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Montageverfahren für flächige optische Subsysteme

Montageverfahren für flächige optische Subsysteme
Ansprechpartner:

Dr. Ulrich Gengenbach,
Dr. Bernd Köhler

Projektgruppe:

Systemintegration - System-, Prozess- und Geräteentwicklung 

Förderung:

HGF, EU

Partner:

IMT/KIT, HHI, Holoxica 

Starttermin:

2014

Programm: Science and Technology of Nanosystems (STN) -  Topic 3 Optics & Photonics  - Subtopic X-Ray Optics

Beschreibung:

Die Röntgenbildgebung ist ein in der Medizin, Biologie und Werkstoffkunde etabliertes Verfahren zur Gewinnung von Informationen über den inneren Aufbau von abgegrenzten Volumenkörpern. Das Prinzip beruht auf der Durchstrahlung des Volumens mit Röntgenlicht und der Aufnahme eines Absorptionsbilds. Diese Absorptionskontrastmethode erfordert je nach Untersuchungsobjekt relativ hohe Bestrahlungsdosen bei vergleichsweise geringer Auflösung. Die Phasenkontrastmethode mittels Talbot-Interferometrie nutzt als weitere Informationsquelle die Phaseninformation des Röntgenlichts nach der Durchstrahlung des Objekts. Die hiermit gewonnenen Bilder: Absorptionsbild, Phasenbild und Dunkelfeldbild geben sehr viel mehr Aufschluss über den inneren Aufbau der untersuchten Objekte.
Ein Merkmal dieser Methode ist die Einbringung zusätzlicher Gitter in den Strahlengang vor und nach dem Objekt. Am Institut für Mikrostrukturtechnik am KIT (IMT) (Hinweis: engl. Seite) werden hierfür geeignete Gitter hergestellt. Die typischen Außenabmessungen eines solchen Gitters liegen im Bereich 50mm x 50mm. Der Aufbau eines Röntgensystems nach der Phasenkontrastmethode erfordert Gitter im Größenbereich des zu untersuchenden Objekts. Für Anwendungen in der Humanmedizin werden deshalb zukünftig Gitter in Größen bis zu 400mm x 400mm benötigt (z.B. Thoraxuntersuchung).
In enger Zusammenarbeit mit der Gruppe Röntgenoptik am IMT wird ein Verfahren zur großflächigen Herstellung von Gittern für die Phasenkontrastmethode erarbeitet. Die Einzelgitter werden als Einzelkacheln auf einem Trägersubstrat montiert. Die Montagerandbedingungen ergeben sich auf Basis der röntgenoptischen Anforderungen. Die Montage erfolgt auf einer hierfür konzipierten prototypischen Montageplattform (s. Bild), die am IMT in Betrieb ist. Die Flächenvergrößerung wird in mehreren Entwicklungsstufen umgesetzt: 100m x 100mm (4-fach Kacheln), 200mm x 200mm (16 Kacheln; bzw. zusätzlich Skalierung Kachelformat), 400mm x 400mm (Kachelanzahl abhängig von Skalierung Kachelformat) (s. Bild 1). Die Aufbautechnik basiert auf der präzisen Handhabung dünner großflächiger Substrate mit sensitiven Strukturen und angepasster Klebetechnologie (Bild 2).
Sie kommt auch in weiteren Projekten zum Einsatz (s.a. EU-Projekt ACTPHAST Holoxica). Die am IAI erarbeiteten Methoden zur präzisen Montage sensitiver, mikrostrukturierter Komponenten bilden die Basis für weitere Aktivitäten beispielsweise im Bereich der Optikmontage und auch der Handhabung in der Mikrosystemtechnik und angelagerter Gebiete. Die Tätigkeiten beinhalten die Konzeption und den Aufbau von Montageequipment ebenso wie die Umsetzung der Prozesse.

s.a. EU-Projekt: ACTPHAST/Holoxica - Reliable fabrication route of diffractive optical elements for holographic volumetric displays

 

Großflächige Röntgengitter über gekachelte Anordnung, Quelle: IMT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 1: Großflächige Röntgengitter über gekachelte Anordnung, Quelle: IMT

 

 

 

Montageplattform zum hochpräzisen Montage flächiger Komponenten, Prototyp, Quelle: IMT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Bild 2: Montageplattform zum hochpräzisen Montage flächiger Komponenten, Prototyp, Quelle: IMT