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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Messmethodik mittels magnetischer Mikropartikel zur Bestimmung der Adhäsion in Biofilmen"

Der Schwerpunkt dieser Arbeit lag in der Lösung folgender Problemstellungen: - Analyse und Bewertung des vorhandenen MagPI - Optimierungsansätze - Verstehen des Systems - Einfluss der Mikropartikel

Analyse und Bewertung des vorhandenen MagPI
Bei dem vorhandenen MagPI konnte als größtes Problem die Remanenzmagnetisierung festgestellt werden, welche zu schlechter Reproduzierbarkeit möglicher MagPI-Messungen beiträgt. Diese konnte hauptsächlich auf die Materialwahl des Kerns (Eisen) zurückgeführt werden, da es sich hierbei um materialspezifische Effekte handelt. Außerdem war die Konstruktion der in Larson et al. (2009) verwendeten MagPIs nicht sorgfältig dokumentiert, so dass die Ergebnisse unterschiedlicher MagPIs schwer vergleichbar sind.

Optimierungsansätze - Bau eines neuen MagPI
Die Remanenzmagnetisierung des ersten MagPI stellte eine in den früheren Untersuchungen nicht beachtete Komponente dar, die zur großen Komplexität des gesamten Systems beiträgt. Aus diesem Grund wurden zwei neue MagPIs gebaut. Durch die Wahl eines alternativen Kernmaterials (Mumetall) wurde dieses Problem gelöst und gleichzeitig die „Leistungsfähigkeit“ des MagPI erhöht.

Verstehen des Systems
Die Frage, ob die Magnetfeldstärke oder der Gradient der Magnetfeldstärke die treibende Kraft darstellt, war eine der Kernfragen dieser Arbeit. Durch ein einfaches Modellsystem und anschließend kontrolliertes Erhöhen der Komplexität sollte das System Schritt für Schritt verstanden werden. Dies sollte mit dem Demoexperiment (Kapitel 8) erreicht werden. Obwohl das Demoexperiment aufgrund der Beeinflussung des Elektromagneten durch die Permanentmagnete nicht wie erwartet verlief, konnte in Kapitel 8.2 durch das Demoexperiment S/N dennoch qualitativ gezeigt werden, dass der Threshold 1 durch die Magnetfeldstärke, die Thresholds 2-4 jedoch durch den Gradient des Magnetfeldes bestimmt sind.

Einfluss der Mikropartikel
In Kapitel 7 wurde gezeigt, dass Größe, Form und Lage der Partikel eine entscheidende Rolle spielen. Während bei den runden Partikeln die Größe eine eher untergeordnete Rolle spielt, ist sie bei den länglichen erheblicher. Die Form der Partikel ist besonders bei Threshold 1 relevant, der je nach Lage bzw. der Orientierung bei runden Partikeln unter Umständen gar nicht auftritt. Jedoch ist es aufgrund der fluoreszierenden Schicht und fehlender Kenntnis über die Produktion der Partikel schwer, Aussagen über die tatsächliche Größe und Form des magnetischen Partikelkerns zu treffen.