Practical trainings, student assistants and theses
Design of a flexible pressure swing adsorption (PSA) process (Id 251)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
As part of the Energiewende, the Institute for Fluid Dynamics at the Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) is adapting energy intensive processes for the production of chemicals to be supplied only with electricity from renewable resources.
Air separation is the source of two diatomic molecules key to a number of industrial processes, O2, and N2. Pressure Swing Adsorption (PSA) is a process capable of producing N2 for erratic use patterns, and thus, a possible candidate for flexible operation.
The objective of the thesis is to model in Aspen Plus/Aspen Adsorption a PSA process capable of operating with an intermittent energy supply, whether from renewable resources or from low priced electricity.
Tasks:
• Collect data on air separationunits using renewable energies and other flexible energy sources and its simulation.
• Design a dynamic PSA process.
• Adapt it for its operation with an intermittent energy supply.
• Assess the compatibility of the process with flexible water electrolysis, and ammonia synthesis (Haber-Bosch process).
• Evaluate its O2 generation potential.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Requirements
• Student of Chemical or Process Engineering, Energy Technology (Renewable Energy Systems), or similar.
• Experience with Aspen Plus, ChemCAD or similar
• High level of English.
Conditions
• 4-6 Months
• Starting as soon as possible
Online application
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Experimental study of multiphase flow in capillary pipe (Id 250)
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Multiphase flow (MF) is the simultaneous passage of a stream composed of two or more phases. The studies of the shape and behavior of MF are of extreme importance, for instance to design instruments to predict, monitor and control industrial processes. The goal of this project will be the experimental study of three-phase flows (air-oil-water) in a capillary pipe. The experiments will be performed using a high speed camera to identify the flow regime for different conditions.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: de Assis Dias, Felipe, Schleicher, Eckhard
Requirements
- studying natural science, engineering or related fields,
- familiar with Matlab® or similar tools,
- good writing and communication skills.
Conditions
3 – 6 months duration for each position
Online application
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Modbus/TCP-Kommunikation im TIA-Portal (Id 249)
Student practical training / Volunteer internship
Erstellung von SPS-Anwendersoftware.
Für die Kommunikation zwischen einer SPS und einem externen Messgerät sollen Softwarebausteine programmiert werden, die einen Verbindungsaufbau zum Gerät über eine Modbus/TCP-Verbindung realisieren und Daten abfragen und senden können.
Dafür ist die Implementierung des Übertragungsprotokolls sowie individueller Kommandos zu realisieren
(Programmierumgebung: SIEMENS TIA-Portal).
Institute: Department of Research Technology
Contact: Wagner, Nicole
Requirements
- Kenntnisse in SCL (Structured Control Language) oder C
- Grundkenntnisse Ethernet-Kommunikation
Conditions
- Bearbeitungszeit: ca. 4 Wochen
- Beginn: ab sofort
Online application
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Programmierung und Implementierung einer Ethernet-Schnittstelle für einen FPGA (Id 246)
Student practical training / Student Assistant / Compulsory internship / Volunteer internship
Zur Realisierung eines kontinuierlichen Messdatentransfers zu einem PC soll ein FPGA zum Einsatz kommen, der hierfür die kommerzielle Datenschnittstellen Ethernet (GbE) nutzen/realisieren soll. Vor dem integralen Einsatz des Chips im vorgesehenen Messsystem soll die benötigte Logik per Evaluierungsboard [1] im FPGA implementiert und die Performance über einen Datenempfangskernel (C++) eruiert werden.
[1] https://www.sinelec-tech.com/website/Expansion-modules.php?urlstring=eNortjI0sVIqKMpPKU0uic9MsTU0MlayBlwwUXcGzA
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Bieberle, André, Windisch, Dominic, Dr. Knodel, Oliver
Requirements
• Studium im naturwissenschaftlichen oder ingenieurswissenschaftlichen Bereich
• Erfahrung mit der Programmiersprache C++
• Optional: Erfahrung im Umgang von FPGAs oder CPLDs
• Optional: Erfahrung mit der Entwicklungsplattform Vivado oder ISE (Xilinx)
Conditions
• 4-6 Monate
• sofort durchführbar
Online application
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Erweiterung eines Experiments für kolloidale Systeme (Id 244)
Student practical training / Bachelor theses / Student Assistant
Die Abteilung Skalierungsphänomene am Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung betreibt eine Vielzahl an Experimentaufbauten zur Charakterisierung von niederskaligen Materialien. Für die Erweiterung und Kopplung vorhandener Experimente zur Beeinflussung kolloidaler Systeme mittels Laser soll vorerst ein Konzept entwickelt werden. Darauf aufbauend soll die Umsetzung der Experimenterweiterung erfolgen. Diese Arbeit kann bei Interesse auch erweitert werden, beispielsweise für eine Bachelorarbeit.
Arbeitsaufgaben sind:
- Entwicklung eines Konzeptes
- Anpassung der vorhandenen Konstruktion
- Implementierung, Aufbau und Test der Experimenterweiterung
Department: Transport Phenomena in Nanostructures
Contact: Zscharschuch, Jens
Requirements
- Grundlagen in der 3D-Konstruktion (vorzugsweise Creo)
- Grundkenntnisse Laseroptik
- Grundkenntnisse Elektrotechnik
- Studium des Maschinenwesens
Conditions
- Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
- Beginn: ab sofort
Online application
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Inbetriebnahme und Testphase eines Hochtemperaturofens (Id 242)
Student practical training / Bachelor theses / Student Assistant
In der Abteilung Skalierungsphänomene am Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung werden Materialien für Hochtemperaturanwendungen, z.B. für die Solarthermie, entwickelt und erforscht. Dafür soll ein neuer Hochtemperaturofen eingesetzt werden. Zur Vorbereitung der Experimente soll die Inbetriebnahme des Ofens vorgenommen, sowie verschiedene Heizregime an ausgewählten Materialien getestet werden. Diese Arbeit kann bei Interesse auch erweitert werden, beispielsweise für eine Bachelorarbeit.
Arbeitsaufgaben sind:
- Inbetriebnahme des Hochtemperaturofens
- Test von Heizregimen
- Stabilitätstests an ausgewählten Materialien
Department: Nanocomposite Materials
Contact: Zscharschuch, Jens
Requirements
- Interesse und Freude an experimenteller wissenschaftlicher Arbeit
- Studium der Werkstoffwissenschaften, Chemie oder Physik
Conditions
- Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
- Beginn: ab sofort
Online application
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Materialien für Solarkraftwerke (Id 241)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Turmkraftwerke stellen die neueste Generation von Anlagen zur solarthermischen Elektroenergieerzeugung dar. Extrem konzentriertes Sonnenlicht wird dabei auf einen zentralen Absorber gerichtet, der die Wärme auf eine Wärmeträgerflüssigkeit überträgt (s. Foto). Zur Erhöhung des Wirkungsgrades von Turmkraftwerken soll die Arbeitstemperatur von derzeit maximal 550°C deutlich erhöht werden. Dafür sollen werkstoffwissenschaftliche Lösungen weiter verfolgt werden, die im Rahmen eines EU-RISE-Projektes entwickelt wurden.
Als Themen für Graduierungsarbeit werden
i) die Optimierung von optischen und elektrischen Schichteigenschaften
ii) die Verbesserung der Schichthaftung auf Hochleistungslegierungen und
iii) die Komplettierung eines neuen Schichtsystems angeboten.
Zur Charakterisierung der untersuchten Materialien stehen modernste in situ und ex situ Analysemethoden zur Verfügung.
Department: Nanocomposite Materials
Contact: Dr. Krause, Matthias
Requirements
1. Studium der Werkstoffwissenschaften, Physik oder Chemie mit überdurchschnittlichen Leistungen (Notendurchschnitt ≤ 2.0)
2. Interesse und Freude an experimenteller wissenschaftlicher Arbeit
3. Grundkenntnisse in Programmierung und sicherer Umgang mit Büro- und wissenschaftlicher Software
4. Fachkundige Englischsprachkenntnisse
Conditions
Beginn: 1.10.2019, internationale Forschungsumgebung, ortsübliche Aufwandsentschädigung
Online application
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Development of control with regulation concepts and sensors for inline-fluid separation system (Id 239)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Inline fluid separators separate fluids of different density within a flow channel by centrifugal forces. This is investigated in our group of multiphase flow of air / water mixtures. The separation quality is to be improved by an advanced sensor and control and regulation concept. To this end, image data from wire-mesh sensors upstream and a ECT sensor downstream are to be processed quickly as an input for control based system. To solve this task, which is embedded in a larger EU project, we offer the following cooperation possibilities and topics:
- Development and validation of a control concept (implementation of the controller structure in MATLAB / SIMULINK, software tests)
- Participation in the further development and testing of imaging sensors for multiphase flows
- Tasks in image processing and image data analysis
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Sahovic, Benjamin, Schleicher, Eckhard
Requirements
Electrical engineer student, preferably with a bachelor degree
Skilled in MATLAB/SIMULINK
Good written and verbal communication skills
For control system development key concepts to know/learn:
- Feedback principles (Disturbance attenuation, command signal following, robustness and shaping of behavior)
- System modelling (mathematical representation about the system)
- Dynamic Behavior (equilibrium points, stability, limit cycles)
- Linear systems (approximation of nonlinear systems by a linear one)
- Transfer Function (input/output relation for a linear time invariant system)
- PID controller (Basic properties of proportional-integral-derivative controller)
For image processing:
- Relevant experience with image processing toolbox from MATLAB
- Working knowledge of various image and video standards
- Experience in morphological image processing, filtering, segmentation
- Calculating and implementing signal processing algorithms
Conditions
3 - 6 months duration for each position
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Halogen element (F, Cl, Br, and I) content and distribution in natural and synthetic sphalerite – a SIMS study (Id 236)
Master theses / Diploma theses
Due to crystallochemical considerations, sphalerite (ZnS) as a typical sulfide mineral should not contain high contents of the halogen elements fluorine, chlorine, bromine and iodine. Current research findings proved at least for chlorine and bromine elevated contents up to 1000 µg*g-1 (Cl) and x0 µg*g-1 (Br). If it appears that the halogen elements are built into the lattice and not in fluid- and mineral inclusions we will be able to draw conclusions about the chemical as well as physicochemical parameters of the ore-forming fluids.
Using the Super-SIMS setup we could prove that all halogens are detactable in natural sphalerites.
The aim of the thesis is to analyse and compare these natural sphalerites by normal SIMS. Additionally halogen-rich synthetic sphalerites will be analysed.
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
• You study geosciences, material's sciences or chemistry
• You are interested in mineralogical or analytical problems
• You are interested in modern analytical techniques
• You show initiative and good teamwork skills
Conditions
Start immediately
project period in accordance withe respective study regulations (est. 6 month)
Links:
Online application
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Evaluation of the HDF5 file format for measurement data archiving at Dresdyn (Id 235)
Student practical training / Bachelor theses / Compulsory internship / Volunteer internship
At the Institute of Fluid Dynamics, Dresdyn will be a new large-scale experiment built up. The measurement data from several PLCs and Microcontrollers are captured and must be archived. Due to high incoming data rates a perfomant software is necessary for writing the archive data.
The task includes the following topics:
- Investigation of the HDF5 file format (structure, performance, parallel processing)
- Specification and optimization of a data storage structure for continuous data streams
- Creation of libraries for use in the logging system as well as in non-time critical evaluation
Institute: Department of Research Technology
Contact: Wagner, Nicole, Meyer, Markus
Requirements
- Advanced knowledge in C ++
- Basic knowledge of Linux
Conditions
- Duration: 3-5 months
- Start: now
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Untersuchung konvektionsgetriebener Beeinflussung des Erstarrungsgefüges von Leichtmetalllegierungen (Id 234)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Die Gefügeeigenschaftsbeziehungen fordern für Konstruktionswerkstoffe zumeist ein möglichst feines, homogenes und isotrop belastbares Erstarrungsgefüge. Für Aluminiumgusslegierungen wird dies durch Zusätze von Veredelungs- und Kornfeinungsmitteln erreicht. Diese Zusätze verursachen Kosten, sind problematisch bezüglich Recycling sowie dem Umweltschutz und haben weitestgehend keinen positiven Einfluss auf intermetallische Verbindungen. Es besteht daher der Wunsch, ohne Zusätze ein feines und homogenes Erstarrungsgefüge einstellen zu können. Ein probates Mittel ist der Einsatz von elektromagnetischen Feldern. Diese sind für Leichtmetallschmelzen zur kontaktlosen Erzeugung einer Strömung mit nachweislich positiven Effekten geeignet. Dabei sind die Auswirkungen auf die Morphologie von intermetallischen Verbindungen kaum erforscht.
Ziel ist es, mit Hilfe von elektromagnetisch erzeugter Konvektion die Kristallisationsmorphologie von intermetallischen Phasen zu verändern und gleichzeitig Kornfeinungsmittel ganz oder teilweise zu substituieren. Für die wissenschaftliche Bewertung der Aluminium-Gussbolzen ist eine qualitative und quantitative Gefügecharakterisierung notwendig. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Metallurgie von Aluminiumlegierungen kennenzulernen und den Erstarrungsverlauf an Hand von Temperaturverläufen zu studieren. Grundlage für die Arbeit ist es, sich in die Thematik des elektromagnetischen Rührens von Metallen und deren Auswirkung auf das Gefüge einzuarbeiten. Des Weiteren wird eine selbständige Arbeitsweise bei der Gefügeanalyse erwartet. Es sollte Interesse an Erstarrungsvorgängen und der damit einhergehenden Gefügeausbildung bestehen.
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Dr. Räbiger, Dirk, Willers, Bernd
Requirements
Die Ausschreibung richtet sich an Studentinnen und Studenten der Fachrichtung Werkstoffwissenschaft, Giessereiwesen, Urformtechnik, ...
Conditions
Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: Variabel nach Interesse und Themenauswahl
Bewerbung mit Lebenslauf und Zeugnissen
Vergütung nach hausinternen Vergütungsregeln
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Entwicklung, Aufbau und Funktionsnachweis eines Ultraschallwellenleiters zur Bestimmung der Durchflussgeschwindigkeit in Chloridsalzschmelzen bei 800 °C (Id 233)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Aufgrund der sich aus der Energiewende ergebenden Anforderungen für das Stromnetz besteht die wissenschaftliche Erfordernis, innovative Systeme zur Speicherung und effizienten Nutzung fluktuierend bereitgestellter Energiemengen zu entwickeln. An der TU Dresden, Professur für Wasserstoff- und Kernenergietechnik wird im Rahmen des Projektes SYNKOPE-flex ein System zur Speicherung und zum Transport von Wärme mittels Salzschmelzen weiterentwickelt, wie es beispielsweise in solarthermischen Kraftwerken (CSP) Anwendung finden kann. Dazu wird zur Untersuchung des Wärmespeicherverhaltens von Chloridsalzschmelzen sowie der Material-Schmelze-Interaktion, insbesondere der Korrosion in Strömungen ein Versuchsstand errichtet.
Im Rahmen einer studentischen Arbeit soll für ein Durchfluss-Messsystem ein Ultraschall-Wellenleiter entwickelt werden, welcher die Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeiten in Chloridsalzschmelzen ermöglicht. Dazu sollen am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR) verschiedene Werkstoffe für einen Ultraschall-Wellenleiter getestet und auf deren Eigenschaften in Salzschmelzen hin charakterisiert werden. Nach Abschluss der Werkstoffanalyse wird ein Demonstrator des Wellenleiters gefertigt und ein Machbarkeitsnachweis erbracht. Die Arbeiten und Versuche erfolgen am Standort des HZDR in Rossendorf nahe Dresden.
Schwerpunkte:
• Literaturrecherche zu Durchflussmessverfahren und Bewertung hinsichtlich des Einsatzes in Hochtemperatur-Chloridsalzschmelzen.
• Auswahl eines Wellenleitermaterials hinsichtlich akustischer, chemischer und thermischer Eignung
• Systematische Materialuntersuchung und Auswertung der Sensorwerkstoffe
• Nutzung der Versuchsergebnisse zur Entwicklung eines Demonstrator-Messsystems mit Funktionsnachweis
• Dokumentation der Ergebnisse
Department: Magnetohydrodynamics
Contact: Dr. Räbiger, Dirk
Requirements
Studenten/Studentinnen im Bereich Werkstofftechnik, Elektrotechnik und Maschinenbau bevorzugt
Interesse an experimenteller Arbeit
Strukturierte, selbstständige Arbeitsweise
Conditions
Beginn: ab sofort
Bearbeitungszeit: 4-6 Monate
Bewerbung mit Lebenslauf und Zeugnissen
Vergütung nach hausinternen Vergütungsregeln
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3D chemical imaging inside materials (Id 230)
Master theses
2-dimensional imaging of surfaces is the preferred method to analyse the microstructure of rocks for industrial and academic research. The main advantages of 2D imaging are the high resolution and the possibility to analyse the chemical and mineral composition of surfaces. 3D imaging of mineral phases inside a material is also possible using tomographic techniques although the resolution is often lower than surface techniques and no elemental information can be derived. A new energy detector capable of identifying the elements inside rocks is being tested. The student will use the new detector to identify chemical elements and mineral phases inside samples in order to develop new analytical techniques to answer questions important to research and to industry.
Different cases studies are possible:
Project 1: Gold and galena are very dense minerals with similar spatial distribution in porphyritic deposits, which makes them indistinguishable using normal CT. The goal is to optimize the scanning conditions, using the new detector, to identify the valuable gold particles. These particles will be characterized using 3D imaging to estimate the potential value of the deposit and to help defining the mining and mineral processing strategy. Important 3D characteristics include mineral association (pirite/ chalcopyrite/ quartz), particle size distribution. 3D results will be compared to 2D mineral liberation analysis. Due to the small size of gold particles calibration using larger particles may be required.
Project 2: Tin and gold are important technological components of electronic devices (e.g. up to 3 g of Sn in each iphone). To meet their increasing demand mining lower grade deposits and recycling obsolete electronics are necessary. Common to mining and recycling are the steps of grading the elemental content of either rocks or scrap so that the material can be sorted and processed efficiently. A radiographic technique using the new detector will be tested to grade the content of tin and gold. The project aims to determine the suitability of the technique for larger scale application by optimizing the experimental conditions and assessing the spatial resolution, particle size limits, sample environment effect (rock vs scrap), and other factors. Ultimately, the concentration of other minor elements (Bi, Ag, Pb, In) may be detectable, which could be good or could interfere with the measurement of Au and Sn.
Project 3: Rare earth elements, fundamental to HiTec applications, are usually mined as a mixture of lanthanides present in a mixture of primary and secondary minerals, such as xenotime (YPO4), monazite (CePO4) as well as parasite (Ca(Ce,La)2(CO3)3F2) or bastnaesite (Ce(CO3)F). The presence of some lanthanides and their relative abundance, especially the economic extremely important ratio of HREE (Y + Gd - Lu) to LREE (La - Gd) can vary significantly even within the same deposit depending on the ore formation mechanism. This work aims to define the principal analytical parameters necessary to estimate the LREE/HREE value in a sample with other minerals with similar densities present.
Most experimental work is similar to all projects
- Preparation of calibration samples with known properties to evaluate the resolution of the technique.
- Optimization of scanning conditions to maximize resolution and contrast between phases.
- Characterize the 3D mineralogical properties of a material using 3D image processing techniques.
- Correlate 3D chemical imaging to 2D SEM imaging, XRD and XRF to compare and validate the new technique.
Expected learning outcomes
– Hands on experience with CT and 3D image processing techniques
– Knowledge of laboratory procedures and analytical techniques used in raw materials research and industry
– Experience developing analytical methods
– Work in an international collaboration project
Institute: Helmholtz Institute Freiberg for Resource Technology
Contact: Dr. da Assuncao Godinho, Jose Ricardo, Dr. Renno, Axel
Requirements
This project is part of a collaboration between UoG, HIF and industry so that collaboration with a partner's research activities is desirable.
Requirements:
- Good spoken and written English
- Enthusiasm for experimental and analytical laboratory work
- Creativity and desire to do new things
- Studying a subject related to Earth or materials sciences
Conditions
- Start anytime
- Indicate the prefered topic in your application
Links:
Online application
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Direct numerical simulation of aerosol deposition in turbulent flows (Id 228)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Compulsory internship
The institute of fluids dynamics has been developing various numerical tools for the prediction of particle transport in flows. A distinguished feature of the institute lies in the deposition and resuspension of solid particles in turbulent flows. In many industrial and natural processes, the deposition of solid particles is of significant importance. A typical example includes for instance the deposition and the resuspension of microplastic particles in rivers. Our previous experimental and numerical studies showed that the deposition of particles is considerably increased in a turbulent flow evolving over a rough wall surface. Within the frame of a 6-month internship, a model will be developed to randomly generate realistic three-dimensional terrains (height maps). The objective of the internship will be to study the effect of randomness in the generated terrains on the particle deposition rate. The flow simulations will be performed using direct numerical simulations.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Lecrivain, Gregory
Requirements
• Student with above average marks
• good programing skills
• good written and oral communication skills in English, German language is an asset (free classes are available on site)
Conditions
• 6-month internship
• Interest in multiphase flow phenomenas and in applied mathematics
Online application
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Process intensification of multiphase reactors (Id 227)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Multiphase reactors are widely used in the chemical industry. Especially, trickle bed reactors are advantageous, due to the high residence time, which compensate low diffusion rates. Examples are hydrogenations, aminations or oxidation of glucose.
Recently, a new multiphase reactor was developed to intensify the mass transfer by the superposition of rotation an inclination. To investigate the innovative reactor concept a modelling approach for the space-time-yield is necessary.
In the framework of a student thesis a reactor-particle model will be investigated via simulation studies. Additionally, further model improvements will be considered as the incorporation of heat balances. The simulations have to be executed in the MATLAB environment.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Timaeus, Robert
Requirements
Studies in chemical engineering, process engineering or similar fields
Online application
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Synthesis and characterization of isotope specific 'in-house standards' for the analysis of light and medium-heavy trace elements in natural minerals by secondary ion mass spectrometry (SIMS) and electron probe microanalysis (EPMA) (Id 222)
Master theses / Diploma theses
Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is a microanalytical method with a very good lateral and depth resolution combined with excellent limits of detection as well as a weak degree of destruction.
However, the method is very matrix sensitive and requires matrix adapted reference materials. Actually, there are no certified reference materials available for mineralogical studies. Therefore most SIMS labs use so-called ‘in-house’ standards.
The concentration of trace elements in minerals is of great economic importance as a quality parameter for raw materials. On the other hand, it bears very valuable genetic mineralogical information.
In collaboration with an industrial partner we will use the new method "energy-filter for ion implantation" as a tool for the production of matrix-matched reference materials (RMs) with a homogeneous trace element distribution in all three dimensions. These RMs will be used for SIMS and EPMA purposes.
The thesis project has the following aims:
• Determination of implantation possibilities for selected elements over the complete range of densities of naturally minerals using the available filters
• Calculation of the implantation parameters
• Experimental test of these parameters on selected minerals
• Test of the implantation by means of SIMS and EPMA
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
• You study physics, material's sciences or engineering
• You are interested in mineralogical or analytical problems
• You are interested in modern analytical techniques
• You show initiative and good teamwork skills
Conditions
Start immediately
project period in accordance withe respective study regulations (est. 6 month)
Links:
Online application
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Synthesis and characterization of isotope specific 'in-house standards' for the analysis of trace elements in natural quartz (SiO2) by secondary ion mass spectrometry (SIMS) and electron probe microanalysis (EPMA) (Id 221)
Master theses / Diploma theses
Secondary Ion Mass Spectrometry (SIMS) is a microanalytical method with a very good lateral and depth resolution combined with excellent limits of detection as well as a weak degree of destruction.
However, the method is very matrix sensitive and requires matrix adapted reference materials. Actually there are no certified reference materials available for mineralogical studies. Therefore most SIMS labs use so-called ‘in-house ’ standards.
The concentration of trace elements in natural quartzes is a very important quality parameter for the usage of these minerals as a raw material. On the other hand it bears very valuable genetic mineralogical information.
In collaboration with an industrial partner we will use the new method "energy-filter for ion implantation" as a tool for the production of matrix-matched reference materials (RMs) with a homogeneous trace element distribution in all three dimensions. These RMs will be used for SIMS and EPMA purposes.
The thesis project has the following aims:
• Determination of the implantable set of elements by using the available filters
• Calculation of the implantation parameters
• Experimental test of these parameters with selected combinations element – concentration – implantation depth
• Test of the implantation by means of SIMS and EPMA
Department: Analytics
Contact: Dr. Renno, Axel
Requirements
• You study physics, material's sciences or engineering
• You are interested in mineralogical or analytical problems
• You are interested in modern analytical techniques
• You show initiative and good teamwork skills
Conditions
Start immediately
project period in accordance withe respective study regulations (est. 6 month)
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Image processing to determine the size and velocity distribution of drops in annular flows (Id 217)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
The modelling of disperse two-phase flows in Computational Fluid Dynamics is the subject of a current research project of the Institute of Fluid Dynamics at the HZDR. To validate these numerical methods, image data were obtained from experiments on horizontal droplet flows of air and water (refer to Figure).
For the comparison with the simulation the image data is to be automatically evaluated with regard to size and speed distributions.
Existing program libraries (ImageJ/Fiji, SciKit-Image) are to be used for this purpose.
To support this work we are searching for student assistant. The candidate will be responsible for the following tasks:
• literature study on noise filtering and edge detection techniques
• preprocessing of image data (background subtraction, normalisation, noise filtering)
• edge detection and determination of drop size / velocity
• binning and averaging to calculate distribution functions
• validation of the method by means of image data of particles of known size
• documentation of the results
Requirements of the respective university can be accounted for after consultation.
Department: Computational Fluid Dynamics
Contact: Porombka, Paul
Requirements
• interest in fluid mechanics , especially multiphase flows
• good command of a programming/scripting language (preferably Python)
• ideally experienced in the field of image processing
Conditions
• duration: 4-6 months
• start date: as of now
• compensation for expenses
Online application
Please apply online: english / german
Entwicklung einer Handsteuerung für Kondensatorladegeräte (Id 216)
Student practical training
Die Handsteuerung eines Kondensatorladegerätes soll modernisiert werden. Das Kondensatorladegerät wird zur Untersuchung von Materialeigenschaften verwendet und erzeugt hohe Spannungen für das Laden von Kondensatoren.
Die Entwicklung der Handsteuerung beinhaltet unter anderem folgende Themen:
- Hardwareentwicklung (Schaltungsentwurf)
- Spezifikation/Recherche von Gehäuse-Optionen
- Softwareentwicklung (Mikrocontroller, Ansteuerung Display)
Institute: Department of Research Technology
Contact: Winkler, Nick, Wagner, Nicole
Requirements
- Grundkenntnisse Elektrotechnik
- Grundkenntnisse C
Online application
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Beiträge zur Weiterentwicklung der ultraschnelle Röntgencomputertomografie (Id 212)
School practical training / Master theses / Diploma theses
Die im Institut für Fluiddynamik am HZDR entwickelte Ultraschnelle Röntgencomputertomografie wird bei der Beforschung von Strömungsvorgängen auf einer Vielzahl von Themengebieten als berührungsloses, bildgebendes Messverfahren genutzt. Dabei wird mit Hilfe eines freien Elektronenstrahls, der durch Magnetfelder im Vakuum geführt wird, eine um das Messobjekt rotierende Röntgenstrahlungsquelle erzeugt. Aus den vom Detektor synchron aufgenommenen Projektionsdatensätzen werden 2D-Schnittbildsequenzen der Schwächungsverteilung im Messobjekt mit hoher räumlicher und sehr hoher zeitlicher Auflösung generiert. In den letzten Jahren wurden die bestehenden ROFEX-Scanner stetig verbessert. Gleichwohl besteht Entwicklungspotential im Bereich des Monitorings der Röntgenquellposition, d.h. des Fokuspunkts des Elektronenstrahls, da dieser sehr empfindlich auf Störeinflüsse, wie zum Beispiel parasitäre Magnetfelder, reagiert. Schlussendlich wäre eine aktive, dynamische Nachjustage des Elektronenstrahls das Entwicklungsziel.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen zunächst Konzepte für ein in-situ Strahlbahnmonitoring entwickelt und bewertet werden. Für das erfolgversprechendste Konzept soll ein Realisierungsvorschlag bis hin zur Auslegung notwendiger Komponenten erarbeitet werden. Ein praktischer Test ist wünschenswert, wenn in der Zeit möglich.
Teilaufgaben:
• Theoretische Entwicklung der Monitoring-Konzepte / Literaturstudium
• Grundsätzliche Berechnungen; evtl. Simulationen
• Aufbau eines Demonstrators bzw. Test am ROFEX-Scanner
Infos zu ROFEX-Scanner: https://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=30242&pNid=0
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Barthel, Frank
Requirements
• Studium der Elektrotechnik/Physik/Maschinenbau
• Strukturierte, selbstständige Arbeitsweise
• Technische Kreativität und Gestaltungswille
• Fundierte Kenntnisse in Automatisierung und Konstruktion
Online application
Please apply online: english / german
Beiträge zu innovativen Konzepten für die ultraschnelle Röntgencomputertomografie (Id 211)
Student practical training / Master theses / Diploma theses
Die im Institut für Fluiddynamik am HZDR entwickelte Ultraschnelle Röntgencomputertomografie wird bei der Beforschung von Strömungsvorgängen auf einer Vielzahl von Themengebieten als berührungsloses, bildgebendes Messverfahren genutzt. Dabei werden aus Projektionsdatensätzen 2D-Schnittbildsequenzen mit hoher räumlicher und sehr hoher zeitlicher Auflösung generiert. In den letzten Jahren wurden die bestehenden ROFEX-Scanner stetig verbessert. Gleichwohl besteht ein hohes Entwicklungspotenzial im Bereich der Röntgenstrahlungserzeugung.
Im Rahmen dieser Arbeit sollen Schlüsselexperimente auf dem Gebiet der schnell gepulsten Röntgenstrahlungserzeugung geplant und durchgeführt werden.
Teilaufgaben:
• Literaturstudium zu gesteuerter bzw. provozierter Feldemission
• Grundsätzliche Berechnungen; evtl. Simulationen
• Aufbau eines Demonstrators und Experimente zur getakteten Erzeugung von Röntgenstrahlung
Infos zu ROFEX-Scanner: https://www.hzdr.de/db/Cms?pOid=30242&pNid=0
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Barthel, Frank
Requirements
• Studium der Elektrotechnik/Physik/Maschinenbau
• Strukturierte, selbstständige Arbeitsweise
• Technische Kreativität und Gestaltungswille
• Konstruktionsfähigkeiten
Online application
Please apply online: english / german
Looking for treasures inside rocks: from 2D to 3D (Id 204)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
2-dimensional imaging of surfaces is the preferred method to analyse the microstructure of rocks for industrial and academic research. The main advantages of 2D imaging are the high resolution and the possibility to analyse the chemical and phase composition of surfaces. However, it is inaccurate to extrapolate bulk quantitative information from the inside of a rock based on just looking at its surface.
This project aims to develop the first experimental procedures to correlate quantitative 3D imaging (computed tomography, CT) with high resolution chemical 2D imaging (e.g. electron microscopy, SEM / MLA, and spectroscopy). You will gain hands on experience on these techniques and sample preparation. You are expected to develop the experimental workflow and to optimize the image analysis to achieve the best correlation between 2D and 3D imaging. This correlation will allow you to identify the valuable minerals and their 3D properties inside rocks from mining sites and ore processing plants.
Department: Analytics
Contact: Dr. da Assuncao Godinho, Jose Ricardo, Dr. Renno, Axel
Requirements
- Student of geology, mineralogy, material sciences or related areas
- Good spoken and written English
- Enthusiasm for experimental lab. work
- Creativity and desire to do new things
Conditions
- start any time
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Smart actuation system for flow following µAUV particles for industrial process environments (Id 175)
Master theses / Diploma theses / Compulsory internship
Smart flow following sensor particles are used for acquisition of spatially distributed process parameters in industrial processes, such as biogas digesters, waste water treatment basins or bioreactors. The aim of the work is the development of an actuator concept for sensor µAUV-particles for the automatic adjustment of buoyancy (buoyancy) and for buoyancy maneuvers under the condition of small size, minimum energy consumption and high reliability. For this, alternative physical and chemical mechanisms should be considered based on the existing electromechanical solution. There are suitable variants to implement and test. Furthermore, the development of sensor intelligence for the actuators in the sensor particles is an essential part of the task. The developed concepts have to be validated experimentally.
We cordially invite you to an on-site conversation to introduce the topic and to agree on further details. Do not hesitate to contact us, because the way is worth it for you.
What can you expect:
In our department, we offer you an attractive work environment to expand your personal and professional skills. The insight into the diverse R&D projects of the department in the areas of sensor and measuring technology as well as energy and process engineering (among others) and the excellent technical equipment of the laboratories offer optimal conditions for this. The possibility of close contact with competent experienced colleagues plays a central role. As part of student work, we have pursued the approach of structured supervision and associated constructive feedback. This includes regular meetings with your supervisor and intermediate presentations in the form of informal "workshop reports" in the extended audience of interested individuals of the department in order to optimally support you in the successful completion of your project. Furthermore, we are open to support outstanding candidates in their continuing academic qualification, such as in doctoral scholarships or in current or upcoming R&D projects.
Subject-related task spectrum:
• Establishment of the scientific and technical principles of mechanical, physical and chemical principles of action for embedded, actuating components
• Concept development for actuators for taring of sensor particles
• Development of sensor intelligence for situation-dependent, automatic buoyancy, for buoyancy maneuvers and for recovery
• Selection, purchase/ composition and comparison of solution variants
• Minimization of size and energy consumption
• Increased reliability when used in particle-loaded biological substrates
• Development of firmware taking into account existing function routines based on an embedded system with 32-bit data structure (e.g. STM32)
• Conception and realization of suitable test scenarios
• Characterization and comparison of implemented variants with regard to accuracy of taring and reliability in long-term use
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Reinecke, Sebastian
Requirements
• Studies in electrical engineering, mechatronics, mechanical engineering and similar engineering courses
• Experience in design and (micro) actuator systems
• Experience in programming microcontrollers for embedded systems (e.g. STM32)
• Experience in control electronics for microdrives and board design for embedded systems
• Fundamentals of (micro) actuator systems, movement of rigid bodies, measurement uncertainties, digital signal processing
• Data analysis optionally in Matlab, Octave or C / C ++
• Independent, self-responsible working method
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Entwicklung eines digitalen Lock-in-Verstärkers auf FPGA-Basis (Id 166)
Student practical training
Das Prinzip des Lock-In-Verstärkers erlaubt es empfindliche Messgeräte zu realisieren. Im vorliegenden Projekt soll die Umsetzung auf Basis digitaler Signalverarbeitung im FPGA erfolgen. Dabei sollen u.a. Erfahrungen bezüglich erreichbarer Performance und des nötigen Implementierungsaufwandes gewonnen werden.
Institute: Department of Research Technology
Contact: Lange, Bert
Requirements
- Studium der Elektrotechnik oder Informatik
- Interesse an digitaler Signalverarbeitung
- Grundkenntnisse im Einsatz von FPGAs
- Grundkenntnisse VHDL erforderlich
Online application
Please apply online: english / german
Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern aus tomographischen Bilddaten mittels Kreuzkorrelation (Id 164)
Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Am Institut für Fluiddynamik am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf sind zahlreiche Messverfahren für die Untersuchung von Mehrphasenströmungen entwickelt worden. Eines davon ist die ultraschnelle Elektronenstrahl-Röntgen-Computertomographie, welche mit Aufnahmeraten von bis zu 8000 Bildern pro Sekunde eine dedizierte Aufklärung von Strömungsstrukturen erlaubt. Aufgrund der quasi simultanen Aufnahme von Bilddaten aus zwei Messebenen ergibt sich zudem die Möglichkeit, axiale Geschwindigkeiten zu bestimmen, wofür üblicherweise Kreuzkorrelationsverfahren verwendet werden. Im Rahmen dieser Arbeit sollen die Möglichkeiten dieser Methodik in Hinblick auf die Bestimmung von Geschwindigkeitsfeldern in verschiedenen Strömungsszenarienn analysiert werden.
Folgende Teilaufgaben sind zu lösen:
• Studie zu verschiedenen Varianten der Kreuzkorrelation
• Simulation verschiedener Szenarien und Bewertung der Genauigkeit
• Übertragung der Ergebnisse auf reale Messungen
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Dr. Bieberle, Martina
Requirements
• Studium der Informatik, Mathematik oder einer Ingenieurwissenschaft
• Interesse an Messverfahren und Datenanalyse
• Selbständiges Arbeiten
Conditions
Bearbeitungszeit 4 bis 6 Monate
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Untersuchungen zur Steigerung der Energieeffizienz von Belüftungselementen für die Anwendung in der biologischen Abwasserreinigung (Id 154)
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses / Student Assistant
Die biologische Abwasserbehandlung leistet einen wesentlichen Beitrag zum Erhalt der Gewässerqualität. Im kommunalen Bereich entfällt ein großer Anteil des Gesamtenergiebedarfs auf die Kläranlagen. In diesen Anlagen wird oft mehr als 50 % der elektrischen Energie für den Eintrag von Luft in Belebungsbecken benötigt, in denen Mikroorganismen die im Abwasser enthaltenen Nährstoffe unter Verbrauch von Sauerstoff zersetzen.
Nach aktuellem Stand der Technik wird die Luft durch Belüftungselemente wie Membran- oder Keramikbelüfter eingetragen. Ein Teil der für den Lufteintrag benötigten Energie wird entweder für die Dehnung der schlitzförmigen Öffnungen der Membranen oder zur Überwindung des Strömungswiderstandes in der Keramikwand aufgewendet.
Neue Konzepte sollen diesen Energiebedarf reduzieren und für einen optimierten Sauerstoffeintrag in das Belebungsbecken sorgen.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Herrmann-Heber, Robert
Requirements
• Studium im Bereich Verfahrenstechnik, Chemie-Ingenieurwesen und ähnlichen Ingenieurstudiengängen
• Freude am experimentellen Arbeiten
Conditions
• 4-6 Monate
• Ab September/Oktober
Online application
Please apply online: english / german
Student assistant at the DeltaX School Lab (Id 95)
Student Assistant
Das Schülerlabor DeltaX macht die Forschung am Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf für Schülerinnen und Schüler erlebbar. Für ihre Betreuung und Unterstützung beim Experimentieren suchen wir Studierende, die Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften, Forschung und Technik haben. Bewerben Sie sich als studentische Hilfskraft im Schülerlabor DeltaX und werden Sie Teil eines jungen und aufgeschlossenen Teams.
Das Schülerlabor DeltaX bietet Schulklassen Experimentiertage zu den Themen:
- „Licht und Farbe“ (Klassen 5-10)
- „Magnetismus und Materialforschung“ (ab Klasse 10)
- „Radioaktivität und Strahlung“ (ab Klasse 9)
- NEU ab dem SJ 2019/2020 - Biologie und Chemie (ab Klasse 10)
Department: Communication & Media Relations
Contact: Dr. Streller, Matthias, Gneist, Nadja
Requirements
- Studium eines naturwissenschaftlichen Faches
- Verbleibende Studiendauer mind. 2 Semester
- Freude an der Vermittlung von Naturwissenschaften und Forschung
- Gute bis sehr gute Noten
Conditions
- 5 - 10 h / Woche an ganzen Wochentagen
- Beginn der Einstellung nach Vereinbarung
Links:
Online application
Please apply online: english / german
Untersuchung des Einflusses von Regularisierungsmethoden auf Bildrekonstruktionsalgorithmen (Id 57)
Student practical training / Bachelor theses / Master theses / Diploma theses
Bei der tomographische Bildrekonstruktion muss ein diskretes inverses Problem gelöst werden, wofür algebraische Methoden wie zum Beispiel ART und CG-Verfahren verwendet werden können. Dabei spielt die Regularisierung, die den Einfluss von Diskretisierungsfehler und Messdatenrauschen auf die Lösung beschränkt, eine entscheidende Rolle. Deren Einfluss auf die Bildrekonstruktion von Röntgen- und Gamma-CT-Messdaten soll untersucht werden. Dazu sind folgende Teilaufgaben zu lösen:
• Implementierung verschiedener Regularisierungsmethoden
• Anwendung der Programme auf Messdaten
• Parameterstudien um die Regularisierungsmethoden für die Messdatensätze zu optimieren.
Department: Experimental Thermal Fluid Dynamics
Contact: Wagner, Michael, Dr. Bieberle, Martina
Requirements
• Programmierkenntnisse in MATLAB
• Grundkenntnisse zur numerischen Behandlung linearer Gleichungssysteme
Links:
