Aufbau eines Multi-Emitter-Röntgen-Arrays auf Basis von Feld-Emissions-Kathoden zur Steigerung der Röntgen-Intensität – MERA-Lux

Im Vorhaben soll ein Demonstrator eines neuartigen miniaturisierten Multi-Emitter-Röntgenarrays für die schnelle Bildgebung in der Computertomographie (CT) realisiert werden. Kernbestandteil sind auf Si-Chips hergestellte hochintegrierte Zeilen bzw. Arrays von Feldemissionselektronenquellen.

Mit auf dem Chip integrierten Elektronenoptiken soll es möglich sein, Elektronenstrahlen voneinander unabhängig an unterschiedlichen, dicht benachbarten räumlichen Positionen auf das Transmissionsfenster der vakuumverkapselten Röntgenquelle zu fokussieren. Damit lässt sich eine individuelle räumliche und zeitliche Ansteuerung der Emitter realisieren, wodurch es möglich wird, unterschiedliche Abtastungsmuster in den Computertomographie-Scan zu integrieren. Als Resultat ergibt sich eine höhere räumliche sowie zeitliche Auflösung des CT-Scans.

In Zukunft sollen die derzeit verwendeten Röntgenröhren mit thermischer Elektronen-Emission durch Feld-Emissions-basierte Emitter ersetzt werden. Diese lassen sich schneller schalten, unterliegen keinem/weniger Verschleiß und lassen eine höhere Integrationsdichte zu, weshalb sie vor allem im Bereich der industriellen CT Vorteile bringen. Da die Technik auf Silizium-Halbleitern basiert, kann von einer Skalierung und somit günstigen Herstellungskosten ausgegangen werden, was die spätere wirtschaftliche Umsetzung unterstützt.

Entwicklung von Röntgenquellen auf Basis von Black-Silicon-Feldemissionskathoden – SI-FE-X

Messverfahren, die auf Röntgenstrahlung basieren, sind ein wichtiges Instrument für die zerstörungsfreie Materialanalyse und auch für medizinische Diagnosen. Zur Erzeugung der Röntgenstrahlung wurden in bisherigen Systemen thermische Elektronenquellen eingesetzt.

Extrem Rauscharmer Opto-Elektronischer Mikrowellengeneratord - EROM

Das Ziel des Projekts besteht darin, den weltweit ersten Demonstrator für ein integriertes opto-elektronisches Mikrowellengeneratorkonzept zu realisieren, das sich für den Labor- und Industrie­einsatz eignet und flexibel einen größeren Frequenzbereich abdecken kann. Entscheidend ist dabei, dass der Mikrowellengenerator im Vergleich zu allen bislang kommerziell verfügbaren rein elektronischen Geräten ein signifikant niedrigeres Phasenrauschen und damit eine höhere Frequenzstabilität aufweist. Besonders kritisch und Performance-bestimmend ist das Phasenrauschen für mm-Wellen-Systeme im Frequenzbereich oberhalb von 100 GHz, der zunehmend für besonders breitbandige und damit schnelle Kommunikationssysteme erschlossen wird. Der aktuelle 5G-Mobilfunkstandard sieht bereits mm-Wellen-Bänder zwischen 24 und 71 GHz vor, die zunehmend in Betrieb genommen werden.

Da es im Bereich der High-End-Messtechnik in den letzten Jahren nur noch geringe, inkrementelle Fortschritte hinsichtlich rauscharmer Signalgeneratoren gab, sind neuartige Technologieansätze dringend notwendig, um eine signifikante Verbesserung der Sensitivität der Messtechnik zu erreichen. Diese soll im Projekt erstmals experimentell an einer Übertragungsstrecke für Datenkommunikation nachgewiesen und nach Abschluss des Projekts in die wirtschaftliche Wertschöpfung überführt werden.

Miniaturisiertes DSC-Gerät mit integrierter Wägeeinrichtung - WDSC

Die Grundlage des Projektes stellte ein in Zusammenarbeit des Lehrstuhls für Funktionsmaterialien der Universität Bayreuth und der Linseis Messgeräte GmbH entwickeltes miniaturisiertes Gerät für die dynamische Differenzkalorimetrie (DSC) dar. Dessen Kernelement ist ein in keramischer Mehrlagentechnologie aufgebauter Sensor mit eingebettetem Heizleiter und Temperatursensoren.

Verfahren zur Herstellung mikrostrukturierter Lebendzell-Mikroskopie-Träger für die automatisierte Erfassung von Einzelzell-Fluoreszenzsignalen

Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde eine neue Technik zur Herstellung von mikrostrukturierten Lebendzell-Mikroskopie-Trägern entwickelt. Die Plattform erlaubt es, in Kombination mit der hier entwickelten Auswertesoftware Fluoreszenzsignale einzelner Zellen im Hochdurchsatz über die Zeit zu verfolgen.