Traceable force calibration of micro electro mechanical systems In dieser Dissertation wird die Entwicklung einer modifizierten und verbesserten Version eines Kraft Weg Messsystems auf Basis der elektromechanischen Waage vorgestellt mit der Möglichkeit die gemessenen Kräfte im Bereich von 50 nN bis 1 mN künftig auf die elektrischen SI Einheiten zurückzuführen. Die Hauptmessmethode der Vorgängerversion des Systems war das elektromagnetische Prinzip der Kraftkompensation (EMFC) unter Verwendung der statischen und dynamischen Methoden der Kraftkonstantenkalibrierung. In dieser Studie wurde durch den Austausch des elektromagnetischen Aktuators und die Integration eines automatischen Lade Entladesystems eines bekannten Kalibriergewichts auf der Waage zur statischen Kalibrierung der elektromagnetischen Kraftkonstante im Vakuum die Unsicherheit des Absolutwerts der Kraftkonstante um den Faktor 1 5 reduziert. Außerdem wurde ein elektrostatischer Aktuator in Form eines Dreiplatten Differentialkondensators in das System integriert wodurch die dynamische Kalibrierung der elektromagnetischen Kraftkonstante deutlich verbessert werden konnte. Über und unter der Waage die die elektrisch geerdete bewegliche Platte darstellt wurden zwei flache Plattenelektroden mechanisch befestigt. Dieser Aktuator wurde mit vier verschiedenen Methoden kalibriert von denen drei statisch (Kompensation eines Referenzgewichts Messung eines Kapazitätsgradienten Kompensation einer elektromagnetischen Referenzkraft) und eine dynamisch (Messung eines induzierten Stroms) sind. Die Ergebnisse umfangreicher Messungen aller Methoden zeigen eine gute Übereinstimmung untereinander und mit den analytisch berechneten Werten. Im Rahmen der Studie wurden verschiedene Konzepte Regelungssysteme und Regelungen implementiert und schließlich teilweise zur Regelung der Mess und Kalibrierprozesse angepasst. Insbesondere wurden alle analogen hybriden analog digitalen und nur digitalen PID Regler getestet in das System integriert und die Ergebnisse verglichen. Basierend auf den Testergebnissen wurde ein Mikrocontroller für den Dauereinsatz ausgewählt der den Zeitaufwand für die Kalibrierung deutlich reduzierte und die Systemleistung verbesserte. Das System wurde verwendet um die Steifigkeit verschiedener Cantilever und MEMS auf der Grundlage der Kraft Weg Kurvenmessungen zu messen. Ein sehr weicher Cantilever mit einer Steifigkeit von weniger als 15 mN m wurde nach dem Kompensationsprinzip elektromagnetischer und elektrostatischer Kräfte gemessen die gesamte relative Unsicherheit der gemessenen Steifigkeit betrug 1 32 % bzw. 1 68 % (k = 2). Dies bestätigte die Möglichkeit den elektromagnetischen Aktor durch einen elektrostatischen zu ersetzen um Kräfte im Bereich von 50 nN bis 1 μN zu messen.