FP - Versuche

• donnerstags, 11:10 Uhr
• freitags, 9:00 Uhr
• oder nach Absprache mit Betreuer

Raman Spektroskopie erlaubt die zerstörungsfreie Untersuchung der chemischen Zusammensetzung von Materialien unter Ausnutzung von Phononenstreuung.
In diesem Praktikum möchten wir die Grundlagen und Möglichkeiten dieser Messmethode verdeutlichen. Dazu können die Studierenden in 3 Schritten jeweils aus mehreren Proben wählen und die Methode selbstständig auf Bulk-Materialien, Flakes und Flüssigkeiten anwenden. Darüber hinaus werden komplexere Messmethoden wie Coherent Anti-Stokes Raman Spectroscopy (CARS) und polarisationsabhängige spontane Raman Spektroskopie anausgewählten Materialien angewendet. Der Fokus der Auswertung wird auf das Bestimmen der gemessenen Materialien gelegt.

Biomolecular Motors are key to cellular movement (sperm cells), cell contraction (muscle tissue) and intracellular organization (realized by vesicular transport inside cells). In the latter, single motor proteins transport lipid-membrane enclosed cargos along cytoskeletal filaments that span eukaryotic cells in a railroad-like manner.
In the practical we will reconstitute the motility of single motor proteins (kinesin 1) isolated from cells that walk on cytoskeletal filaments (microtubules) in a cell free environment. We will visualize single molecules by TIRF (Total Internal Reflection Fluorescence) microcopy, record their motion, compute biophysical motor-parameters and compare different reconstitution conditions using statistical methods. Together, in this practical you learn about molecular motors and the cytoskeleton, gain hands-on wet-lab experience, apply advanced light microscopy, quantitative molecular biology and statistical data analysis.

Die inelastische Lichtstreuung an Phononen erlaubt es, kontaktlos, zerstörungsfrei und mit hoher optischer Auflösung Eigenschaften eines Materials zu bestimmen. Dabei liefert die Streuung an optischen Phononen (Raman) Informationen über die chemische Zusammensetzung, während die Streuung an akustischen Phononen (Brillouin) Einblicke in die mechanischen Eigenschaften gibt.

Im Praktikumsversuch sollen die Grundlagen der inelastischen Lichtstreuung an Phononen anhand eines kombinierten Brillouin-Raman-Systems nähergebracht werden. Insbesondere soll der unterschiedliche Informationsgehalt der beiden spektroskopischen Methoden bei der Untersuchung von nichtkristallinen Materialien verdeutlicht werden. Mit Hilfe einer Optik-Simulationssoftware soll die Funktionsweise des Brillouin-Spektrometers nachvollzogen werden.

Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus
AG Klinisches Sensoring und Monitoring
Haus 31c, NCT-UCC,
Fiedlerstraße 42
01307 Dresden

Versuchsbeginn freitags 09:00 Uhr

Die optische Kohärenztomografie (OCT) ist ein nichtinvasives, berührungslos arbeitendes Bildgebungsverfahren, das hauptsächlich in der medizinischen Diagnostik und biomedizinischen Forschung zur Erzeugung von zwei- und dreidimensionalen Bildern Anwendung findet. Das auf Weißlichtinterferometrie basierende Verfahren nutzt breitbandige Lichtquellen im nahinfraroten Bereich. Dabei werden hohe Auflösungen besser als 10 µm bei Eindringtiefen in Gewebe von typischerweise 1 mm erreicht. Die OCT schließt damit die Lücke zwischen Mikroskopie und Ultraschall

Medizinische Fakultät Carl Gustav Carus
AG Klinisches Sensoring und Monitoring

Medizinisch Theoretischen Zentrum (MTZ)
Fiedlerstraße 42
01307 Dresden
UG, Raum A 01.062 und A 01.016 (Labor)

Magnetoresistance effects such as Hall effect, anisotropic magnetoresistance or giant magnetoresistance, which generally describe the changes in the electrical resistance of a material as a function of an applied magnetic field, play an important role in today´s technologies. For example, as reading heads in magnetic storage devices or as magnetic field sensors. In this practical experiment, you will have the opportunity to observe magneto-resistance effects by generating rotating magnetic fields and characterizing thin magnetic layers and heterostructures. The experiment allows you to prepare your own sample, control both, the amount and direction of the applied magnetic field, and measure the resistance as precisely as possible.

Ziel des Versuches ist das Kennenlernen der Mößbauerspektroskopie als Vertreter der "lokalen Sonden". Unter Verwendung des Mößbauereffekts sollen Absorptionsspektren von Fe-Folie verschiedener Dicke und Ferrocen aufgenommen und auf ihre Hyperfeinparameter untersucht werden. Der Versuch ermöglicht durch Probenrotation den Nachweis von magnetischer Anisotropie und des Goldanski-Karyagin Effekts bzw. durch Anlegen eines äußeren Magnetfeldes die mikroskopische Beobachtung ferromagnetischer Polarisation. Im Rahmen des Versuches erfolgt eine genauere Einarbeitung in die Hyperfeinwechselwirkungen.

Im diesem Versuch werden die Möglichkeiten eines Rasterelektronenmikroskops (REM) beigebracht. Verschiedene Detektoren werden verwendet um bestimmte Objekteigenschaften wie Topographie, Material und Kristallorientierung abzubilden. Der Schwerpunkt des Versuchs wird auf die Electron Backscatter Diffraction – Technik (EBSD) zur Orientierungsbestimmung von Kristalliten im REM gelegt. Mit diesem Verfahren untersuchen die Praktikanten die Elektronenbeugung im Kristallgitter, ermitteln die Kristallorientierung und beschäftigen sich mit der Darstellung und Auswertung solcher Orientierungsdaten. Darüber hinaus wird an einem Einkristall der Zusammenhang zwischen Elektronenenergie (bzw. Wellenlänge nach de Broglie) und Braggwinkel der rückgestreuten Elektronen untersucht.

The lab course gives an introduction into transmission electron microscopy including main components such as magnetic lenses, wave optical foundations and operation of the microscope. Experimental focus is atomic resolution imaging and electron diffraction for studying crystal lattices and perturbations of which (defects, strain, etc.).

Im ersten Versuchsteil (Teilversuch 2) sind verschiedene Totaldruck-Messgeräte im Hochvakuumbereich durch Vergleich mit einem sekundären Drucknormal (Viskositäts-Vakuummeter) für Luft bzw. Helium zu kalibrieren. Physikalisch determinierte Messgrenzen werden dabei deutlich und sind zu analysieren. Die Ionisierungswahrscheinlichkeiten verschiedener Gase werden bestimmt, ebenso die Teilvolumina     der Anlage mit dem Verfahren der statischen Expansion.

Der Versuch soll Kenntnisse über gastechnische physikalische Größen (Gasstrom, Saugvermögen, Druck) vermitteln und die vakuumtechnischen Strömungsarten (molekular, viskos = laminar/turbulent) charakterisieren. Dies erfolgt zuerst bei der Messung der spezifischen Gasabgaberate von elastischen Werkstoffen (Kunststoffe, Dichtungsmaterial) nach der Methode konstanten Saugvermögens. Der Einfluss der Vorbehandlung von Dichtringen mit organischen  Lösungsmitteln auf deren Gasabgaberate ist zu überprüfen. Für die genaue Gasartbestimmung steht ein Quadrupol-Massenspektrometer zur Verfügung (Teilversuch 3).

Im Versuch wird ein HPGe-Detektor (High-Purity Germanium) zur gammaspektrometrischen Untersuchung von Umweltproben eingesetzt. Nach Bestimmung der Detektorcharakteristiken (Energiekalibrierung, Energie-Auflösungsvermögen und Ansprechvermögen) stehen verschiedene Proben für die Aktivitätsanalyse zur Verfügung. Unter anderem kann das Gammaspektrum einer Sicheltannen-Probe, die in der Nähe des verunglückten Reaktors in Fukushima gesammelt wurde, untersucht werden. Über die Restaktivität der in der Probe enthaltenen Uran-Spaltprodukte kann zurückgerechnet werden, wann das Reaktorunglück passiert ist. Der Versuch befasst sich mit dem Gegenstand Radioaktivität und soll ein leistungsfähiges Verfahren zur Aktivitätsbestimmung vorstellen.

Nach heutigem Wissensstand ist der Comptoneffekt im Bereich von einigen hundert keV bis zu ca. zehn MeV der wahrscheinlichste Wechselwirkungsprozess von Photonen mit stofflicher Materie. Damit hat dieser Effekt für die Messung ionisierender Strahlung eine große Bedeutung und muss in verschiedensten Gebieten wie Nukleartechnik, Medizin und Astronomie berücksichtigt werden.
Im Versuch werden verschiedene Eigenschaften der Comptonstreuung untersucht: Wie verändert sich die Energie des gestreuten Photons bei unterschiedlichen Streuwinkeln, wie verhält sich der Wirkungsquerschnitt und welchen Einfluss hat die Beschaffenheit des Materials, in dem gestreut wird?
Der Versuch wird mit einem Szintillationsdetektor durchgeführt. In Vorbereitung auf die Messung wird der Detektor kalibriert und eine optimale Messzeit bestimmt.

Betreuerin: M.Sc. Juliane Volkmer

Die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) ist ein bildgebendes Verfahren, das vor allem in der Medizin angewandt wird.
Dem Patient wird dafür ein Tracer verabreicht, der Positronen emittiert. Die entstehenden Annihilationsphotonen werden in sogenannter Koinzidenz von gegenüberliegenden Detektoren nachgewiesen. Mit entsprechenden numerischen Verfahren kann damit die Intensitätsverteilung des Tracers rekonstruiert werden.
Im FP-Versuch PET wird das Verfahren an einem Ausbildungstomographen praktisch erlernt.
Der Versuch beginnt nach Antestat und Einführung mit Kalibrierungsmessungen. Die Daten der Kalibrierung werden vor Ort analysiert, um optimale Einstellungen für die anschließenden Tomographien zu festzulegen. Der Hauptteil des Versuchs ist die Tomographie einer unbekannten Quellverteilung. Anhand dieser folgt die Diskussion von physikalischen Grenzen des Verfahrens und mathematischen Werkzeugen, die das Bild dennoch verbessern können. Abschließend wird in einer Tomographie mit inhomogener Dichteverteilung der Einfluss des umgebenden Materials untersucht.
In einem vereinfachten Rechenbeispiel kann das Prinzip des Rekonstruktionsverfahrens nachvollzogen werden.