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Ultrabreitband-Impedanzmessung von Hertz bis Gigahertz

Einordnung der Arbeiten:
Die elektrische Charakterisierung biologischer Materialien ist markierungs- und zerstörungsfrei. Trotz der vergleichsweise geringen Spezifität dieser Methode gibt es eine breite Palette unterschiedlicher Anwendungen. Dazu zählt die Verfolgung der Änderung von Eigenschaften biologischer Materialien, die Zellcharakterisierung oder die Qualitätskontrolle landwirtschaftlicher Erzeugnisse. In vielen Fällen wird die elektrische Impedanz in einem engen Frequenzumfang bestimmt, um daraus Schlüsse auf das Messobjekt zu ziehen. Im Niederfrequenzbereich erhält man Informationen über das die Zellen umgebende Medium. Bei Zellsuspensionen kann dabei beispielsweise auf den Metabolismus der Zellen und damit indirekt auf Zellzahl und Wachstum geschlossen werden. Im mittleren Frequenzbereich um 1 MHz dominieren Membranstrukturen das Spektrum womit deren isolierendende Eigenschaften abgefragt werden können. Dies erlaubt eine Aussage zur Vitalität von Zellen aber auch zur Zellzahl und Zellmorphologie. In höheren Frequenzbereichen zeigen verschiedene Moleküle eine spezifische Absorption. Eine Sonderstellung nimmt dabei das Wasser auf Grund einer hohen Konzentration in biologischen Materialien aber auch wegen seines hohen Dipolmomentes ein. Daher eignen sich Messungen im Mikrowellenbereich besonders zur Detektion von Wasser, entweder zur Feuchtebestimmung oder umgekehrt zur Bestimmung von Trockenmasse in unterschiedlichsten Materialien.

Ziel der Arbeit:
Es wird ein Labormuster für eine breitbandige Impedanzmessung basierend auf der Auswertung der der Antwort auf breitbandige Anregungssignale aufgebaut. Damit werden verschiedene Anregungssignale und Auswertealgorithmen im Hinblick auf die Sensitivität und Reproduzierbarkeit der Methodik getestet. Außerdem werden verschiedene Elektrodenkonfiguration für ihre Eignung für sehr breitbandige Messungen charakterisiert.

 

detaillierte Informationen: pdf-Datei
Betreuer: Herr Prof. Dr. Uwe Pliquett

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