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Innovationen im Mittelstand : Low -Tech-Unternehmen in Zulieferketten – das Beispiel der Kunststoff verarbeitenden Industrie
(2005)
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Michael Handke
- Die Arbeit ist Teil der konzeptionellen Vorbereitung einer Dissertation zum Thema Innovationsfinanzierung im Mittelstand. Sie stellt gleichzeitig die Grundlage einer explorativen Erhebung zur Innovationstätigkeit und Finanzierungsproblematik Kunststoff verarbeitender Unternehmen der südlichen Westpfalz dar, welche im Sommer 2004 durchgeführt wurde. Innovationspolitische Diskussionen konzentrieren sich in Deutschland fast ausschließlich auf so genannte High Tech-Industrien. Unter Verwendung von Indikatoren zur Messung des Personal- und des Investitionsaufwandes in Forschungs- und Entwicklungsabteilungen, der Kooperationshäufigkeit zwischen Forschungseinrichtungen und Unternehmen oder Patentanmeldungen werden Branchen hinsichtlich Innovativität und nachhaltiger Förderwürdigkeit bewertet. Aufgrund fehlender alternativer Indikatoren zur Innovationstätigkeit in Unternehmen werden weite Teile des Mittelstandes ausgeblendet. Regionen, in denen sich traditionelle Branchen konzentrieren, werden für die dynamische Entwicklung der Volkswirtschaft als weniger bedeutend eingestuft. So liegen beispielsweise die FuE-Aufwendungen der Kunststoff verarbeitenden Industrie unter dem Durchschnitt des verarbeitenden Gewerbes. Sie ist eine typische Zulieferindustrie. Über Interaktionen mit Zulieferern und Kunden erschließen sich Kunststoff verarbeitende Unternehmen wichtige Innovationsimpulse. Mit praktischen Kompetenzen generiert sie einen Mehrwert an technologischem Fortschritt für eine Vielzahl vor- und nachgelagerter Industriezweige. Die Beziehungen der Kunststoffverarbeiter zu ihren Kunden sind stark projektbezogen. Es dominieren inkrementelle Innovationen. Die Struktur der Branche unterliegt daher einem stetigen Wandel. Erfolgreiche lohnfertigende Zulieferer werden zu System-Zulieferern oder bringen eigene Produkte auf den Markt. Die statistische Erfassung der Innovationsleistungen der Branche wird durch ihre Zuliefer-Rolle zusätzlich erschwert. Auch die Ableitung des tatsächlichen Innovationsaufwandes kann nicht ohne weiteres erfolgen. Es bedarf eines angepassten Innovationsverständnisses. Ziel der Arbeit ist es, ein Verständnis für die Innovationsleistungen einer mittelständisch geprägten, in Wertschöpfungsketten eingebetteten Low Tech Branche zu entwickeln. Es sollen Ansatzpunkte für eine Klassifikation der Innovationsaktivitäten und aufwendungen erarbeitet werden. Nach einer kurzen Diskussion der Unzweckmäßigkeit einer einseitigen Verwendung FuE-basierter Indikatoren werden im dritten Kapitel für die Kunststoff verarbeitenden Industrie Aspekte branchenspezifischer Innovationsprozesse ermittelt und klassifiziert. Die Entwicklung von Produkt-, Werkstoff- und Werkzeugkonzepten durch Kunststoff verarbeitende Unternehmen werden als zentrale Innovationsaktivitäten der Branche herausgearbeitet. Das letzte Kapitel dient der Diskussion der zu erwartenden Risiken und Investitionsaufwendungen dieser Entwicklungsleistungen. Mögliche Finanzierungsformen werden abgeleitet.
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Techniken zur Nutzungsanalyse und internen Kostenverrechnung für Bibliothekskonsortien
(2003)
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Rainer B. Fladung
- Elektronische Informationsressourcen, wie beispielsweise elektronische Zeitschriften und Datenbanken, gewannen in den letzten Jahren zunehmend an Bedeutung im Feld der akademischen Literaturversorgung. Mit diesem Trend einhergehend konnten Veränderungen der Bezugspraxis bei Bibliotheken einerseits und neue Preis- und Geschäftsmodelle bei Verlagen andererseits beobachtet werden. Neben der bequemeren Nutzbarkeit für die Leser bietet das neue Medium auch neue Formen des Kostencontrollings und der Optimierung für die Abnehmer. Dieser Workshop soll sich mit der Frage der Kostenrechnung und -verteilung für Konsortien für elektronische Informationsressourcen insbesondere eJournals beschäftigen. Dabei werden die neuen Möglichkeiten der Nutzungsmessung besonders berücksichtigt. Neben den theoretischen Ansätzen werden auch konkrete Beispielrechnungen durchgeführt und die Praktikabilität für die Umsetzung in der Praxis im besonderen Maße diskutiert.
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Videobasierte Klassifikation von Eiskristallen unter Verwendung eines 3D Geometriemodells
(2003)
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Ralph Kuhnert
- Die Arbeitsgruppe für Chemie und Physik der Atmosphäre am Institut für Meteorologie und Geophysik der Johann Wolfgang Goethe-Universität Frankfurt befasst sich unter anderem mit der Entwicklung einer Continous Flow Diffusion Chamber zur Erfassung und Klassifikation von CCN und IN. Diese Partikel besitzen eine Größe im Mikrometerbereich und sind somit nicht leicht zu erfassen und zu unterscheiden. Bei vergleichbaren Versuchen beschränkte sich bisher die automatische Auswertung auf die Anzahl der Partikel. Es gibt noch kein Verfahren, welches eine Klassifikation in CCN und IN videobasiert vornehmen kann. Es lag ebenfalls kein reales Bildmaterial vor, welches zu Testzwecken für die Klassifikation geeignet gewesen wäre. Basierend auf den physikalischen und meteorologischen Grundlagen wurde mittels Raytracing ein künstlicher Bilddatensatz mit kleinen Eiskristallen und Wassertröpfchen unter verschiedenen Betrachtungsverhältnissen erstellt. Anhand dieses Bilddatensatzes wurde dann ein Verfahren zur Klassifikation entwickelt und prototypisch implementiert, welches dies mittels Methoden aus der graphischen Datenverarbeitung und durch Berechnung der Momente vornimmt. Es war notwendig, Verfahren aus der Kameratechnik zu betrachten, die später in der realen Anwendung mit sehr kurzzeitiger Belichtung, geeigneter Optik und hochauflösender CCD-Kamera detaillierte Bilder von Objekten in der Größe von einigen 10µm liefern können.
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Gleichgewichte auf Überschussmärkten : Theorie und Anwendbarkeit auf die Regelenergiezone der RWE
(2003)
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Thomas Rupp
- Diese Version entspricht im wesentlichen der begutachteten Version bis auf die Kürzung von Satz 3.3.1 um einen für den Rest unbedeutenden Teil. Das Ziel folgender Arbeit ist es, mit einem intuitiven Ansatz eine spezielle Wettbewerbsform zweier interagierender Märkte zu modellieren und anschließend zu analysieren. Abschließend werden die theoretischen Ergebnisse mit den Beobachtungen an einem existierenden Markt - dem deutschen Energiemarkt - verglichen. In dieser behandelten Wettbewerbsform wird ein nicht lagerbares Gut an zwei aneinander gekoppelten Märkten gehandelt. Während Handel und Preisfindung am ersten Markt den üblichen Gepflogenheiten folgen, müssen alle Teilnehmer sämtliche Güter, welche nicht unmittelbar nach Lieferung verbraucht werden, am zweiten Marktplatz (dem Überschussmarkt) gegen ein gewisses Entgelt zur Verfügung stellen. Alle Teilnehmer, welche nicht genügend Güter am ersten Markt geordert haben, werden auf dem Überschussmarkt zu einem gewissen Preis mit der noch benötigten Menge versorgt. Einem Marketmaker auf dem zweiten Marktplatz fällt die Aufgabe zu, einen Preis festzustellen, zu dem diejenigen entschädigt werden, welche ihre Überschüsse zur Verfügung stellen müssen bzw. den diejenigen zu bezahlen haben, deren Gütermangel ausgeglichen wird. Weiterhin stellt dieser sicher, dass zu jedem Zeitpunkt genügend Güter vorhanden sind, so dass der Bedarf aller Teilnehmer zu jedem Zeitpunkt sichergestellt ist. Ziel ist es nun herauszufinden, welche gewinnmaximierenden Einkaufsstrategien die Marktteilnehmer verfolgen sollten und welche Konsequenzen sich daraus auf den deutschen Energiemarkt ableiten lassen.
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Die Untersuchung von LT-GaAs submm-Quellen für radioastronomische Anwendungen mit Hilfe ortsaufgelöster Nahfeld-Anregung
(2005)
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Frank Siebe
- Aufgebautes Zwei-Farben Lasersystem: Das für diese Arbeit aufgebaute Zwei-Farben Lasersystem erfüllt im Hinblick auf Abstimmbarkeit wie auch auf die erreichbare Ausgangsleistung die für diese Arbeit gesetzten Ziele. Für weiterführende Experimente muss allerdings berücksichtigt werden, dass für eine Steigerung der Ausgangsleistung, wie auch eine weiterführende Stabilisierung weitere Untersuchungen nötig sind, bei denen aber das jetzige System als Grundlage dienen kann und die mit ihm gewonnenen Erkenntnisse berücksichtigt werden müssen. Auch die verwendete Nahfeld-Beleuchtung erfüllt vor allem mit der automatischen Steuerung verknüpft wertvolle Dienst bei der Charakterisierung der untersuchen LT-GaAs Photomischer. Dieses System ist allerdings nicht geeignet, als direkter Entwurf für das endgültige System des SOFIA- oder ALMA-Projektes anzusehen, was auch nie seine Aufgabe war. Numerische Simulation: Die in dieser Arbeit vorgestellte numerische Simulation des DC-Stromverhaltens stellt einen guten Ansatz dar, die Effekte, die durch eine inhomogene Beleuchtung der Photomischer bedingt durch die verwendete Glasfaser entstehen, quantitativ und qualitativ zu erfassen und sie mit realen Photomischern und den durchgeführten Messungen in Verbindung zu bringen. Durchgeführte Nahfeld-Messungen: Die in dieser Arbeit vorgestellten automatischen Nahfeld-Messungen über einen 1D- und 2D-Bereich ermöglichen mit Hilfe des aufgebauten Lasersystems die in dieser Arbeit untersuchten LT-GaAs Photomischer in ihrem Verhalten zu untersuchen, wie es auch möglich ist, ein vollständiges Kennlinien-Feld aufzunehmen.
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Unterhaltungen über die National-Ökonomie, worinn die Grundsätze dieser Wissenschaft vertraulich erklärt werden
(1820)
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Jane Marcet
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Die Rolle der löslichen Guanylatzyklase in der Signaltransduktion durch Superoxidanionradikale
(2005)
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Oliver Wingerter
- Im kardiovaskulären System ist die lösliche Guanylatzyklase (soluble guanylyl cyclase, sGC) ein Schlüsselenzym der •NO/cGMP-Signaltransduktion. Stickstoffmonoxid (•NO) aktiviert durch direkte Anbindung an das Häm-Eisen die Produktion von zyklischem 3’,5’-Guanosinmonophosphat (cGMP). In glatten Muskelzellen führt ein erhöhter cGMP-Spiegel zur Aktivierung von cGMP-abhängigen Proteinkinasen (cGK) und letztendlich zur Vaso-dilatation. Superoxidanionradikale (•O2-) sind an der Entstehung und Progression von Herz-Kreis¬lauferkrankungen beteiligt. Im vaskulären Gewebe stellt •O2- einen Gegenspieler zum •NO dar. So führt eine vermehrte Produktion von •O2- zu einer eingeschränkten Bioverfügbarkeit von •NO (•O2- + •NO -> ONOO-) (Ohara et al., 1993a). Im Rahmen dieser Arbeit sollte aufgeklärt werden, ob bei einer vaskulären Störung des •NO-Systems die Funktion der sGC durch •O2- auch direkt betroffen ist. Damit könnte dem Superoxid eine weit größere biologische Bedeutung zukommen als bisher angenommen, nämlich die Funktion als Signaltransduktionsmolekül mit der sGC als definiertem Rezeptor und Effektor. Die sGC-Aktivitätsuntersuchungen mit gereinigter sGC zeigten eine konzentrationsab¬hängige Hemmung der basalen und der YC-1- (100 µM) stimulierten (•NO-unabhängigen) sGC-Aktivität durch das •O2--generierende System Xanthinoxidase/Hypoxanthin (XO/HX) (IC50 (basal) = 0,0031 vs. IC50 (YC-1) = 0,022 mU/ml). Die Aufhebung dieser Hemmung durch Superoxiddismutase (SOD, 100 U/ml) deutete auf eine spezifische und schnell-reversible Hemmung der sGC-Aktivität durch •O2- hin. Die in-vitro gezeigte Hemmung der sGC-Aktivität durch •O2- konnte auch in-vivo nach¬gewiesen werden. Die Produktion von •O2- in kultivierten glatten Muskelzellen der Rattenaorta (VSMC) konnte mit Elektronenspinresonanz (ESR) und Lucigenin-abhängiger Chemilumineszenz gezeigt werden. Dabei wurde mit ESR eine ca. 5-fache Steigerung der basalen •O2--Produktion mit dem intrazellulären Redoxcycler Dimethoxynaphtochinon (DMNQ, 10 µM) beobachtet. Auch die Aktivierung membranständiger NADPH-Oxidasen durch die physiologischen Aktivatoren Angiotensin II (Ang II, 100 nM) und platelet-derived growth factor (PDGF, 50 ng/ml) führten zu einer ca. 2-fach gesteigerten •O2--Produktion. Die Hemmung der cGMP-Produktion durch •O2- in kultivierten VSMC konnte in-vivo mittels Enzym-Immuno-Assays (cGMP-EIA) [YC-1 (100µM) = 100 % vs. YC-1 + DMNQ (10 µM) = 21 % vs. YC-1 + PDGF (50 ng/ml) = 76,6 %] nachgewiesen werden. Zusätzlich wurde die Auswirkung von •O2- auf die cGMP-abhängige Signaltransduktion mit Immu¬noblotting (Western-Blot) von phosphoryliertem Vasodilator-stimulierten Phosphoprotein (VASP, vasodilator-stimulated phosphoprotein) gezeigt. Intrazelluläre •O2--Produktion durch Redoxcycling (DMNQ, 10 µM) reduzierte die YC-1-stimulierte Phosphorylierung von VASP um 44,4 %. In weiteren Untersuchungen sollte der molekulare Mechanismus der schnell-reversiblen Hemmung der sGC durch •O2- auf Ebene der sGC aufgeklärt werden. Dabei wies die direkte Detektion von Sulfinyl-Radikalen auf eine Oxidation von Proteinthiolen durch •O2- hin. Der spezifische Austausch von Cysteinen der sGC mittels Punktmutation und die Expression der sGC-Mutanten in COS1-Zellen zeigte, dass Thiol-Gruppen der sGC mit •O2- interagieren. Dabei stellte sich heraus, dass die sGC-Mutanten a1/b1C541S und a1C238S/b1 viel sensitiver auf •O2- (XO 3 mU/ml) reagieren als die Wildtyp-sGC (WTa1/WTb1 = -62 % vs. WTa1C238S/WTb1 = -93,7 % vs. WTa1/b1C541S = -90,2 %). Um zu untersuchen, ob das Häm-Eisen der sGC an der Aktivitätshemmung durch •O2- beteiligt ist, wurde einerseits das Häm entfernt (Tween 20), andererseits das Häm-Fe2+ zum Häm-Fe3+ oxidiert (NS2028). Beide Behandlungen führten zu einer weitgehend YC-1-insen¬sitiven sGC. Die mit Protoporphyrin IX (PIX) aktivierte Häm-freie sGC und die mit HMR3448 aktivierte Häm-oxidierte sGC wurden durch XO/HX wesentlich weniger potent gehemmt als die YC-1-sensitive sGC. Dieser Befund deutet auf eine Beteiligung des Häm-Eisens bei der Aktivitätshemmung der sGC durch •O2- hin. Die in dieser Arbeit gezeigte direkte und schnell-reversible Hemmung der sGC-Aktivität durch •O2- weist der löslichen Guanylatzyklase eine neue biologische Funktion zu. Die sGC könnte als Rezeptor- und Effektorenzym die Signaltransduktion des Signalmoleküls •O2- vermitteln.
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Umgang mit illegalen Drogen in "bürgerlichen" Milieus : eine Analyse unterschiedlicher Konsummuster und Kontrollmechanismen von Cannabis-, Kokain- und "Ecstasy"-Konsumenten
(1997)
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Bernd Werse
- Seit Mitte der 60er Jahre diesen Jahrhunderts hat sich in Europa und Nordamerika vor allem unter Jugendlichen und jungen Erwachsenen der Konsum von gesetzlich verbotenen Substanzen ausgebreitet. Ungefähr gleichzeitig setzte sowohl in den Massenmedien als auch in professionellen Kreisen eine heftige Diskussion über dieses Phänomen ein, die bis heute andauert, was nicht nur auf die fraglos nach wie vor aktuelle Problematik von Sucht bzw. Abhängigkeit insbesondere bezüglich Heroin, sondern auch auf die ständigen Veränderungen in den Konsumentenszenen wie auch die vielfältigen Aktivitäten im Bereich der Drogenpolitik zurückzuführen ist. Diese erhielt auch stets Nahrung von der wissenschaftlichen Diskussion, die sich seit Mitte der 80er Jahre vereinzelt auch mit „Nicht-Junkie-" Kreisen beschäftigt, welche den Konsum von Cannabis, Kokain, Designer-Drogen, Halluzinogenen und teilweise auch Heroin in einen „normalen" Alltag integriert haben, wobei bezüglich Deutschland meines Wissens noch keine umfangreicheren qualitativen Studien für diesen Bereich existieren. Dabei ist von Bedeutung, daß nach Schätzungen, teilweise aus quantitativen Erhebungen abgeleitet (großangelegte repräsentative Umfragen liegen nicht vor und könnten allein schon wegen der Illegalität keine seriösen Ergebnisse liefern), bei den meisten, wenn nicht gar bei allen genannten „Szene-Drogen" die überwiegende Mehrheit der Konsumenten (auch der Gewohnheitskonsumenten), zu diesen „integrierten" oder auch „kontrollierten" Gebrauchern zu zählen ist. Diese Vermutung steht im Gegensatz zur lange Jahre von den Vertretern der offiziellen Drogenpolitik und dem Großteil der Medien verbreiteten Meinung, daß jeglicher Konsum der durch das Betäubungsmittelgesetz illegalisierten Substanzen zu Sucht und sozialer Verelendung führe. Weiterhin werden die Verbote für bestimmte Substanzen oft so begründet, daß diese Drogen „kulturfremd" seien und deshalb keine historisch gewachsenen, konsumregulierenden Sitten und Gebräuche bezüglich des Konsums existieren wie z.B. bei Alkohol, Tabak und Kaffee. Daher ist es natürlich interessant zu erfahren, welcher Art die Mechanismen sind, die, der obigen Auffassung widersprechend, ein alltagsintegriertes Konsumverhalten auch bei illegalen Drogen ermöglichen, bzw. inwiefern sie den Kontrollmustern für die legalen Drogen ähnlich sind. Dabei muß selbstverständlich stets hervorgehoben werden, welche Drogen konsumiert werden, da einerseits zwar alle diese Substanzen den illegalen Status mit den entsprechenden alltagspraktischen Konsequenzen gemeinsam haben, aber doch erhebliche Unterschiede existieren in der jeweiligen Wirkungsweise und -intensität (pharmakologisch wie subjektiv), der Gefahr von Überdosierung und körperlichen oder geistigen Schädigungen sowie subkulturellen Zuschreibungen und Einbindungen. Für diese Arbeit habe ich qualitative Interviews mit dreizehn Personen durchgeführt, die allesamt mit mehreren verschiedenen illegalen Drogen Erfahrungen vorweisen können, wobei allerdings zum Teil deutliche Unterschiede bezüglich der Konsumfrequenzen, -mengen und vor allem auch der präferierten Drogen vorliegen. Dabei werde ich, unter Einbeziehung des Konzeptes von drug, set and setting, einerseits Beispiele für die Verschiedenheit von möglichen Konsummustern aufzeigen, gleichzeitig aber versuchen, gerade in bezug auf Funktionen und informelle Kontrollen des Konsums unterschiedlicher Drogen, Gemeinsamkeiten aufzuzeigen.
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Numerische Untersuchung der spannungsangetriebenen Schmelzsegregation mit Anwendung auf einen Plume unter einem Mittel-Ozeanischen-Rücken
(2005)
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Kristian Müller
- In dieser Arbeit wird die erstmals von Stevenson et al. (89, GRL) beschriebene spannungsangetriebene Schmelzsegregation, die Kanalisierungsinstabilität, numerisch mit Hilfe des 2D Finite-Differenzen-Codes FDCON (Schmeling, 00, Kluwer) untersucht. Diese Untersuchung stellt eine Weiterführung der numerischen Experimente von Richardson et al. (96, JGR) und Hall et al. (00, GRL) dar, so dass die Erforschung der Kanalisierungsinstabilität erweitert wird um den Aspekt ihres Verhaltens bezüglich eines äußeren Spannungsfeldes bei verschiedenen initialen Porositätsverteilungen, der Untersuchung der Kanalisierungsinstabilität bei großen Dehnungen und der damit verbundenen Analyse der entstehenden Strukturen, des Einflusses des Auftriebs auf die Ausbildung von Kanalnetzwerken und um die abschließende Prüfung, ob durch ein durch die Kanalisierungsinstabilität ausgebildetes Kanalnetzwerk die Möglichkeit besteht, Schmelze zu einem MOR zu fokussieren. Die Kanalbildung wird derzeit von Holtzman et al. (03, G3) (Hochdruckexperimente an synthetischem Olivin+MORB), Spiegelman et al. (03, G3) (theoretische Untersuchung der Kanalisierungsinstabilität) und Rabinowicz et al. (04, JGR) (numerische Simulation und theoretische Betrachtung der Kanalisierungsinstabilität) intensiv untersucht, die Fokussierung der Schmelze behandeln Sparks et al. (94, Academic Press), Hall et al. (03, G3) sowie Kühn (05, in-press). Viskositätsunterschiede in einer schmelzgefüllten porösen Matrix verursachen bei deren Deformation einen Druckgradienten, welcher die Schmelze in Richtung der maximalen Hauptspannung anreichert und zur Ausbildung von Kanälen, welche eine inhomogene Schmelzverteilung aufweisen, führt. Die Wachstumsrate Alpha dieser Kanäle weist zur Wellenzahl k eine Proportionalität von Alpha ~ ak^2/(1+bk^2) auf. Dieser Zusammenhang hat zur Folge, dass sich ab einer bestimmten Wellenzahl alle Schmelzverteilungen größerer Wellenzahl gleich verstärken. Bei anhaltender Dehnung kann beobachtet werden, dass die ausgebildeten Kanäle an den verarmten Kanalstellen auseinander gerissen werden. Nachfolgend verbinden sich die hierdurch entstandenen Schmelzlinsen unter der Bildung von en-echelon arrays wieder, wodurch sich wiederum ein langer, in etwa um 45° ausgelenkter (linksdrehendes Koordinatensystem, mit 0° gleich der Vertikalen) Kanal bildet. Diese Beobachtungen fanden unter der Bedingung, dass kein Auftrieb zwischen Schmelze und Matrix existiert, statt. Wird dieser Auftrieb hinzugefügt, so ist erkennbar, dass eine Kombination zwischen den die Kanalisierungsinstabilität und den Auftrieb bestimmenden Parametern existiert, bei der sich Solitonen ausbilden. Diese Solitonen folgen bei ihrem schnelleren Aufstieg dem Verlauf der schmelzgefüllten Kanäle und passieren dabei, ohne ihre Form zu verändern, andere kleine Solitonen, die ihren Weg kreuzen. Die durchschnittliche Aufstiegsgeschwindigkeit der Solitonen entspricht einem Vielfachen der Aufstiegsgeschwindigkeit der Schmelze aufgrund von Segregation. Weiterhin deckt sich die Solitonaufstiegsgeschwindigkeit mit der von Schmeling angegebenen. Bisher konnte in die Theorie für trockene (wasserfreie) Medien kein frühzeitiger Abfall der Wachstumsrate bei großen Wellenzahlen implementiert werden. Lediglich unter dem Gesichtspunkt der Diffusion von Wasser zwischen der Matrix und der Schmelze und des erweichenden Effekts von Wasser konnte bei einer spezifischen Wellenzahl eine maximale Wachstumsrate gefunden werden (Hall et al., 2000, GRL). Der Versuch der Anwendung der bisher erzielten Ergebnisse auf die Interaktion eines aufsteigenden Plumes mit einer spreizenden Kruste erbrachte keine direkte Fokussierung der Schmelze zum MOR hin. Die Spannungsverteilung dieser Experimente zeigt, dass der Plumestamm aufgrund eines defokussierenden Kanalnetzwerks im Stamm sowie eines nahezu vertikal verlaufenden Kanalnetzwerks am Rand des Plumestammes von einer Zone erhöhter Schmelzkonzentration ummantelt sein könnte. In dieser Ummantelung steigt die Schmelze dann in vertikal verlaufenden Kanälen auf, wobei sie in den hier vorgestellten Experimenten (Plumekopfausdehnung ~150 km) in einer Entfernung von ~100 km zum MOR auf die Lithosphärenunterseite (Tiefe ~50 km) treffen würde. Aufgrund der Lithosphärenstruktur (Wurzel-t-Gesetz) könnte die Schmelze an der schrägen Lithosphärenunterseite zum MOR hin strömen (Sparks et al., 94, Academic Press sowie Hall et al., 03 G3). Diese Prozesse (Kanalisierungsinstabilität (Stevenson et al., 89, GRL), Entlangströmen der Schmelze an der Lithosphärenunterseite (Sparks et al., 94, Academic Press sowie Hall et al., 03, G3) und der Recyclingprozess der Schmelze) stellen das Erklärungsmodell dieser Arbeit dar, wie eine Fokussierung von Schmelze zum MOR bei einer Interaktion von diesem mit einem Plume aussehen könnte.
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Rheologische Untersuchungen an Silikatglas
(2000)
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Kristian Müller
- Mit Hilfe von Torsionsexperimenten in einem Temperaturbereich von 350° C bis 470° C und einer Anregungsfrequenz von 2*10^{-3} bis 20 Hz ist der komplexe Schermodul G* von Lithiumdisilikatgläsern, welche sich durch einen unterschiedlichen Kristallgehalt auszeichnen (4 Proben, Kristallgehalt: Glas 0=0%, Glas 1=19%, Glas 3=22% und Glas 5=27%), gemessen worden. Hierdurch können weitere rheologische Eigenschaften der Gläser wie der Dämpfungsfaktor \( Q^{-1}, die Viskosität eta und die Aktivierungsenergie E_{alpha} einer Diffusion ermittelt werden. Die Auswertung der Rohdaten des Betrages des komplexen Schermoduls G* und der dazugehörigen Phasenverschiebung phi der Glasproben zeigen eine Zunahme des jeweiligen Wertes bei Erniedrigung der Frequenz und Erhöhung der Temperatur bei steigendem Kristallgehalt. Dies ist dadruch erklärbar, daß ein effektives Schermodul gemessen wird, welches sich aus dem Schermodul der Glasschmelze und dem Schermodul der Kristalle zusammensetzt. Bei Erhöhung der Temperatur erweicht die Glasschmelze langsam, während die Kristalle gegenüber der Glasschmelze hart bleiben. Dies führt zu einem effektiv höheren Schermodul. In den Rohdaten ist bei allen Glasproben die gleiche lineare Zunahme des Dämpfungsfaktors Q^{-1} mit Erniedrigung der Anregungsfrequenz und Erhöhung der Temperatur festzustellen. Somit kann gesagt werden, daß Q^{-1} bei diesen Temperaturen und Anregungsfrequenzen unabhängig vom Kristallgehalt ist. Die gemessenen Werte von Q^{-1} liegen in einem Bereich von 1-0,001. Diese lineare Zunahme bleibt bis hin zu einer Temperatur von 456°C bei Glas 0 und 470°C bei Glas 5 erhalten. Erst dann zeigt sich in einem Anregungsfrequenzbereich von \( 2*10^{-3} - 10^{-2} Hz eine leichte Änderung von Q^{-1} mit steigendem Kristallgehalt. Bedingt durch die Schranken, daß nicht bei höheren Temperaturen als 470°C gemessen werden darf und daß die minimale Anregungsfrequenz der Torsionsmaschine bei 2*10^{-3} Hz liegt, kann diese Änderung in Q^{-1} nicht weiter untersucht werden. Der in der Seismologie interessante Bereich, welcher bei Q^{-1} < 0,01-0,001 liegt, konnte bei diesen Experimenten nicht erreicht werden, da die technischen Voraussetzungen der Torsionsmaschine nur eine genaue Messung von Q^{-1}\approx 0,01 erlauben. Vorliegende Meßdaten, die ein kleineres Q^{-1} als 0,01 aufweisen, streuen zu sehr und sind somit für eine verläßliche Aussage für die Seismologie unbrauchbar. Mit Hilfe des Verfahrens der Masterkurven konnte gezeigt werden, daß sich die rheologischen Eigenschaften von Lithiumdisilikatglas nicht durch einen Maxwell-Körper beschreiben lassen sondern hierzu ein generalisierter Maxwell-Körper nötig ist. Die voneinander unabhängigen Berechnungen der Aktivierungsenergie aus dem Dämpfungsfaktor Q^{-1} und aus den Masterkurven zeigen innerhalb der Fehlerschranken keine Veränderung der gemessenen Werte der Aktivierungsenergie auf. Die Werte sind jedoch fast um die Hälfte kleiner als der in der Literatur angegebene Wert. Es ist ein Verfahren entwickelt worden, welches unter gewissen Voraussetzungen mit Hilfe des Konzeptes der Masterkurven eine Bestimmung einer unbekannten Viskosität eines viskoelastischen Materials bei der Temperatur \( \widetilde{T} \) in Abhängigkeit des Kristallgehaltes ermöglicht. Voraussetzung zur Bestimmung der unbekannten Viskositäten bei unterschiedlichen Kristallgehalten ist es, daß zumindest eine Viskosität bei der Temperatur \( \widetilde{T} \) und ein Kristallgehalt bekannt sind und daß sich die Form des Spektrums des generalisierten Maxwell-Körpers, der das Glas beschreibt, bei einer Variation des Kristallgehaltes nicht verändert. Des weiteren konnte gezeigt werden, daß die Einstein-Roscoe-Formel, welche die effektive Viskosität einer Flüssigkeit in Abhängigkeit der Kristallgeometrie und des Kristallgehaltes beschreibt (15), auch auf die Lithiumdisilikatglasproben, welche einen unterschiedlichen Kristallgehalt jedoch weniger als 30% aufweisen, anwendbar ist.
