Die Stanzbiopsie ist ein etabliertes minimalinvasives Verfahren im Rahmen der interventionellen Diagnostik, bei der Proben menschlichen Gewebes für histologische Untersuchungen zur Erkennung bzw. zum Nachweis u. a. karzinogener Gewebe entnommen werden. Zur Gewebeentnahme wird ein zweiteilig aufgebautes Nadelsystem in das Zielgewebe eingeschossen. Bei der Beobachtung dieses Prozesses sind auffällige Nadelablenkungen des Systems erkennbar. Ursächlich dafür sind die an der Nadelspitze unsymmetrisch angreifenden Kräfte in Verbindung mit der geringen Biegesteifigkeit des Nadelsystems. Im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes konnten an realitätsnahen Gewebephantomen experimentelle Untersuchungen zur Quantifizierung der Nadelablenkungen durchgeführt sowie ein mathematischer Ansatz zur Simulation dieses Effekts entwickelt werden. Darauf aufbauend wurde ein neuer Nadelschliff entwickelt, der eine wesentliche Verbesserung des aktuellen Status bringt. / Biopsy is an established method of the minimally invasive medicine to take human tissue samples for examination determining the presence or extent of a disease. Frequently applied method to detect a prostate or breast cancer is the punch biopsy. The components of the used devices include an inner needle with a notch sampling the tissue and an outer cannula to cut the tissue. During the biopsy, the doctor inserts the needle system into the human tissue under supervision by sonography to support the needle steering. After pushing the trigger, the components of the needle system move successively and penetrate the desired area. The device consists of a two-part spring mechanism to generate the needle movement. Observations of the needle movement by a highspeed camera shows a considerable deflection of the needle tip which makes tapping and tissue sampling more difficult. This is caused by unbalanced forces acting on the needle tip and the low bending stiffness of the needle. Publicly financed experimental studies in the quantification of the needle deflection were undertaken and a mathematical approach for the simulation of these effects was developed. The model, which consists of a flexible needle and a parameterized tissue model, is implemented in the multibody simulation software Recurdyn.

In der vorliegenden Arbeit wird eine experimentelle Prüfmethodik zur Untersuchung der Haftfestigkeit von spröden monokristallinen Schichten auf Siliziumträgersubstraten entwickelt. Ziel ist eine produktionsbegleitende Bewertung der Verbindungseigenschaften. Das experimentelle Verfahren erlaubt die direkte Messung der Haftfestigkeit auf Wafer-Ebene. Dabei wird ein entscheidender Nachteil von alternativen Verfahren überwunden: die Probenpräparation. Die Nutzung der instrumentierten Eindringprüfung ermöglicht es, sowohl die Versuche als auch die Auswertung zu automatisieren. Aufgrund dessen ist sie für den industriellen Einsatz geeignet. Für die Berechnung der Haftfestigkeit werden Finite-Elemente- sowie analytische Modelle verwendet und miteinander verglichen. Der Gültigkeitsbereich der analytischen Modelle wird durch den Vergleich mit den Finite-Elemente-Modellen aufgezeigt. Zusätzlich wird die Entwicklung des Phasenwinkels, welcher die Rissmodeanteile beschreibt, veranschaulicht. Die Untersuchungen erfolgen exemplarisch am Schichtsystem von Lithiumtantalat-Dünnschichten auf einem Siliziumträgersubstrat. Ein weiterer Teil der Arbeit widmet sich der Untersuchung der Bruchzähigkeit von spröden monokristallinen Wafern. Diese wird sowohl über Eindring- als auch über Biegeversuche ermittelt. Die Ergebnisse decken sich mit den in der Literatur aufgeführten theoretischen und experimentellen Werten und belegen die Verwendbarkeit der Methode.:1 Einleitung und Motivation 2 Theoretische Grundlagen 3 Stand der Technik zur Bestimmung der Bruchzähigkeit 4 Stand der Technik zur Haftfestigkeitsmessung von Dünnschichten 5 Materialsystem und Versuchsstand 6 Bruchzähigkeit von LTO 7 Haftfestigkeit von LTO-Dünnschichten auf Siliziumsubstrat 8 Zusammenfassung Anhang A.1 Versuchsergebnisse der Bruchzähigkeitsmessung von LTO Anhang A.2 Simulationsergebnisse Anhang A.3 Kontaktfläche der Schneidengeometrie Anhang A.4 Parameter der FE-Simulationsmodelle

Die Stanzbiopsie ist ein etabliertes minimalinvasives Verfahren im Rahmen der interventionellen Diagnostik, bei der Proben menschlichen Gewebes für histologische Untersuchungen zur Erkennung bzw. zum Nachweis u. a. karzinogener Gewebe entnommen werden. Zur Gewebeentnahme wird ein zweiteilig aufgebautes Nadelsystem in das Zielgewebe eingeschossen. Bei der Beobachtung dieses Prozesses sind auffällige Nadelablenkungen des Systems erkennbar. Ursächlich dafür sind die an der Nadelspitze unsymmetrisch angreifenden Kräfte in Verbindung mit der geringen Biegesteifigkeit des Nadelsystems. Im Rahmen eines öffentlich geförderten Projektes konnten an realitätsnahen Gewebephantomen experimentelle Untersuchungen zur Quantifizierung der Nadelablenkungen durchgeführt sowie ein mathematischer Ansatz zur Simulation dieses Effekts entwickelt werden. Darauf aufbauend wurde ein neuer Nadelschliff entwickelt, der eine wesentliche Verbesserung des aktuellen Status bringt. / Biopsy is an established method of the minimally invasive medicine to take human tissue samples for examination determining the presence or extent of a disease. Frequently applied method to detect a prostate or breast cancer is the punch biopsy. The components of the used devices include an inner needle with a notch sampling the tissue and an outer cannula to cut the tissue. During the biopsy, the doctor inserts the needle system into the human tissue under supervision by sonography to support the needle steering. After pushing the trigger, the components of the needle system move successively and penetrate the desired area. The device consists of a two-part spring mechanism to generate the needle movement. Observations of the needle movement by a highspeed camera shows a considerable deflection of the needle tip which makes tapping and tissue sampling more difficult. This is caused by unbalanced forces acting on the needle tip and the low bending stiffness of the needle. Publicly financed experimental studies in the quantification of the needle deflection were undertaken and a mathematical approach for the simulation of these effects was developed. The model, which consists of a flexible needle and a parameterized tissue model, is implemented in the multibody simulation software Recurdyn.