Mobil datakonsumtion har drastiskt ökat de senaste åren vilket belastar de existerande kommunikationsnätverken. I och med den ökade belastningen av existerande infrastrukturer krävs det nya kommunikationslösningar. Detta har i sin tur skapat ett behov för dataavlastning på fasta nätverk, exempelvis Wi-Fi-nätverk. I denna studie undersöker vi genom simuleringar hur vi kan underhålla ett storskaligt och dynamiskt Bluetooth meshnätverk i en miljö likt Stortorget under Malmöfestivalen. Vi implementerar en nätverkstopologi för Bluetooth, scatternettopologin, i nätverkssimulatorn NS-3 och utför simuleringar där vi provocerar förändringar i topologin. Resultaten av våra simuleringar visar på att nätverket lyckas återhämta sig vid förändring i topologin, att scatternettopologin minst klarar av 240 dynamiska mobila noder samt att max 3 noder påverkas vid förändringar i topologin för simuleringar av upp till 240 noder. / Mobile data consumption has drastically increased in the recent years which stress theexisting communication networks. As an effect of the increased load a demand for newcommunication solutions has arisen, creating a need for data offloading onto fixed networks such as Wi-Fi. In this thesis, we aim to study how to maintain and reconstruct a large and dynamic Bluetooth mesh network in an environment such as Stortorget during Malmöfestivalen. We implement a network topology specific for Bluetooth, the scatternet topology, in the network simulator NS-3 and run simulations in which we provoke changes in the network topology. The result of our simulations shows that the network is able to heal itself when the topology changes, that the scatternet topology can manage up to 240 dynamic mobile nodes and that at most 3 nodes are affected when the topology changes during simulations of up to 240 nodes.

För att generera ett ljusfält krävs en fokalstack. Fokal stacken kommer att skapas med programvaran Blender. En fokalstack kan ses som mappen som innehåller alla bilderna med olika fokus från en scen. Fokalstack kommer att i denna studie innehålla bilder från samma scen men med olika fokallängeder vilket kommer att göra så att bilderna har olika delar av scenen i fokus. I Blender tillägget ska användaren kunna bestämma hur många bilder som ska skapas och hur fokusdistansen ska skilja sig mellan bilderna. Efter att fokal stacken har skapats kommer den att användas i ljusfältgenereringsalgoritmer för att utvärdera resultatet. Utvärderingen kommer att baseras på tiden det tar att generera ljusfältet och medelvärdet av PSNR. Algoritmerna kommer först att utvärderas individuellt med 35, 41, 50, 60 och 70 fokal stack-bilder. Därefter kommer algoritmerna att jämföras med varandra. Målet med arbetet är att skapa ett Blender-tillägg som möjliggör skapandet av en fokal stack med önskade parametrar, såsom antalet bilder och fokusdistansvariation. Studien har visat att skapandet av ljusfält var effektivare med SART-algoritmerna jämfört med algoritmer som krävde träningsmodelle / A light field requires a focal stack for its generation, and in this study, the focal stack will be created using the software Blender. A focal stack is what the folder containing the different images is called. This study will have the focal stack containing images from a stationary camera with different focal length. Focal length is the parameter deciding what regions is in focus of the scene. An addon will be developed to enable users to create a focal stack from a scene in Blender, allowing them to specify the desired focal length and the number of images. Once the focal stack is generated, it will be utilized in light field generating algorithms to evaluate the time taken to create the light field and the average PSNR value compared to the focal stack. The algorithms will first be evaluated independently with focal stack sizes of 35, 41, 50, 60, and 70 images. Following this, the algorithms will be compared to each other. The study's objective was to create a Blender addon and use the generated focal stacks to assess the performance of light field generation methods. The study demonstrated that light field creation was more effective using the SART algorithms compared to the algorithm requiring model training beforehand.

Rekonstruktioner inom arkeologi är en effektiv metod för att visuellt återskapa forntida föremål och miljöer. De har potentialen att skapa och förmedla trovärdig kunskap, samt engagera allmänheten om vår gemensamma forntid. En väl utförd rekonstruktion bör vara grundad i arkeologisk dokumentation, välgrundade tidigare tolkningar och analogier. Dock har rekonstruktioners kvalité och trovärdighet varit varierande, vilket även påverkar hur tillförlitlig informationen som förmedlas till en betraktare är. I studien utförs en kritisk granskning av två rekonstruerade betsel från båtgravfältet i Vendel, benämnda som praktbetsel XII och betsel XIV. Dessa är för närvarande del av Statens historiska museums utställning ”Forntider”. Rekonstruktionernas utförande undersöks samt utvärderas utifrån parametrarna trovärdighet och funktionalitet. / Archaeological reconstructions are an effective way to visually re-create ancient objects and landscapes. They hold the power to create and convey credible knowledge and engage a broader audience about our common past. A well-made reconstruction should be based on archaeological documentations, legitimate previous interpretations, and analogies. However, the quality and reliability of archaeological reconstructions showcase a wide variety which also effect the conveyed information’s credibility. This study aims to critically examine two reconstructed bridles from the boat-grave cemetery in Vendel, referred as “praktbetsel XII” and “betsel XIV”. These are currently part of the exhibition “Forntider” at Statens historiska museum. The execution of the reconstructions is examined and evaluated based on the parameters of credibility and functionality.

Novizen fällt es häufig schwer, die fachbiologische Perspektive und die Alltagsvorstellungen der Lernenden gleichermaßen in ihrer Unterrichtsplanung mit einzubeziehen (z.B. DANNEMANN et al., 2014; RICHTER & KOMOREK, 2017). Dieser Befund steht im Kontrast zu den fachdidaktischen Forschungsbemühungen im Bereich der Vorstellungsforschung (LABUDDE & MÖLLER, 2012; REINISCH, HELBIG & KRÜGER, 2020). In dieser Studie wird eine Ursache des skizzierten Problemfeldes näher untersucht: das Planungsverhalten von Novizen im Vergleich zu einer Planung mit Alltagsvorstellungen. Eine Planung mit Vorstellungen berücksichtigt themenspezifische Lernchancen und -hürden, orientiert sich an zentralen Konzepten der Fachleute zum Phänomen und bezieht sich auf Didaktische Leitlinien für den Lehr- Lernprozess (GROPENGIEßER & MAROHN, 2018). Diese Planungsphilosophie findet sich im Modell der Didaktischen Rekonstruktion (MDR; DUIT et al., 2012) wieder und wird als Standard zur Planung in dieser Studie angenommen. Bestehende Studien führen die eingangs benannte Schwierigkeit von Novizen vor allem auf fehlendes Wissen über Lernendenvorstellungen und deren Berücksichtigung zurück (z.B. DANNEMANN et al., 2014; KIND, 2016). Dies beklagen auch die Novizen selbst (z.B. SCHNEBEL & KREIS, 2014). Deshalb wurde in dieser Studie für Biologie Lehramtsstudierende (7. Fachsemester) und eng angekoppelt an ein fachwissenschaftliches Pflichtmodul (Neurobiologie) ein „MDR-Training“ entwickelt und durchgeführt. Im MDR-Training wurde insbesondere geübt, Unterricht unter Berücksichtigung der Alltagsvorstellungen zu planen. Die begleitende qualitative Studie geht grundlegend der Frage nach, inwiefern das MDR den Studierenden bei ihrer Unterrichtsplanung hilft und wo Schwierigkeiten liegen. Ferner lassen sich aus den Forschungsergebnissen und den Erfahrungen im MDR-Training 1.0 Rückschlüsse für ein MDR-Training 2.0 ziehen. Die während dieses Trainings erhobenen Daten umfassen je zwei Einzelinterviews mit jedem Probanden (N = 8) sowie deren Planungsprodukte in Form eines Sachstrukturdiagramms (in Anlehnung an C. T. MÜLLER & DUIT, 2004). Die Ergebnisse zeigen, dass sämtliche Schwierigkeiten und Widersprüche bei der Unterrichtsplanung der Studierenden sich im Spannungsfeld zwischen zwei Paradigmen des Lernens und Lehrens bewegen: Vorstellungsforschung basiert auf dem Conceptual-Change-Ansatz (z.B. T. G. AMIN & LEVRINI, 2017), und damit auch auf der erkenntnistheoretischen Sicht des moderaten Konstruktivismus (GERSTENMAIER & MANDL, 1995; REICH, 2008). Das steht allerdings in deutlichem Kontrast zur gängigen Alltagsvorstellung von Lernen als „Aufnahme“ von Wissen. Wissen „hat“ man, oder man hat es eben nicht, dann muss man es „erwerben“. Die Planung nach dem MDR verlangt also eine tiefergehende Auseinandersetzung mit dem Lerngegenstand, die sich trotz MDR Training nicht konsequent bei den Studierenden beobachten ließ. Das ist auch nicht verwunderlich, da die Praxis der Lehramtsausbildung in Deutschland vielerorts noch dem Wissensparadigma folgt und damit erschwert, das MDR effektiv zur Unterrichtsplanung einzusetzen. Auch das MDR-Training arbeitete in Anschluss an die Studienlage bewusst nach dem Wissensparadigma. Damit LA-Studierende jedoch das Vorstellungsparadigma bei der Planung berücksichtigen, muss dieses Paradigma konsequenter in der Lehramtsausbildung umgesetzt werden (HEIDENREICH, 2020; UNGER, GROPENGIESSER & PAPENBROCK, 2017):1 EINFÜHRUNG I THEORETISCHER TEIL 2 LERNENDENVORSTELLUNGEN BEI DER UNTERRICHTSPLANUNG BERÜCKSICHTIGEN 2.1 Erkenntnistheoretische Grundannahmen, Definitionen und Vorgehen 2.2 Vorstellungen als Konstrukt verstehen 2.3 Lerngegenstand rekonstruieren 2.4 Lernendenvorstellungen verändern: conceptual change 2.5 Lernendenvorstellungen und allgemeindidaktische Planungsmodelle 2.6 Fazit: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 2.7 Beispiel: Unterricht planen mit Lernendenvorstellungen zum Wahrnehmungsprozess 2.7.1 Lehr-Lernprozesse zu Reizen und Informationen planen 2.7.2 Lehr-Lernprozesse zur Instanz der Wahrnehmung planen 2.7.3 Lehr-Lernprozesse zur allgemeinen Funktion von Wahrnehmung planen 2.7.4 Lehr-Lernprozesse zum Prozess der Reiztransduktion planen 2.7.5 Lehr-Lernprozesse zur grundlegenden Funktionsweise des Gehirns planen 2.7.6 Lehr-Lernprozesse zur Gewissheit von Wahrnehmung planen 3 „PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE“ VOR DEM HINTERGRUND DER PLANUNGSKOMPETENZ 3.1 Curricula und Standards der Lehramtsausbildung 3.2 'Planen mit Lernendenperspektive' und professionelle Kompetenz 3.2.1 Modell professioneller Handlungskompetenz 3.2.2 'Planen mit der Lernendenperspektive' in den Modellierungen von CK und PCK 3.2.3 Theoretisches Planungsprozessmodell: Vom Wissen zum Handeln 3.2.4 Modellierung allgemeiner Unterrichtsplanungskompetenz 3.2.5 Diagnosekompetenz als Kerngeschäft bei der Planung mit der Lernendenperspektive 3.3 Fazit 4 EMPIRISCHE ERKENNTNISSE ZUM PLANUNGSVERHALTEN VON NOVIZEN BEIM 'PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE' 4.1 Empirische Evidenz zur professionellen Kompetenz allgemein 4.2 Empirische Befunde zum Planungsverhalten von Novizen mit Lernendenperspektive II EMPIRISCHER TEIL 5 ZIEL- UND FRAGESTELLUNG DER STUDIE 6 DESIGN DES TREATMENTS 6.1 Prinzip 1: Studierende integrieren ihr CK und PCK 6.2 Prinzip 2: Studierende planen gemeinsam den Unterricht 6.3 Prinzip 3: Studierende arbeiten mit Komplexitätsebenen von Vorstellungen 6.4 Rahmenbedingungen und Stichprobe 6.5 Struktur des MDR-Trainings 6.5.1 Phase 1: Problemorientierte Einstiegs- und Erarbeitungsphase 6.5.2 Phase 2: Begleitete Übungs- und Anwendungsphase 6.5.3 Phase 3: eigenverantwortliche Übungs- und Anwendungsphase 7 DESIGN DER METHODEN 7.1 Erhebungsmethode 7.1.1 Sachstrukturdiagramme als Planungsdokument 7.1.2 Entwicklung des Interviewleitfadens 7.2 Methoden zur Datenauswertung 7.2.1 Schritt 1: Textform der Erhebungsdaten produzieren 7.2.2 Schritt 2: individuelle Planungsüberlegungen identifizieren 7.2.3 Schritt 3: individuelle Planungsüberlegungen redigieren und zusammenfassen 7.2.4 Schritt 4: Beschreibungsdimensionen entwickeln 7.2.5 Schritt 5: individuelle Planungsüberlegungen explizieren 7.2.6 Schritt 6: Explikation strukturieren 7.2.7 Schritt 7: Planungsverhalten charakterisieren 8 PLANUNGSVERHALTEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE BESCHREIBEN 8.1 individuelle Planungsüberlegungen exemplarisch darstellen 8.2 Ausprägungen der Beschreibungsdimensionen (Kategoriensystem) 8.3 Übergeordnete Planungsfiguren charakterisieren 8.4 Analyse der Planungsfiguren auf Probandenebene 9 PLANUNGSVERHALTEN BEWERTEN: PLANUNGSHÜRDEN, -CHANCEN UND IMPLIKATIONEN 9.1 Planungshürde 1: Mit fachlichen Details planen 9.2 Planungshürde 2: Aus der Logik von Vorkenntnissen planen 9.3 Planungshürde 3: Pauschale Lernwirksamkeit annehmen 9.4 Planungshürde 4: Die Lernendenperspektive wird im Planungsprodukt nur undifferenziert berücksichtigt 9.5 Planungshürde 5: Bekannte Ergebnisse Didaktischer Rekonstruktionen zur Neurobiologie bleiben im Planungsprodukt unberücksichtigt 9.6 Zusammenfassung der Planungshürden, -chancen und Implikationen für das MDR-Training 2.0 9.7 Externe Validierung der Planungshürden 10 DISKUSSION DER ZENTRALEN BEFUNDE UND LIMITATIONEN 10.1 Diskussion: Planungsverhalten, Planungshürden und -chancen 10.2 Diskussion: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 11 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE LEHRAMTSAUSBILDUNG 11.1 Tiefergehende Auseinandersetzung mit Lerngegenstand und intendiertem Lernprozess fördern 11.2 Ergebnisse Didaktischer Strukturierungen in multiplen Kontexten anwenden 11.3 Erkenntnisse der Vorstellungsforschung in Curricula von Schulen und Hochschulen implementieren 11.4 Beschreibungsdimensionen des Planungsverhaltens mit der Lerndenperspektive als Diagnosetool für Planungshürden in der Lehramtsausbildung nutzen 11.5 Rolle der Schlussfolgerungen für die zweite Phase der Lehramtsausbildung 12 KRITERIEN GELEITETE REFLEXION DER STUDIE 12.1 Kriterium 1: Intersubjektive Nachvollziehbarkeit und Gegenstandsangemessenheit 12.2 Kriterium 2: empirische Verankerung der Theoriebildung 12.3 Kriterium 3: Kohärenz und Verallgemeinerbarkeit der entwickelten Theorie 12.4 Kriterium 4: Reflektierte Subjektivität 13 DIGITALER ANHANG 14 LITERATUR / Science teaching that promotes understanding is oriented toward the learner's perspective. Although preservice biology teachers (PST) generally attach great importance to this perspective for learning processes. But it is difficult for them to consistently take it into the lesson planning. A deeper understanding of the planning processes of PST as well as of the difficulties associated with learner-oriented lesson planning enables the modification of subject-specific didactic courses to the prerequisites of PST and further helps to develop their planning competencies. 
This empirical study reconstructs planning difficulties of biology PST (N=8). The study context is a biology didactics seminar on lesson planning which complements a subject-specific neurobiology course. The qualitative content analysis of the planning difficulties is based on the planning products of the PST as well as on semi-structured individual interviews. 
The results, validated by experts, show that the PST i) focus too much on subject-specific details without clarifying the content structure for instruction, ii) anticipate the learners’ generic experiences instead of referring to their conceptions, and iii) already assume a kind of blanket learning effectiveness as soon as they refer to student conceptions. Possible causes for the reconstructed planning difficulties are discussed against the background of MER, a constructivist paradigm, and with reference to the PST’s beliefs. Finally, for the subject-specific didactic courses, we recommend a stronger reflection on the paradigms of learning, a gradual introduction of the subject matter clarification, as well as the further development of the MER.:1 EINFÜHRUNG I THEORETISCHER TEIL 2 LERNENDENVORSTELLUNGEN BEI DER UNTERRICHTSPLANUNG BERÜCKSICHTIGEN 2.1 Erkenntnistheoretische Grundannahmen, Definitionen und Vorgehen 2.2 Vorstellungen als Konstrukt verstehen 2.3 Lerngegenstand rekonstruieren 2.4 Lernendenvorstellungen verändern: conceptual change 2.5 Lernendenvorstellungen und allgemeindidaktische Planungsmodelle 2.6 Fazit: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 2.7 Beispiel: Unterricht planen mit Lernendenvorstellungen zum Wahrnehmungsprozess 2.7.1 Lehr-Lernprozesse zu Reizen und Informationen planen 2.7.2 Lehr-Lernprozesse zur Instanz der Wahrnehmung planen 2.7.3 Lehr-Lernprozesse zur allgemeinen Funktion von Wahrnehmung planen 2.7.4 Lehr-Lernprozesse zum Prozess der Reiztransduktion planen 2.7.5 Lehr-Lernprozesse zur grundlegenden Funktionsweise des Gehirns planen 2.7.6 Lehr-Lernprozesse zur Gewissheit von Wahrnehmung planen 3 „PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE“ VOR DEM HINTERGRUND DER PLANUNGSKOMPETENZ 3.1 Curricula und Standards der Lehramtsausbildung 3.2 'Planen mit Lernendenperspektive' und professionelle Kompetenz 3.2.1 Modell professioneller Handlungskompetenz 3.2.2 'Planen mit der Lernendenperspektive' in den Modellierungen von CK und PCK 3.2.3 Theoretisches Planungsprozessmodell: Vom Wissen zum Handeln 3.2.4 Modellierung allgemeiner Unterrichtsplanungskompetenz 3.2.5 Diagnosekompetenz als Kerngeschäft bei der Planung mit der Lernendenperspektive 3.3 Fazit 4 EMPIRISCHE ERKENNTNISSE ZUM PLANUNGSVERHALTEN VON NOVIZEN BEIM 'PLANEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE' 4.1 Empirische Evidenz zur professionellen Kompetenz allgemein 4.2 Empirische Befunde zum Planungsverhalten von Novizen mit Lernendenperspektive II EMPIRISCHER TEIL 5 ZIEL- UND FRAGESTELLUNG DER STUDIE 6 DESIGN DES TREATMENTS 6.1 Prinzip 1: Studierende integrieren ihr CK und PCK 6.2 Prinzip 2: Studierende planen gemeinsam den Unterricht 6.3 Prinzip 3: Studierende arbeiten mit Komplexitätsebenen von Vorstellungen 6.4 Rahmenbedingungen und Stichprobe 6.5 Struktur des MDR-Trainings 6.5.1 Phase 1: Problemorientierte Einstiegs- und Erarbeitungsphase 6.5.2 Phase 2: Begleitete Übungs- und Anwendungsphase 6.5.3 Phase 3: eigenverantwortliche Übungs- und Anwendungsphase 7 DESIGN DER METHODEN 7.1 Erhebungsmethode 7.1.1 Sachstrukturdiagramme als Planungsdokument 7.1.2 Entwicklung des Interviewleitfadens 7.2 Methoden zur Datenauswertung 7.2.1 Schritt 1: Textform der Erhebungsdaten produzieren 7.2.2 Schritt 2: individuelle Planungsüberlegungen identifizieren 7.2.3 Schritt 3: individuelle Planungsüberlegungen redigieren und zusammenfassen 7.2.4 Schritt 4: Beschreibungsdimensionen entwickeln 7.2.5 Schritt 5: individuelle Planungsüberlegungen explizieren 7.2.6 Schritt 6: Explikation strukturieren 7.2.7 Schritt 7: Planungsverhalten charakterisieren 8 PLANUNGSVERHALTEN MIT DER LERNENDENPERSPEKTIVE BESCHREIBEN 8.1 individuelle Planungsüberlegungen exemplarisch darstellen 8.2 Ausprägungen der Beschreibungsdimensionen (Kategoriensystem) 8.3 Übergeordnete Planungsfiguren charakterisieren 8.4 Analyse der Planungsfiguren auf Probandenebene 9 PLANUNGSVERHALTEN BEWERTEN: PLANUNGSHÜRDEN, -CHANCEN UND IMPLIKATIONEN 9.1 Planungshürde 1: Mit fachlichen Details planen 9.2 Planungshürde 2: Aus der Logik von Vorkenntnissen planen 9.3 Planungshürde 3: Pauschale Lernwirksamkeit annehmen 9.4 Planungshürde 4: Die Lernendenperspektive wird im Planungsprodukt nur undifferenziert berücksichtigt 9.5 Planungshürde 5: Bekannte Ergebnisse Didaktischer Rekonstruktionen zur Neurobiologie bleiben im Planungsprodukt unberücksichtigt 9.6 Zusammenfassung der Planungshürden, -chancen und Implikationen für das MDR-Training 2.0 9.7 Externe Validierung der Planungshürden 10 DISKUSSION DER ZENTRALEN BEFUNDE UND LIMITATIONEN 10.1 Diskussion: Planungsverhalten, Planungshürden und -chancen 10.2 Diskussion: Segmente einer Planung im Sinne des MDR 11 SCHLUSSFOLGERUNGEN FÜR DIE LEHRAMTSAUSBILDUNG 11.1 Tiefergehende Auseinandersetzung mit Lerngegenstand und intendiertem Lernprozess fördern 11.2 Ergebnisse Didaktischer Strukturierungen in multiplen Kontexten anwenden 11.3 Erkenntnisse der Vorstellungsforschung in Curricula von Schulen und Hochschulen implementieren 11.4 Beschreibungsdimensionen des Planungsverhaltens mit der Lerndenperspektive als Diagnosetool für Planungshürden in der Lehramtsausbildung nutzen 11.5 Rolle der Schlussfolgerungen für die zweite Phase der Lehramtsausbildung 12 KRITERIEN GELEITETE REFLEXION DER STUDIE 12.1 Kriterium 1: Intersubjektive Nachvollziehbarkeit und Gegenstandsangemessenheit 12.2 Kriterium 2: empirische Verankerung der Theoriebildung 12.3 Kriterium 3: Kohärenz und Verallgemeinerbarkeit der entwickelten Theorie 12.4 Kriterium 4: Reflektierte Subjektivität 13 DIGITALER ANHANG 14 LITERATUR

This dissertation describes the improvement of signal analysis in ultrasonic microscopy for nondestructive testing. Specimens with many thin layers, like modern electronic components, pose a particular challenge for identifying and localizing defects. In this thesis, new evaluation algorithms have been developed which enable analysis of highly complex layer-stacks. This is achieved by a specific evaluation of multiple reflections, a newly developed iterative reconstruction and deconvolution algorithm, and the use of classification algorithms with a highly optimized simulation algorithm. Deep delaminations inside a 19-layer component can now not only be detected, but also localized. The new analysis methods also enable precise determination of elastic material parameters, sound velocities, thicknesses, and densities of multiple layers. The highly improved precision of determined reflections parameters with deconvolution also provides better and more conclusive results with common analysis methods. / Die vorgelegte Dissertation befasst sich mit der Verbesserung der Signalauswertung für die Ultraschallmikroskopie in der zerstörungsfreien Prüfung. Insbesondere bei Proben mit vielen dünnen Schichten, wie bei modernen Halbleiterbauelementen, ist das Auffinden und die Bestimmung der Lage von Fehlstellen eine große Herausforderung. In dieser Arbeit wurden neue Auswertealgorithmen entwickelt, die eine Analyse hochkomplexer Schichtabfolgen ermöglichen. Erreicht wird dies durch die gezielte Auswertung von Mehrfachreflexionen, einen neu entwickelten iterativen Rekonstruktions- und Entfaltungsalgorithmus und die Nutzung von Klassifikationsalgorithmen im Zusammenspiel mit einem hoch optimierten neu entwickelten Simulationsalgorithmus. Dadurch ist es erstmals möglich, tief liegende Delaminationen in einem 19-schichtigem Halbleiterbauelement nicht nur zu detektieren, sondern auch zu lokalisieren. Die neuen Analysemethoden ermöglichen des Weiteren eine genaue Bestimmung von elastischen Materialparametern, Schallgeschwindigkeiten, Dicken und Dichten mehrschichtiger Proben. Durch die stark verbesserte Genauigkeit der Reflexionsparameterbestimmung mittels Signalentfaltung lassen sich auch mit klassischen Analysemethoden deutlich bessere und aussagekräftigere Ergebnisse erzielen. Aus den Erkenntnissen dieser Dissertation wurde ein Ultraschall-Analyseprogramm entwickelt, das diese komplexen Funktionen auf einer gut bedienbaren Oberfläche bereitstellt und bereits praktisch genutzt wird.

Öffentliche Gebäude, ob nun Kaufhäuser oder Bibliotheken, sind aufgrund ihrer Größe, ihrer oft originellen Architektur und der Vielfalt ihres Angebotes tendenziell unübersichtliche Räume, die mithilfe von Leitsystemen und Grundrissplänen erschlossen werden müssen. Anders als in Kaufhäusern, in denen die Juwelier-Abteilung schon aus der Ferne leicht vom Damenmoden- oder Sportartikel-Bereich zu unterscheiden ist, umfasst das Angebot von Bibliotheken traditionell in erster Linie physisch recht gleichartige Medien, die den Kunden in langen Regalreihen dargeboten werden. Das Problem der Unübersichtlichkeit ergibt sich hier also naturgemäß in schärferer Form. Gedruckte Übersichtspläne, in denen die Verteilung der Medienbestände entsprechend der jeweiligen Ordnungsprinzipien schematisch dargestellt werden, sind in Bibliotheken gang und gäbe. Schon seit geraumer Zeit bieten Bibliotheken natürlich Übersichtspläne auch online an, die eine mehr oder weniger ausgeprägte Funktionsvielfalt aufweisen und im günstigsten Falle direkt an den Bibliothekskatalog angebunden sind, so dass der Regalstandort eines dort gefundenen Buches mit einem Klick angezeigt werden kann. Gewöhnlich sind solche Übersichtspläne und Standortanzeigen zweidimensional und verharren, auch wenn sie im virtuellen Raum des Internets angeboten werden, in der Sphäre der physisch greifbaren Objekte. Das heißt, sie machen sicht- und auffindbar, was im realen Raum tatsächlich einen Platz einnimmt: gedruckte Bücher oder andere physische Medien, betretbare Gebäudeteile, Einrichtungsgegenstände oder Orte, an denen Dienstleistungen von Personen erbracht werden.

This dissertation describes the improvement of signal analysis in ultrasonic microscopy for nondestructive testing. Specimens with many thin layers, like modern electronic components, pose a particular challenge for identifying and localizing defects. In this thesis, new evaluation algorithms have been developed which enable analysis of highly complex layer-stacks. This is achieved by a specific evaluation of multiple reflections, a newly developed iterative reconstruction and deconvolution algorithm, and the use of classification algorithms with a highly optimized simulation algorithm. Deep delaminations inside a 19-layer component can now not only be detected, but also localized. The new analysis methods also enable precise determination of elastic material parameters, sound velocities, thicknesses, and densities of multiple layers. The highly improved precision of determined reflections parameters with deconvolution also provides better and more conclusive results with common analysis methods.:Kurzfassung......................................................................................................................II Abstract.............................................................................................................................V List ob abbreviations........................................................................................................X 1 Introduction.......................................................................................................................1 1.1 Motivation.....................................................................................................................2 1.2 System theoretical description.....................................................................................3 1.3 Structure of the thesis..................................................................................................6 2 Sound field.........................................................................................................................8 2.1 Sound field measurement............................................................................................8 2.2 Sound field modeling..................................................................................................11 2.2.1 Reflection and transmission coefficients.........................................................11 2.2.2 Sound field modeling with plane waves..........................................................13 2.2.3 Generalized sound field position.....................................................................19 2.3 Receiving transducer signal.......................................................................................20 2.3.1 Calculation of the transducer signal from the sound field...............................20 2.3.2 Received signal amplitude..............................................................................21 2.3.3 Measurement of reference signals..................................................................24 3 Ultrasonic Simulation......................................................................................................27 3.1 State of the art............................................................................................................27 3.2 Simulation approach..................................................................................................28 3.2.1 Sound field measurement based simulation...................................................28 3.2.2 Reference signal based simulation.................................................................30 3.3 Determination of the impulse response.....................................................................31 3.3.1 1D ray-trace algorithm....................................................................................31 3.3.2 2D ray-trace algorithm....................................................................................33 3.3.3 Complexity reduction – optimizations.............................................................35 4 Deconvolution – Determination of reflection parameters............................................38 4.1 State of the art............................................................................................................39 4.1.1 Decomposition techniques..............................................................................39 4.1.2 Deconvolution.................................................................................................41 4.2 Analytic signal investigations for deconvolution.........................................................42 4.3 Single reference pulse deconvolution........................................................................44 4.4 Multi-pulse deconvolution..........................................................................................47 4.4.1 Homogeneous multi-pulse deconvolution.......................................................48 4.4.2 Multi-pulse deconvolution with simulated GSP profile....................................49 5 Reconstruction.................................................................................................................50 5.1 State of the art............................................................................................................50 5.2 Reconstruction approach...........................................................................................51 5.3 Direct material parameter estimation.........................................................................52 5.3.1 Sound velocities and layer thickness..............................................................52 5.3.2 Density, elastic modules and acoustic attenuation.........................................54 5.4 Iterative material parameter determination of a single layer......................................56 5.5 Reconstruction of complex specimens......................................................................60 5.5.1 Material characterization of multiple layers ....................................................60 5.5.2 Iterative simulation parameter optimization with correlation...........................62 5.5.3 Pattern recognition reconstruction of specimens with known base structure. 66 6 Applications and results.................................................................................................71 6.1 Analysis of stacked components................................................................................71 6.2 Time-of-flight and material analysis...........................................................................74 7 Conclusions and perspectives.......................................................................................78 References.......................................................................................................................82 Figures.............................................................................................................................86 Tables...............................................................................................................................88 Appendix..........................................................................................................................89 Acknowledgments.........................................................................................................100 Danksagung...................................................................................................................101 / Die vorgelegte Dissertation befasst sich mit der Verbesserung der Signalauswertung für die Ultraschallmikroskopie in der zerstörungsfreien Prüfung. Insbesondere bei Proben mit vielen dünnen Schichten, wie bei modernen Halbleiterbauelementen, ist das Auffinden und die Bestimmung der Lage von Fehlstellen eine große Herausforderung. In dieser Arbeit wurden neue Auswertealgorithmen entwickelt, die eine Analyse hochkomplexer Schichtabfolgen ermöglichen. Erreicht wird dies durch die gezielte Auswertung von Mehrfachreflexionen, einen neu entwickelten iterativen Rekonstruktions- und Entfaltungsalgorithmus und die Nutzung von Klassifikationsalgorithmen im Zusammenspiel mit einem hoch optimierten neu entwickelten Simulationsalgorithmus. Dadurch ist es erstmals möglich, tief liegende Delaminationen in einem 19-schichtigem Halbleiterbauelement nicht nur zu detektieren, sondern auch zu lokalisieren. Die neuen Analysemethoden ermöglichen des Weiteren eine genaue Bestimmung von elastischen Materialparametern, Schallgeschwindigkeiten, Dicken und Dichten mehrschichtiger Proben. Durch die stark verbesserte Genauigkeit der Reflexionsparameterbestimmung mittels Signalentfaltung lassen sich auch mit klassischen Analysemethoden deutlich bessere und aussagekräftigere Ergebnisse erzielen. Aus den Erkenntnissen dieser Dissertation wurde ein Ultraschall-Analyseprogramm entwickelt, das diese komplexen Funktionen auf einer gut bedienbaren Oberfläche bereitstellt und bereits praktisch genutzt wird.:Kurzfassung......................................................................................................................II Abstract.............................................................................................................................V List ob abbreviations........................................................................................................X 1 Introduction.......................................................................................................................1 1.1 Motivation.....................................................................................................................2 1.2 System theoretical description.....................................................................................3 1.3 Structure of the thesis..................................................................................................6 2 Sound field.........................................................................................................................8 2.1 Sound field measurement............................................................................................8 2.2 Sound field modeling..................................................................................................11 2.2.1 Reflection and transmission coefficients.........................................................11 2.2.2 Sound field modeling with plane waves..........................................................13 2.2.3 Generalized sound field position.....................................................................19 2.3 Receiving transducer signal.......................................................................................20 2.3.1 Calculation of the transducer signal from the sound field...............................20 2.3.2 Received signal amplitude..............................................................................21 2.3.3 Measurement of reference signals..................................................................24 3 Ultrasonic Simulation......................................................................................................27 3.1 State of the art............................................................................................................27 3.2 Simulation approach..................................................................................................28 3.2.1 Sound field measurement based simulation...................................................28 3.2.2 Reference signal based simulation.................................................................30 3.3 Determination of the impulse response.....................................................................31 3.3.1 1D ray-trace algorithm....................................................................................31 3.3.2 2D ray-trace algorithm....................................................................................33 3.3.3 Complexity reduction – optimizations.............................................................35 4 Deconvolution – Determination of reflection parameters............................................38 4.1 State of the art............................................................................................................39 4.1.1 Decomposition techniques..............................................................................39 4.1.2 Deconvolution.................................................................................................41 4.2 Analytic signal investigations for deconvolution.........................................................42 4.3 Single reference pulse deconvolution........................................................................44 4.4 Multi-pulse deconvolution..........................................................................................47 4.4.1 Homogeneous multi-pulse deconvolution.......................................................48 4.4.2 Multi-pulse deconvolution with simulated GSP profile....................................49 5 Reconstruction.................................................................................................................50 5.1 State of the art............................................................................................................50 5.2 Reconstruction approach...........................................................................................51 5.3 Direct material parameter estimation.........................................................................52 5.3.1 Sound velocities and layer thickness..............................................................52 5.3.2 Density, elastic modules and acoustic attenuation.........................................54 5.4 Iterative material parameter determination of a single layer......................................56 5.5 Reconstruction of complex specimens......................................................................60 5.5.1 Material characterization of multiple layers ....................................................60 5.5.2 Iterative simulation parameter optimization with correlation...........................62 5.5.3 Pattern recognition reconstruction of specimens with known base structure. 66 6 Applications and results.................................................................................................71 6.1 Analysis of stacked components................................................................................71 6.2 Time-of-flight and material analysis...........................................................................74 7 Conclusions and perspectives.......................................................................................78 References.......................................................................................................................82 Figures.............................................................................................................................86 Tables...............................................................................................................................88 Appendix..........................................................................................................................89 Acknowledgments.........................................................................................................100 Danksagung...................................................................................................................101

Öffentliche Gebäude, ob nun Kaufhäuser oder Bibliotheken, sind aufgrund ihrer Größe, ihrer oft originellen Architektur und der Vielfalt ihres Angebotes tendenziell unübersichtliche Räume, die mithilfe von Leitsystemen und Grundrissplänen erschlossen werden müssen. Anders als in Kaufhäusern, in denen die Juwelier-Abteilung schon aus der Ferne leicht vom Damenmoden- oder Sportartikel-Bereich zu unterscheiden ist, umfasst das Angebot von Bibliotheken traditionell in erster Linie physisch recht gleichartige Medien, die den Kunden in langen Regalreihen dargeboten werden. Das Problem der Unübersichtlichkeit ergibt sich hier also naturgemäß in schärferer Form. Gedruckte Übersichtspläne, in denen die Verteilung der Medienbestände entsprechend der jeweiligen Ordnungsprinzipien schematisch dargestellt werden, sind in Bibliotheken gang und gäbe. Schon seit geraumer Zeit bieten Bibliotheken natürlich Übersichtspläne auch online an, die eine mehr oder weniger ausgeprägte Funktionsvielfalt aufweisen und im günstigsten Falle direkt an den Bibliothekskatalog angebunden sind, so dass der Regalstandort eines dort gefundenen Buches mit einem Klick angezeigt werden kann. Gewöhnlich sind solche Übersichtspläne und Standortanzeigen zweidimensional und verharren, auch wenn sie im virtuellen Raum des Internets angeboten werden, in der Sphäre der physisch greifbaren Objekte. Das heißt, sie machen sicht- und auffindbar, was im realen Raum tatsächlich einen Platz einnimmt: gedruckte Bücher oder andere physische Medien, betretbare Gebäudeteile, Einrichtungsgegenstände oder Orte, an denen Dienstleistungen von Personen erbracht werden.

In der heutigen Filmindustrie bietet das 3D-Design ein anerkanntes Mittel, um virtuelle Welten oder Charaktere zu erschaffen. Doch das 3D-Design dringt mittlerweile auch in andere Bereiche vor, so etwa der Medizin und der Architektur. Dabei bietet die virtuelle Rekonstruktion auch vielfältige Möglichkeiten für die Archäologie/Ägyptologie. Beispielsweise können von kleineren Objekten oder Papyri virtuelle 3D-Modelle erstellt werden. Der große Vorteil dabei ist, dass die Originale nicht beschädigt werden und mehrere Wissenschaftler zur gleichen Zeit an ein und demselben Objekt forschen können. Selbst für die Bauforschung dürfte das 3D-Design immer bedeutender werden. Gebäude, die sich heute nur in ihren Grundrissen erhalten haben, können mithilfe des 3D-Designs nahezu vollständig rekonstruiert werden. Nicht zu unterschätzen ist dabei auch die Wirkung, die virtuelle Rekonstruktionen von ägyptischen Tempeln, Gräbern, Gebäuden auf die Gesellschaft erzielen. Durch die 3DRekonstruktionen kann nicht nur Wissenschaftlern, sondern auch Interessierten ein anschaulicher Eindruck von der Lebenswelt des Alten Ägypten vermittelt werden. Bislang steht das 3D-Design allerdings in dem Ruf, besonders schwer erlernbar und sehr kostenintensiv zu sein. Doch gibt es neben einigen aufwendigen 3D-Design-Programmen auch nahezu kostenfreie Alternativen, die man sowohl privat wie beruflich nutzen kann. Diese Programme sind dabei sehr anwenderfreundlich gestaltet und relativ leicht zu erlernen. Ziel des Vortrages ist es, diese Programme und ihre Möglichkeiten für die Ägyptologie vorzustellen.

Zusammenfassung Der vorliegende Beitrag schlägt eine Auswahlmethode vor, die geeignete Verfahren zur kosteneffizienten Rekonstruktion geometrischer Daten von Baugruppen und Bauteilen aufzeigt. Dabei werden verschiedene objektbezogene Einflussfaktoren wie beispielsweise die Bauteilkomplexität, vorhandene Standardfeatures (z.B. genormte Gewindebohrungen) oder besondere Oberflächengeometrien berücksichtigt. Darüber hinaus werden verschiedene Techniken anhand der Kriterien zeitlicher Aufwand, technologischer Aufwands und erzielbarer Maßgenauigkeit quantitativ verglichen. Dadurch kann der Anwender einen erforderlichen Kompromiss zwischen kostenmäßigem Aufwand und erzielbarer Maßgenauigkeit abschätzen.