekundenlasern
ist es möglich, dass die Intensität von
109 bis 1012 Watt pro Quadratzentimeter
zu einer Ionisation der Umgebungsatmosphäre
führt. Dieses Phänomen nutzen die
Wissenschaftler, um mit einer angepassten
Prozessführung den Durchmesser der Bohrung
zu variieren und beispielsweise kegelförmige
Bohrungen zu erzeugen.
Mikrobearbeitung mit
geringer Abtragstiefe
Im Bereich der Pikosekundenlaser wurden am
LZH Mikrobearbeitungsprozesse mit Lasersystemen
entwickelt, die bei einer reduzierten
Pulsenergie von 10 bis 100 Mikrojoule mit
hohen Pulsfrequenzen von einigen 10 bis 100
Kilohertz arbeiten. Solche Systeme eignen
sich besonders für Anwendungen mit moderaten
Abtragstiefen von wenigen zehn Mikrometern,
etwa für die Trennung dünner Metallfolien
oder die Mikrotexturierung größerer
Oberflächen. Ein Beispiel für eine Mikrotexturierung
sind Riblets auf Turbinenschaufeln.
Riblets tragen dazu bei, das Strömungsverhalten
an der Grenzschicht zwischen dem
strömenden Medium und der Oberfläche zu
optimieren. Die fertigungstechnischen Anforderungen
an eine solche Struktur sind hoch.
Am LZH wurden auf hitze- und verschleißbeständigem
Stahl feinste Rippenstrukturen eingebracht,
die den harschen Umgebungsbedingungen
in der Turbine standhalten müssen.
Veränderungen des Gefüges durch einen
Riblet-Struktur auf Turbinenschaufeln. Mikrostrukturen mit Auflösungen von 20 bis 40 µm
können wesentlich zur Steigerung des Wirkungsgrades von Kraftwerksturbinen beitragen.

ANGEWANDTE LASERTECHNIK 40 | 41
Ultrakurzpuls-Oberflächenstrukturierung – der Schlüssel
zur schnellen, flexiblen Herstellung komplexer Texturen
Oberflächen mit Nanostrukturen kommen
auf vielen Gebieten zum Einsatz: In der Optik
verursachen sie charakteristische Lichtbeugungseffekte,
in Mechanik und Fluidik
sorgen sie für spezielle Haftungs- oder Strömungseigenschaften
und in der Messtechnik
steigern sie die Nachweisempfindlichkeit
um mehrere Größenordnungen. Die gängigen
lithographischen Herstellungsverfahren,
die aus der Mikrochip-Fertigung übernommen
wurden, sind jedoch sehr kompliziert
und aufwändig. Eine attraktive
Alternative ist die direkte Laserbearbeitung.
Dabei wird die gewünschte Oberflächenstruktur
ohne weitere chemische Prozesse
durch ein gezieltes Bestrahlungsmuster
erzeugt. Allerdings müssen Laser und Strahlführung
für die entsprechenden Strukturierungsanforderungen
sorgfältig ausgewählt
werden.
UV-Kurzpulslaser
Das Laser-Laboratorium Göttingen (LLG)
befasst sich seit vielen Jahren mit der Erzeugung
und Anwendung ultrakurzer Laserpulse
im ultravioletten Spektralbereich. Die
Hauptanwendung ist die Laserbearbeitung
von Materialien, die technologisch von
großer Bedeutung sind. Der Markt dafür
wächst weltweit rasant. Ultrakurzpuls-Laser
(Femtosekundenlaser) kommen vor allem
dann zum Einsatz, wenn Materialien mit
einer Genauigkeit von deutlich weniger als
einem Mikrometer strukturiert werden sollen.
Der bahnbrechende Erfolg dieser Technologie
ist in erster Linie der kurzen Einwirkzeit
des Laserstrahls zu verdanken.
Dadurch wird das bestrahlte Werkstück nur
minimal erwärmt, so dass exakte, scharfkantige
Strukturen ohne Schmelzbildung
erzeugt werden können. Allerdings emittieren
die meisten Ultrakurzpuls-Laser Licht im
infraroten, also eher langwelligen Spektralbereich.
Für eine maximale räumliche Auflösung
ist aber der Einsatz kurzwelliger
Strahlung von entscheidender Bedeutung.
Den Forschern am Laser-Laboratorium
Göttingen ist es gelungen, eine kurze Pulsdauer
mit kurzen Wellenlängen zu verbinden.
Dadurch lassen sich auf beliebigen
Materialien einzigartige Bearbeitungsergebnisse
erzielen. Die Wissenschaftler
haben nicht nur für die Entwicklung des
Lasers neue Konzepte verwirklicht, sondern
auch für die Strahlführung und die effiziente
Erzeugung der gewünschten Bestrahlungsmuster.
In diesem Bereich wurden
mehrere Patente angemeldet.
Lasergeschriebene Hologramme
als Sicherheitsmerkmale
In einem vom Bundesministerium für Wirtschaft
und Technologie (BMWi) geförderten
Projekt wird die Ultrakurzpuls-Technologie
des Laser-Laboratoriums zur Herstellung fälschungssicherer
Münzen mit eindeutig zu
identifizierenden Merkmalen eingesetzt.
Die Merkmale bestehen aus komplexen
optischen Mikro- oder Nanostrukturen, die
sowohl maschinenlesbar als auch mit
bloßem Auge zu erkennen sind. Unter Lichteinfall
weisen sie die für Hologramme charakteristischen
Beugungserscheinungen auf.
Aufgebracht werden die Nanostrukturen mit
dem UV-Femtosekundenlaser des LLG.
Derartige Sicherheitsmerkmale können
nicht nur für Münzen, sondern auch ganz
allgemein zur Identifizierung und Authentifizierung
hochwertiger metallischer Gegenstände
eingesetzt werden, beispielsweise in
der Automobil- oder Flugzeugindustrie oder
in der Medizintechnik.
Neben der Produktauthentifizierung gibt es
für ähnliche Strukturierungsaufgaben zahlreiche
andere Anwendungsgebiete. Dazu
zählen spezielle Filter, photonische Strukturen,
Biosensoren, Oberflächentexturen zur
Verbesserung von Werkzeugeigenschaften
oder zur Reduzierung der Reflexionsverluste
von Oberflächen. Auch für Dekorelemente
zur designtechnischen Veredelung von
Oberflächen anspruchsvoller Gegenstände
bieten sich derartige Strukturen mit ihren
optisch wirksamen Effekten an.
Periodische Oberflächenstrukturen
unterschiedlicher
Komplexität in diversen
Materialien
> Laser-Laboratorium Göttingen e.V.
Hans-Adolf-Krebs-Weg 1
37077 Göttingen
> Forschungsbereiche
Ultrakurzpuls-Photonik
Nanostrukturen
Kurze Wellenlängen
Photonische Sensorik
Münze mit lasergeschriebener Hologrammstruktur. Das Reliefgitter mit einer Strukturperiode
kleiner als ein tausendstel Millimeter führt zu charakteristischen Farbreflexen.
> Ansprechpartner
Dr. Peter Simon
Dr. Jürgen Ihlemann
Tel.: 0551.50350
Fax: 0551.503599
Mail: psimon@llg.gwdg.de
Web: www.llg.gwdg.de
Am LLG entwickeltes UV-Ultrakurzpuls-Lasersystem

ANGEWANDTE LASERTECHNIK 42 | 43
„Sehendes Skalpell” – OCT-kontrollierte Mikrochirurgie
mit ultrakurzen Laserpulsen
> Laser Zentrum Hannover e.V.
Hollerithallee 8
30419 Hannover
> Forschungsbereiche
Entwicklung von Lasern und
Laserkomponenten
Produktions- und Prozesstechnik
Nanotechnologie
Lasermedizin
> Ausgründung
aus dem Bereich Medizintechnik:
Rowiak GmbH (gegr. 2003)
> Kooperationspartner
Medizinische Hochschule Hannover
Laserforum Köln eV.
Institut für Quantenoptik,
Leibniz Universität Hannover
Institut für Biophysik,
Leibniz Universität Hannover
Zentrum Physiologie,
Universität Göttingen
Helmholtz Zentrum für Infektionsforschung
Braunschweig
Harvard Medical School, USA
Cole Eye Institute, Cleveland Clinic,
USA
mehrere Industriepartner
Ultrakurze Laserpulse bieten die Möglichkeit,
biologisches Gewebe extrem schonend
und mit Mikrometer-Präzision zu bearbeiten.
Die Pulse haben eine Dauer von circa
100 Femtosekunden. Das ist der zehnmillionste
Teil einer millionstel Sekunde.
In den meisten Fällen kontrolliert der
Chirurg den therapeutischen Einsatz des
Lasers zwar manuell, die berührungsfreie
Verwendung des Lasers schließt aber die
taktile Wahrnehmung aus, die für einen
optimalen Schneidevorgang nötig ist. Ein
erfahrener Chirurg fühlt beispielsweise über
das Skalpell, ob er sich unter der Gewebeoberfläche
einer kritischen Struktur nähert,
etwa einem Blutgefäß oder einem Nerv. Aus
diesem Grund kann die enorme Präzision
moderner Lasersysteme nicht immer voll
ausgeschöpft werden.
Kombiniertes Schneiden
und Sehen
Neue optische Diagnoseverfahren wie die
optische Kohärenz-Tomographie (Optical
Coherence Tomography, OCT) erlauben es,
das Zielgewebe vor und während des Lasereingriffs
in Echtzeit zu charakterisieren und
den Laserstrahl zu kontrollieren. Das Prinzip
der OCT entspricht dem der Sonographie:
Die Intensität und die Zeitverzögerung eines
vom Gewebe zurückgestreuten Lichtpulses
werden gemessen und analysiert. Mit diesen
Informationen kann der Arzt auf die
Mikrostruktur der Probe schließen.
Entnommene Augenlinse, in der die vom
Laser erzeugten Schnitte zur Behandlung
der Altersfehlsichtigkeit noch deutlich zu
erkennen sind.
Die Lichtquelle spielt bei der OCT eine
wesentliche Rolle. Ihre Eigenschaften
bestimmen sowohl die Eindringtiefe ins
Gewebe als auch die räumliche Auflösung.
Femtosekundenlaser eignen sich wegen
ihrer hohen Pulsintensität als hochpräzises
Schneideinstrument und wegen ihrer spektralen
Eigenschaften als Lichtquelle für die
OCT-Bildgebung. Die Strahlen dringen ein
bis drei Millimeter ins Gewebe ein und erreichen
mit dem OCT-Verfahren räumliche
Auflösungen im Mikrometerbereich. Weil
der Strahlengang des Schneidestrahls identisch
ist mit dem Strahlengang des Diagnosestrahls,
gewinnt das System an enormer
Präzision und vereinfacht die Handhabung.
OCT-Scan einer Fingerspitze. Deutlich zu erkennen sind die korkenzieherartigen Schweißdrüsen,
die an die Hautoberfläche reichen.
Laserschnitte gegen
Altersfehlsichtigkeit
Unter dem Arbeitstitel „Sehendes Skalpell”
entwickelt das Laser Zentrum Hannover
(LZH) derzeit ein Lasersystem für Operationen
am Auge und im Hals-Nasen-Ohren-
Bereich. In der Augenheilkunde soll das
System zur Behandlung der Altersweitsichtigkeit
(Presbyopie) eingesetzt werden. Ab
einem Alter von etwa 45 Jahren verliert die
Augenlinse an Elastizität und kann sich nicht
mehr weit genug verdicken, um die Brechkraft
zu erhöhen und nahe gelegene Objekte,
etwa beim Lesen, scharf auf der Netzhaut
abzubilden. Durch kleine Laserschnitte
soll die Elastizität der Linse wiederhergestellt
werden. Erste Experimente am LZH haben
bereits gezeigt, dass die Elastizität durch die
Schnitte deutlich zunimmt. Darüber hinaus
konnten die Wissenschaftler bei Wundheilungsstudien
an Kaninchen keinerlei Trübungen
oder Schädigungen der Linse oder
des Auges beobachten. Der OCT kommt in
dieser Anwendung eine besondere Rolle zu,
da bei der Presbyopiebehandlung die
Schneideposition individuell auf das Patientenauge
abgestimmt werden muss.
Auch jenseits der Augenheilkunde verspricht
der Femtosekundenlaser interessante
und erfolgreiche Einsatzgebiete. Die
Stimmlippe des Menschen beispielsweise ist
ein kompliziertes, mehrschichtiges Organ.
Schon kleinste Gewebeveränderungen
können große Auswirkungen auf die Stimme
haben. Mit Hilfe der OCT kann der Arzt
erstmals das Ausmaß krankhafter Veränderungen
erkennen und die Operationstech-
Neue Möglichkeiten für die
Labortechnik
Die Labortechnik weist ebenfalls ein großes
Potenzial für Anwendungen der Femtosekundentechnologie
auf. So hat die
Rowiak GmbH, eine Ausgründung aus dem
Laser Zentrum Hannover, ein Laser-Mikrotom
entwickelt, in dem ein Laser das
mechanische Messer ersetzt. Mit diesem
neuartigen Instrument lassen sich Gewebepräparate
für die histologische Untersuchung
sehr viel einfacher und präziser herstellen,
ohne dabei das Gewebe vorher in
Paraffin oder Kunststoff einbetten zu müssen.
Durch die integrierte OCT-Bildgebung
hat das Laser-Mikrotom außerdem den Vorteil,
dass ausschließlich das für den Anwender
interessante Areal präpariert werden
kann. Beim herkömmlichen mechanischen
Schneiden ist eine Bildgebung während der
Probenpräparation nur schwer oder gar
nicht möglich.
Das Forschungsprojekt wird gefördert vom
Bundesministerium für Bildung und Forschung
(BMBF).
> Preise und Auszeichnungen
2005 WLT-Preis, Wissenschaftliche
Gesellschaft für Lasertechnik e. V.
(Dr. Heisterkamp)
2005 Kaiser-Friedrich-Forschungspreis
(Dr. Heisterkamp)
nik daran anpassen.
> Ansprechpartner
PD Dr. Holger Lubatschowski
Abteilungsleiter Lasermedizin
und Biophotonik
Tel.: 0511.2788-279
Fax: 0511.2788-100
Mail: H.Lubatschowski@lzh.de
Web: www.lasermedizin.unihannover.de
Das Prinzip der OCT
ist analog zur Sonographie.
Anstelle
eines Schallsignals
tastet ein Laserstrahl
das Gewebe ab.
Prinzip der Laser-Mikrotomie. Ein Laserstrahl dringt von unten in die Gewebeprobe ein und schneidet ein
kleines Volumen aus, welches anschließend mit einer Pinzette frei präpariert werden kann.

KONTAKTADRESSEN 44 | 45
Kontaktadressen
Technische Universität Braunschweig
Technologiekontaktstelle
Bültenweg 88
38106 Braunschweig
Bettina Kleemeyer
Tel.: 0531.391-4260
Fax: 0531.391-4269
Mail: tt@tu-bs.de
Web: www.tu-braunschweig.de/
forschung/technologietransfer
Innovationsgesellschaft Universität Hannover mbH
Brühlstraße 27
30169 Hannover
Dr. Martina Venschott –
Geschäftsbereich Technologiemanagement
Tel.: 0511.762-5727
Fax: 0511.762-5723
Mail: mv@tt.uni-hannover.de
Web: www.tt.uni-hannover.de
Universität Lüneburg
Weiterbildung und Wissenstransfer
Scharnhorststr. 1
21335 Lüneburg
Andrea Japsen
Tel.: 04131.677-2971
Fax: 04131.677-2981
Mail: japsen@uni-lueneburg.de
Web: www.uni-lueneburg.de
Fachhochschule Osnabrück
Transfergesellschaft mbH
Postfach 1940
49009 Osnabrück
Prof. Dr.-Ing. Peter Seifert
Tel.: 0541.969-3758
Fax: 0541.969-3719
Mail: m.boer@fh-osnabrueck.de
Web: www.fh-transfer.de
HAWK Hochschule für angewandte
Wissenschaft und Kunst
Fachhochschule Hildesheim/
Holzminden/Göttingen
Büro für Wissens- und Technologietransfer
Hohnsen 4
31134 Hildesheim
Karl-Otto Mörsch
Tel.: 05121.881-264
Fax: 05121.881-284
Mail: moersch@hawk-hhg.de
Web: www.hawk-hhg.de
Hochschule Vechta
Technologietransfer
Driverstraße 22
49377 Vechta
Prof. Dr. Martin Winter –
Vizepräsident für Forschung und
Nachwuchsförderung
Tel.: 04441.15-209
Fax: 04441.15-444
Mail: martin.winter@uni-vechta.de
Web: www.uni-vechta.de
Technische Universität Clausthal
Technologietransfer und Forschungsförderung
Adolph-Roemer-Straße 2 A
38678 Clausthal-Zellerfeld
Mathias Liebing
Tel.: 05323.72-7754
Fax: 05323.72-7759
Mail: mathias.liebing@tu-clausthal.de
Web: www.ztw.tu-clausthal.de/tt
Medizinische Hochschule Hannover
Technologietransfer
OE 4400, Carl-Neuberg-Straße 1
30625 Hannover
Gerhard Geiling
Tel.: 0511.532-2701
Fax: 0511.532-9346
Mail: geiling.gerhard@mh-hannover.de
Web: www.mh-hannover.de/institute/tt
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Transferstelle d i a l o g
Uhlhornsweg 99 A
26111 Oldenburg
Dr. Jobst Seeber
Tel.: 0441.798-2913
Fax: 0441.798-3002
Mail: dialog@dialog.uni-oldenburg.de
Web: www.dialog.uni-oldenburg.de
Hochschule für Bildende Künste Braunschweig
Technologietransfer
Johannes-Selenka-Platz 1
38118 Braunschweig
Prof. Erich Kruse –
Technologietransfer-Beauftragter
Tel.: 0531.391-9168
Fax: 0531.391-9239
Mail: e.kruse@hbk-bs.de
Web: www.hbk-bs.de/home
Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/
Wilhelmshaven – Standort Emden
Technologietransfer
Constantiaplatz 4
26723 Emden
Dr. Thomas Schüning
Tel.: 04921.807-1385
Fax: 04921.807-1386
Mail: schuening@tt.fho-emden.de
Web: www.fh-oow.de/technologietransfer
Niedersächsisches Ministerium
für Wissenschaft und Kultur
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Leibnizufer 9
30169 Hannover
Tel.: 0511.120-2599
Fax: 0511.120-2601
Mail: pressestelle@mwk.niedersachsen.de
Web: www.mwk.niedersachsen.de
Georg-August-Universität Göttingen
Forschungsabteilung –
Bereich Technologietransfer
Goßlerstraße 9
37073 Göttingen
Dr. Harald Süssenberger
Tel.: 0551.39-3955
Fax: 0551.39-12278
Mail: hsuesse1@uni-goettingen.de
Web: www.uni-goettingen.de
Stiftung Tierärztliche Hochschule Hannover
Forschungs- und Technologiekontaktstelle
Zentrum für Lebensmittelwissenschaften
Bischofsholer Damm 15
30173 Hannover
Prof. Dr. Waldemar Ternes
Tel.: 0511.856-7544
Fax: 0511.856-7674
Mail: waldemar.ternes@tiho-hannover.de
Web: www.tiho-hannover.de/service/techno
regio gmbh – Institut für Regionalentwicklung
und Informationssysteme
an der Carl von Ossietzky Universität Oldenburg
Uhlhornsweg 99 A
26111 Oldenburg
Dr. Rainer Henking – Technologieberatung
Tel.: 0441.798-2996
Fax: 0441.798-3002
Mail: henking@regio-institut.de
Web: www.regio-institut.de
Fachhochschule Braunschweig/Wolfenbüttel
Salzdahlumer Straße 46/48
38302 Wolfenbüttel
Prof. Dr.-Ing. Rosemarie Karger –
Vizepräsidentin für Forschung,
Entwicklung und Technologietransfer,
Detlef Puchert –
Präsidialbüro, Leitung Wissensund
Technologietransfer
Tel.: 05331.939-1030
Fax: 05331.939-1032
Mail: d.puchert@fh-wolfenbuettel.de
Web: www.fh-wolfenbuettel.de/se/ttks
Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/
Wilhelmshaven – Standort Oldenburg
Technologietransfer
Ofener Straße 16/19
26121 Oldenburg
Sonja Olle
Tel.: 0441.7708-3325
Fax: 0441.7708-3333
Mail: sonja.olle@fh-oow.de
Web: www.fh-oow.de/technologietransfer
Niedersächsisches Ministerium
für Wirtschaft, Arbeit und Verkehr
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Friedrichswall 1
30159 Hannover
Tel.: 0511.120-5428
Fax: 0511.120-5779
Mail: info@mw.niedersachsen.de
Web: www.mw.niedersachsen.de
Leibniz Universität Hannover
uni transfer
Brühlstraße 27
30169 Hannover
Dr. Martina Venschott
Tel.: 0511.762-5727
Fax: 0511.762-5723
Mail: mv@tt.uni-hannover.de
Web: www.tt.uni-hannover.de
Stiftung Universität Hildesheim
Transferstelle
Marienburger Platz 22
31141 Hildesheim
Joachim Toemmler
Tel.: 05121.883-165
Fax: 05121.883-166
Mail: transfer@rz.uni-hildesheim.de
Web: www.uni-hildesheim.de/tt
Universität Osnabrück
und Fachhochschule Osnabrück
Gemeinsame Technologie-Kontaktstelle
Albrechtstraße 30
49076 Osnabrück
Dr. Gerold Holtkamp
Tel.: 0541.969-2050
Fax: 0541.969-2041
Mail: tk@iti.fh-osnabrueck.de
Web: www.iti.fh-osnabrueck.de/tk
Fachhochschule Hannover
Weiterbildung und Technologietransfer
Ricklinger Stadtweg 118
30459 Hannover
Elisabeth Fangmann
Tel.: 0511.9296-1024
Fax: 0511.9296-1025
Mail:
elisabeth.fangmann@verw.fh-hannover.de
Web: www.fh-hannover.de/de/organisation/WT/
Fachhochschule Oldenburg/Ostfriesland/
Wilhelmshaven – Standort Wilhelmshaven
Technologietransfer
Friedrich-Paffrath-Straße 101
26389 Wilhelmshaven
Peter Berger
Tel.: 04421.985-2211
Fax: 04421.985-2315
Mail: peter.berger@fh-oow.de
Web: www.fh-oow.de/technologietransfer

IMPRESSUM 46 | 47
Impressum
Redaktion:
Susanne Oetzmann
uni transfer
Leibniz Universität Hannover
Brühlstraße 27
30169 Hannover
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Fax: 0511. 7 62-57 23
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Grafikdesign:
Peter Köbke
Dezember 2006
Wir danken den Teilnehmern der
Redaktionskonferenz für ihre Mitarbeit.

Diese Broschüre darf, wie alle Broschüren der Landesregierung, nicht zur Wahlwerbung in Wahlkämpfen verwendet werden.
Herausgeber:
> Niedersächsisches Ministerium für
Wissenschaft und Kultur
Leibnizufer 9
30169 Hannover
Tel.: 0511.120-25 99
Fax: 0511.120 -26 01
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Abteilung Forschung und Innovation