Nanotechnologie in der Schule - Prof. Dr. Thomas Wilhelm

6.2.2 Ätzelektronik
6.2 Spitzenpräparation
Im folgenden Kapitel sollen Arbeiten in Zusammenhang mit der bereits vorhandenen Ätz-
elektronik beschrieben werden. In der Funktion als wissenschaftliche Hilfskraft hat Jonas
Dittmann hier am Lehrstuhl eine Abschaltelektronik für den Ätzprozess gebaut. Diese
wurde im Rahmen dieser Zulassungsarbeit weiter modifiziert und in das Gehäuse integriert.
Beweggründe
Ziel der Ätzelektronik ist, den Ätzstrom zu dem Zeitpunkt, an dem der Draht unter seinem
Eigengewicht abreißt, zu unterbrechen, damit der Draht nicht weiter geätzt wird und somit
eine runde Spitze bekommt. Da der Draht während des Ätzprozesses immer dünner wird,
ändert sich dessen Widerstand R:
R = ρ · l
A
(6.1)
wobei ρ der spezifische Widerstand von Wolfram, l die Länge des Drahtes und A die Quer-
schnittfläche des Drahtes ist. Mit der allgemeinen Definition des elektrischen Widerstandes:
R = U
I
(6.2)
erkennt man, dass bei einer festen Spannung U der Strom abnehmen muss, wenn der
Widerstand größer wird. Dieser nimmt kontinuierlich zu, da im Zuge des Ätzprozesses
der Draht immer dünner wird und folglich die Querschnittfläche kleiner. Ebenso ist der
spezifische Widerstand ρ der Lauge deutlich größer als der spezifische Widerstand des
metallischen Drahtes. Zu dem Zeitpunkt, an dem der Draht reißt, ändert sich sprunghaft
der spezifische Widerstand des zu ätzenden Drahtes, da dieser seine Länge l verkürzt.
Genau in diesem Moment soll die Ätzeinrichtung abschalten.
6.2.3 Erklärung des Schaltplans
An dieser Stelle soll die Funktionsweise der elektrischen Schaltung erklärt werden. Den
passenden Schaltplan hierzu findet man im Anhang unter Abschnitt A.1.1 auf Seite 161.
Startet man den Ätzprozess über den Reset-Schalter am Flip-Flop, so schließt sich das
Relais. Über den 100 Ω Widerstand fließt der Strom ab. Parallel dazu greift man mittels
Differenzierglied die Änderung der Spannung, die an diesem Widerstand abfällt, ab. Diese
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