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Die elektrische Impedanztomographie (EIT) ist eine strahlungs- und zerstörungsfreie Methode zur Bestimmung des Leitfähigkeitsfeldes eines Objekts. Über gitterförmig an der Oberfläche angebrachte Elektroden wird ein schwacher elektrischer Strom durch das Objekt geleitet, während die Verteilung des elektrischen Potenzials an der Oberfläche gemessen wird. Aus diesen Messungen lässt sich in einem Rekonstruktionsschritt das dreidimensionale Leitfähigkeitsfeld ableiten. Da keine Strahlung verwendet wird und keine Sensoren ins Objekt eingebracht werden müssen, findet EIT sowohl in der medizinischen als auch in der industriellen Bildgebung Anwendung. Besonders geeignet ist das Verfahren zur Beobachtung und Kontrolle von Zweiphasen-Rohrströmungen, die unter extremen Bedingungen wie hohen Drücken, Temperaturen und Fließgeschwindigkeiten auftreten, da das Messvolumen nicht instrumentiert werden muss.
Ziel des Projekts „ROBINIE“ ist es, mithilfe der EIT die Strömungen in Kühlwasserleitungen von Kraftwerken zu untersuchen. Je nach Betriebszustand können dort verschiedene Strömungszustände von Dampf und Wasser auftreten, die Rückschlüsse auf den Betriebszustand des Kraftwerks ermöglichen. Um diese Zustände präzise zu erfassen, wollen wir die nächste Generation der elektrotomografischen Bildgebung entwickeln, die eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung bietet.
Ein zentrales Problem ist die Rekonstruktion des Leitfähigkeitsfeldes, da es sich um ein schlecht gestelltes Problem handelt, für das keine eindeutige mathematische Lösung existiert. Im Rahmen des Projekts werden zwei Ansätze verfolgt: Ein algorithmischer Ansatz, der mithilfe von Regularisierungstechniken eine Lösung des Randwertproblems liefert, sowie ein Ansatz auf Basis einer vortrainierten Künstlichen Intelligenz, die ein plausibles Leitfähigkeitsfeld vorschlägt.
Dieses Projekt wird gefördert durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF).
Wenn Sie als Doktorand eine verantwortungsvolle Rolle bei der Erforschung dieses neuen Verfahrens übernehmen möchten, dann bewerben Sie sich jetzt und bringen Sie Ihr Fachwissen in unser Team ein!
Ihre aussagekräftige Bewerbung oder Fragen senden Sie bitte mit dem Betreff „ROBINIE“ an: Dr. Achim Sack, mss-recruitment@fau.de
Ihre Bewerbung muss enthalten: Lebenslauf, Zeugnisse und ein Motivationsschreiben, in dem Sie Ihre Interessen, Ihren Forschungshintergrund sowie Ihre Eignung für die ausgeschriebene Position darlegen.
Aufgaben
- Fundierte Auseinandersetzung mit dem zugrunde liegenden mathematischen Problem der EIT.
- Untersuchung und Vergleich verschiedener Ansätze zur Lösung, einschließlich analytischer Methoden und maschinellen Lernens.
- Entwurf eines Algorithmus zur Rekonstruktion von volumetrischen Daten auf Basis der EIT-Messungen.
- Umsetzung des Rekonstruktionsalgorithmus in C++ oder einer vergleichbaren Programmiersprache sowie anschließende Validierung der Ergebnisse.
- Entwicklung einer Softwareschnittstelle zum bestehenden Messsystem, um eine Echtzeit-Bildgebung zu ermöglichen.
Profil
- Abgeschlossenes Masterstudium in Physik, Mathematik, Ingenieurwissenschaften oder einem vergleichbaren Fachbereich.
- Erfahrung in der Entwicklung von Algorithmen, insbesondere in der Bildrekonstruktion und -analyse, mit Programmiersprachen wie Python, Matlab oder C++.
- Gute Kenntnisse der physikalischen Prinzipien und Technologien der elektrischen Impedanztomographie (EIT) sowie Erfahrung in der Modellierung elektrischer Eigenschaften.
- Ausgeprägte Fähigkeit zur Lösung komplexer Probleme und zur klaren, prägnanten und gut dokumentierten Präsentation von Lösungsansätzen.
- Kenntnisse von EIT-spezifischen Softwaretools wie EIDORS, GREIT oder FEMM sind von Vorteil.
Wir bieten
- Vollständig finanzierte Doktorandenstelle
- Entfaltungsmöglichkeiten bei der Umsetzung neuer Ideen
- Flexible Arbeitszeiten
- Barrierefreies Bürogebäude
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