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Anwendungen im Bereich smarte Textilien gewinnen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung. Häufig ist die elektrische Leitfähigkeit der textilen Strukturen die Grundvorrausetzung für sensorische und aktuatorische
Aufgaben. Leitende Strukturen, die mit momentan existierenden Technologien erzeugt werden, erfüllen jedoch nicht das hohe textile Anforderungsprofil an Widerstandsfähigkeit wie Waschbarkeit und Flexibilität. Bisherigen Lösungen, wie leitfähigen Garnen mangelt es an Knickbruchbeständigkeit und bei der Verwendung von leitfähigen Tinten ist die elektrische Leitfähigkeit zu gering. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Generierung elektrisch leitfähiger Strukturen mit Hilfe einer laserbasierten Pulverbeschichtungstechnologie. Dabei werden zwei möglich industriell einsetzbare Varianten vorgestellt und bewertet. Für die Beschichtung wird ein Gemisch aus TPU Pulver und Silberpartikeln verwendet. Dieses wird durch CO2-Laserstrahlung auf dem Textil fixiert. Die entstehenden Strukturen werden mit analytischen und mikroskopischen Methoden ausgewertet.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Untersuchungen zur Laserstrukturierung von spintronischen Schichtstapeln. Die Strukturierung erfolgt dabei mittels UVLaserstrahlung einer Wellenlänge von 355 nm und einem direktschreibenden Verfahren. Um die notwenigen Laserfluenzen für die Strukturierung abzuschätzen werden Untersuchungen zur Abtragsschwelle des Schichtstapels gemacht. Es wurden die Einflüsse der Laserparameter auf die Bearbeitungsqualität und die erreichbaren Strukturbreiten experimentell untersucht. Die Laserstrukturierung soll die Funktionalität des spintionischen Schichtstapels nicht beeinflussen, das wurde durch eine Nano-Moke Messung überprüft.
Die Möglichkeiten zur Charakterisierung von laserstrukturierten Oberflächen werden diskutiert. Es werden die Topographie, das Gefüge, die chemische
Zusammensetzung sowie die Korrosionsbeständigkeit vor und nach der Bearbeitung untersucht. Es wird ein Vorgehen zum Versuchsplanung und Auswertung mit Hilfe der Methoden des Design of Experiments vorgestellt. Die statistische Auswertung zeigt keine Effekte des Werkstoffs, der Pulsdauer von 1 MHz bis 20 MHz oder der Pulsfrequenz von 400 fs bis 10 ps auf die resultierenden Strukturen. Der Prozess ist damit in einem weiten Parameterfenster skalierbar. Der Effekt der Oberflächenbeschaffenheit kann statistisch nicht erfasst werden.
Im Bereich der Augenheilkunde werden laserinduzierte Schockwellen seit einigen Jahren für die Behandlung des Grauen Stars eingesetzt. Mit Hilfe dieser laserinduzierten Schockwellen soll die Prävention des Nachstars zum Standard in der Augenheilkunde werden. Ziel dieser Diplomarbeit war es, ein funktionstüchtiges Messsystem für die Auswertung von laserinduzierten Schockwellen für beide medizinischen Anwendungen zu entwickeln. Die Firma A.R.C. Laser GmbH (Nürnberg) produziert Medizinprodukte, mit welchen diese laserinduzierten Schockwellen erzeugt werden können. Da diese Schockwellen sich nur in gewissen Energietoleranzen ausbilden dürfen, sollte das zu entwickelnde Messsystem in die Qualitätssicherung für den Produktionsprozess eingeführt werden. Somit kann in Zukunft das menschliche Beurteilungsvermögen ergänzt werden und durch das Messsystem die Qualitätskontrolle standardisiert werden. Unter Berücksichtigung von technischen, bedienerfreundlichen und funktionellen Anforderungen wurde ein Messsystem inklusive interner elektronischer Auswertung und eindeutiger Ergebnisanzeige entwickelt. Während der Entwicklung wurden einige grundlegende Vorversuche durchgeführt, eine elektronische Schaltung entwickelt und mit Hilfe von Computerprogrammen in eine Platine überführt. Im Anschluss wurden alle Entwicklungsergebnisse in einem eigenständigen Messsystem zusammengefügt. Abschließend wurde das entwickelte Messsystem für eine erste Testphase in den Produktionsprozess eingeführt.
Die unerwünschte Emission von Röntgenstrahlung zählt nach Technischer Regel Optischer Strahlung zu den Gefährdungen durch indirekte Auswirkungen von Laserstrahlung und führt bei bestimmten Bestrahlungsbedingungen dazu, dass UKP-Laseranlagen als Anlage zur Erzeugung ionisierender Strahlung unter das Strahlenschutzgesetz (StrlSchG) fallen. Aus Grundlagenuntersuchungen ist bekannt, dass in Laserprozessen mit hochintensiven Laserpulsen gefährliche Röntgenstrahlung mit Photonenenergien > 5 keV freigesetzt werden kann. In dieser Arbeit wird gezeigt, dass eine Vielzahl von Bestrahlungskenngrößen sowie die Prozessführung sowohl die spektrale Verteilung als auch die Höhe der Röntgenemissionen beeinflussen. So entstehen bei hochrepetierenden Laserprozessen durch die Wechselwirkung zwischen einfallendem Laserstrahl und Laserplasma so hohe Dosisleistungen, die eine gesundheitliche Gefahr darstellen. Damit ist insbesondere beim Einsatz leistungsstarker Laserstrahlquellen in der industriellen Produktion oder im offenen Anlagenbetrieb zu Forschungszwecken der Schutz vor ungesunden Röntgenstrahlen von hoher Bedeutung.