gemeinsam einzigartig

14-2021-IMT Promotion zum Thema: Entwicklung und Erprobung parallelisierbarer CMOS-ASIC-Chips für NMR
Absolventen der Fachrichtung Mikrosystemtechnik, Mechatronik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektronik oder Physik

Organisationseinheit

Institut für Mikrostrukturtechnik (IMT)

Tätigkeitsbeschreibung

Im Rahmen des ERC Synergy Grant HiSCORE werden Sie Entwürfe und Konzepte von parallelisierbaren CMOS-ASIC-Chips für gemischte Signale zur Anwendung mit massiv parallel geschalteten NMR Detektionsketten entwickeln und experimentell erproben. Der ASIC-Chip ersetzt das übliche NMR Spektrometer, in dem er Radiofrequenzpulse generiert und verstärkt, Gradientenspulen ein- und ausschaltet, aufgenommene schwache Radiofrequenzsignale verstärkt, filtert und digitalisiert. Der Spektrometerblock muss im Magnetfeld einwandfrei funktionieren. Im Sinne eines Software-Defined-Radio-Prinzips sollen die von Ihnen entwickelten CMOS-ASICs Instruktionen sowie ein Master-Clocksignal an jeden einzelnen Spektrometerblock verteilen können und phasengenau die Datenströme der einzelnen Spektrometersignale zusammenfügen (z. B. mittels Time Division Multiple-xing).

Im Anschluss an die grundlegende Entwicklung und Erprobung soll das Chipdesign in einem geeigneten Halbleiterservice (MPW) hergestellt werden. Daraufhin wird ein ASIC-Array mit den Detektoren verbunden und getestet. Zu diesem Zweck müssen geeignete Leiterplatten präpariert und bestückt werden. Als Ziel soll ein Array mit 144 Spulen, jeweils mit 2 Radiofrequenzkanälen und einer Gradientenspule, von dem ASIC-Array angetrieben werden. Ihr Design werden Sie mit den anderen HiSCORE Teammitgliedern abstimmen und ggf. anpassen.

Zu Beginn Ihrer Arbeit fokussieren Sie sich auf den Entwurf der Einzelspektrometer-Schaltung und auf ein geeignetes Kommunikationskonzept (Steuerung des Spektrometers, Taktsignal, Digitaloutput der Free-Induction-Decay). Am Ende des ersten Jahres soll ein erstes Tapeout stattfinden, mit mindestens 16 Spektrometerkanälen, ein diskretes Multiplexing der Datenströme sowie ein PCB mit genügend RF- und Gradientanschlüssen. Zur Signalakquisition werden Sie einen FPGA-basierten Demultiplexer programmieren. Danach soll ein Re-Design, und sofern notwendig, auch ein Multiplexingblock konzipiert und realisiert werden. Dazu soll die willkürliche Ansteuerung der 16 Kanäle ermöglicht und demonstriert werden. Als Abschluss soll ein System mit 144 Kanälen umgesetzt werden.
Die Ergebnisse Ihrer Arbeiten werden Sie in internationalen Fachzeitschriften publizieren und ggf. auf internationalen Konferenzen präsentieren. Darüber hinaus unterstützen Sie uns bei der Vorbereitung und Durchführung verschiedener Lehrveranstaltungen und bei der Betreuung von Abschlussarbeiten von Studierenden.

Eintrittstermin

01.09.2021

Persönliche Qualifikation

  • Wir erwarten ein abgeschlossenes Hochschulstudium (Diplom(Uni)/Master) der Fachrichtung Mikrosystemtechnik, Mechatronik, Maschinenbau, Elektrotechnik, Elektronik oder Physik
  • Sie verfügen über Kenntnisse auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik (Mikrofertigung), NMR Detektion und Radiofrequenzkomponenten
  • Von Vorteil sind Kenntnisse im CMOS-Entwurf von analogen und digitalen Schaltungen und
  • Erfahrungen im Einsatz von Simulationswerkzeugen wie ADS oder Matlab sowie von Bruker NMR-Software wie Topspin

Vertragsdauer

3 Jahre

Bewerbungsfrist bis

30.06.2021

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Fachliche Auskünfte erteilt Ihnen gerne Herr Dr. Mazin Jouda, e-mail: mazin.jouda@kit.edu, Telefon 0721 608-22746.

Bitte bewerben Sie sich online über den unten stehenden Button für die Ausschreibungsnummer 14-2021-IMT.

Ausschreibungsnummer: 14-2021-IMT

Bei gleicher Eignung werden anerkannt schwerbehinderte Menschen bevorzugt berücksichtigt.

Kontakt

Bei allgemeinen Fragen zur Bewerbung:
Personalservice (PSE) - Personalbetreuung
Frau Gätcke
Telefon: +49 721 608-25010,

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen