Photonisch integriertes, multispektrales Terahertz-Messsystem zur berührungslosen Schichtdickenmessung - TeraLayerII

Abstract

Beschichtungen spielen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung innovativer Werkstoffe und Bauteile. Bisher gibt es jedoch keine berührungslose Messtechnik, um die Dicke einzelner Beschichtungen während des Produktionsprozesses zu bestimmen. Ziel des Projektes TeraLayerII ist die Validierung eines neuartigen THz-Messsystems, das die Komplexität reduziert und die Integration in industrielle Produktionsprozesse ermöglicht. Die Kernidee besteht darin, die Anzahl der Frequenzpunkte für eine valide THz-Messung von 1000 auf nur sechs zu reduzieren. Durch den Einsatz photonischer Integration und intelligenter Datenauswertung können so kompakte und schnelle THz-Systeme realisiert werden. Das Projekt konzentriert sich auf die Zuverlässigkeit, Auflösung und Geschwindigkeit der Dickenbestimmung von Mehrschichtsystemen. Das TeraLayerII-Konzept hat das Potenzial, die berührungslose THz-Messtechnik in der industriellen Prozesskontrolle zu etablieren und einen Beitrag zur effizienteren Nutzung von Ressourcen zu leisten. Das Projekt TeraLayerII ist eine Kooperation zwischen der Arbeitsgruppe von Prof. Martin Koch an der Philipps-Universität Marburg (UMR) und dem Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut HHI. Das HHI entwickelt das Messsystem, insbesondere die photonische Integration, und bringt seine langjährige Erfahrung in der Entwicklung von THz-Messsystemen und photonisch integrierten Schaltungen ein. Die UMR entwickelt die Algorithmen zur Datenauswertung und profitiert von ihrer Vorreiterrolle auf dem Gebiet der THz-Spektroskopie. Der Abschlussbericht enthält die Arbeiten und Ergebnisse, die am HHI durchgeführt wurden. Im Projektverlauf wurden drei Realisierungskonzepte des Messchemas evaluiert. Außerdem wurden weitere Aspekte des Gesamtsystems betrachtet, wie die Optimierung der THz-Optik als Reflexionsmesskopf und der Einsatz von Photoleitern als kostengünstigere cw-THz-Emitter. Das Messystem wurde schließlich an einem industrienahen Probensatz validiert.

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