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Aufbau und Inbetriebnahme einer Meßstation zum Vermessen von THz-Photomischern (2004)

Robert Alexander Wipf

Es wurde eine Meßstation zum Vermessen von THz-Photomischern vorgestellt und aufgebaut. Weiterhin konnte gezeigt werden, wie diese Station es ermöglicht, das Vermessen von THz-Photomischern, im Vergleich zum bisher verwendeten Meßaufbau, deutlich zu vereinfachen und zu beschleunigen. Mit dieser Station wurden zwei Proben, die sich in der Dicke der LT-GaAs-Schicht unterscheiden, vermessen. Um die gemessenen Daten analysieren zu können wurden zuvor beschrieben, wie eine Modulation des Photostroms in Photomischern erhalten und damit THz-Strahlung erzeugt werden kann. Gemessen wurde die THz-Leistung in Abhängigkeit von Frequenz , Vorspannung und Leistung der optischen Beleuchtung. Diese Messungen haben zu Ergebnissen geführt, die nur zum Teil mit den theoretisch vorhergesagten Ergebnissen übereinstimmen. So wurde festgestellt, daß nur etwa 1 bis 2 % der theoretisch erwarteten THz-Leistung detektiert wurde. Dies kann an langlebigen Ladungsträgern liegen, die im Substrat erzeugt werden. Diese Ladungsträger unterhalb der LT-GaAs-Schicht führen zu einer erhöhten Leitfähigkeit und können dadurch Reflexion und Absorption von THz-Strahlung verursachen. Diese Vermutung wird unterstützt durch die Beobachtung einer starken Reduktion des Signals in einem gepulsten THz-System, wenn eine konstante Hintergrundbeleuchtung eingeschaltet wird.[45] Weiterhin ist nicht auszuschließen, daß die für die THz-Erzeugung relevante Lebenszeit der Ladungsträger deutlich größer ist, als die mit Anrege-Abfrage-Messungen bestimmte. Analog könnte auch eine deutlich höhere Kapazität des Photomischers als die theoretisch berechnete diese Beobachtung erklären. Ob langlebige Ladungsträger im Substrat für die geringe gemessen Leistung verantwortlich sind kann überprüft werden, indem zwischen Substrat und LT-GaAs-Schicht einen Bragg-Refelektor gewachsen wird. So kann verhindert werden, daß eingestrahlte Leistung das Substrat erreicht. Dadurch können keine Ladungsträger im Substrat angeregt werden. Zusätzlich hat dies den Effekt, daß ein größerer Anteil der eingestrahlten Strahlung absorbiert werden kann, weil die einfallende Strahlung wegen der Reflexion zweimal durch die LT-GaAs-Schicht läuft. Ein solcher Mischer wurde bereits von E. R. Brown vorgeschlagen.[46] Bei den Messungen der THz-Leistung gegen Vorspannung konnte beobachtet werden, daß der Photostrom eine andere Abhängigkeit von der Vorspannung zeigt, als theoretisch vorhergesagt wurde. Erwartet wurde ein linearer Zusammenhang. Bei höheren Vorspannungen wurde aber ein stärkerer Anstieg beobachtet. Dies kann z.B. an einem zusätzlichen nichtlinearen Strom durch das Substrat oder an einer vom elektrischen Feld abhängigen Lebenszeit der Ladungsträger liegen. Für beide Erklärungsansätze wurden vereinfachte Modelle vorgestellt. Beide Modelle treffen dabei unterschiedliche Vorhersagen über die Änderung der Effizienz beim Auftreten des höheren Stromes. Deutlich werden die Unterschiede in den Vorhersagen im Frequenzverlauf. So führt ein zusätzlicher Strom durch das Substrat zu einer Verringerung der Effizienz um einen von der Frequenz unabhängigen konstanten Faktor. Der Frequenzverlauf verschiebt sich also zu geringeren Effizienzen. Eine Erhöhung der Lebenszeit hingegen führt zu einem geänderten Frequenzverlauf. So ist die Änderung der Effiienz bei niedirgen Frequenzen gering, zu höheren Frequenzen hin ändert sich die Effizienz jedoch immer stärker. Die Vorhersagen beider Modelle wurden mit dem gemessenen Daten verglichen. Bei den gegebenen Parametern war der Unterschied zwischen den beiden Modellen jedoch zu gering und die Fluktuation in den Meßdaten zu hoch, um entscheiden zu können, welches der beiden Modelle die gemessenen Daten besser beschreibt. Um erkennen zu können, welches der Modelle den Effekt beschreibt, der zu einem höheren Strom führt, müßte der Effekt in den Meßdaten erhöht werden. Dies kann geschehen, indem zusätzlich bei höheren Spannungen gemessen wird. Es müßte dabei allerdings die optische Leistung reduziert werden, um ein Zerstören der Mischer zu vermeiden. In dieser Arbeit konnte somit gezeigt werden, daß die aufgebaute Meßstation ein vereinfachtes Messen von THz-Photomischern ermöglicht. Weiterhin konnte das Verhalten von zwei vermessenen Mischern gezeigt und analysiert werden, sowie weitere Messungen vorgeschlagen werden, die eine exaktere Analyse der Photomischer ermöglichen sollten.

Nutzung von OpenURL im Bereich wissenschaftlicher Recherchen (2005)

Panagiotis Kitmeridis

Die wissenschaftliche Recherche im Internet gestaltet sich als sehr schwierig, will man relevante Informationen schnell finden. Das Problem ist nicht der Mangel an Informationen sondern vielmehr das Übermaß davon. Außer der Quantität ist es für ein Mitglied einer Hochschule wichtig auf, von der Universität lizenzierte Webseiten zugreifen zu können. Aus einem Suchwerkzeug, wie zum Beispiel Google, kann ein Informationsanbieter nicht erkennen ob der dahinter stehende Benutzer berechtigt ist einen Artikel anzufordern. Ein anderer Aspekt worauf ein Wissenschaftler bei seiner Suche Wert legt, ist die Qualität eines Artikels. Am besten eignen sich hier wissenschaftliche Artikel aus renommierten und angesehenen Zeitschriften. Aus diesem Hintergrund heraus haben sich Informationsanbieter Gedanken gemacht wie man qualitativ hochwertige Artikel schnell in einer Recherche einbinden kann. Die Module, die Entwickelt wurden bilden die Basis für die Software die diese Entwicklungen zusammenfügt und miteinander harmonieren lässt. Für die Identifikation von elektronischen Dokumenten wurde unter anderem der DOI (Digital Object Identifier) entwickelt. Außerdem wichtig für unsere endgültige Software ist der OpenURL Standard. Damit werden die meisten Probleme die bei der mit einer herkömmlichen URL bestehen gelöst. Mit diesem Standard wird anhand von Metadaten eine eindeutige Identifikation eines Dokumentes vorgenommen die zu einem Dokument verlinkt, auch wenn sich seine eigentliche URL geändert hat. Die Diplomarbeit zeigt uns einen Überblick über diese Module. Dieser Lösungsweg führt uns zu einer Technologie die angewandt wird um unser Ausgangsproblem zu lösen. In dieser Software sind, anhand eindeutiger Identifikation, wissenschaftliche Dokumente und Artikel permanent abrufbar ohne der Gefahr einen Artikel durch Änderung seiner URL zu verlieren.

Kollektiver Fluß in Schwerionenkollisionen - Deduktion elementarer Eigenschaften angeregter Kernmaterie (1995)

Sven Soff

Abschließend sollen hier die wichtigsten, neuen Ergebnisse herausgestellt und ein Ausblick auf mögliche zukünftige Studien gegeben werden. In dieser Arbeit wurden vorwiegend Schwerionenkollisionen bei Einschußenergien zwischen ungefähr 40 MeV/Nukleon und 400 MeV/Nukleon mit dem Quantenmolekulardynamik-Modell untersucht. Ein Schwerpunkt war hierbei die Beschreibung der Umkehr des kollektiven, transversalen Seitwärtsflusses in der Reaktionsebene. Der negative Seitwärtsfluß, der bei niedrigen Energien der Größenordnung kleiner als 100 MeV/Nukleon durch die attraktiven Wechselwirkungen verursacht wird, verschwindet bei Steigerung der Einschußenergie bei der Balance-Energie E-bal. einsetzt. Oberhalb dieser dominieren die repulsiven Wechselwirkungen, so daß positiver transversaler Fluß einsetzt. Sowohl die negativen Flußwinkel als auch der Übergang hin zu positiven Flußwinkeln konnte fur eine große Anzahl verschiedener Energien und Stoßparameter mit unterschiedlichen Zustandsgleichungen für die Systeme 40-20-Ca + 40-20-Ca und 197-79 Au + 197-79 Au mit dem Quantenmolekulardynamik-Modell beschrieben werden. Ziel muß es bleiben, die verschiedenen, grundlegenden physikalischenWechselwirkungen eindeutig und unabhängig voneinander zu bestimmen. Ein erfolgversprechender Weg sind die hier vorgestellten Methoden und die Hinweise zur ad quaten Interpretation experimenteller Ergebnisse. Die Abhängigkeit der Balance-Energien von der Masse des betrachteten Systems ist sehr sensitiv auf den Nukleon-Nukleon Wirkungsquerschnitt im Medium. Hier wurde systematisch gezeigt, daß die Balance-Energien stark vom Stoßparameter abhängen. Die Zunahme der Balance-Energie mit dem Stoßparameter ist ungefähr linear. Für das System Ca+Ca kann sich die Balance-Energie beim Übergang von zentraleren zu mittleren Stoßparametern mehr als verdoppeln. Daher ist für die Interpretation der gemessenen Balance-Energien in bezug auf eine Modifikation des nukleo- nischen Wirkungsquerschnitts im Medium oder der Zustandsgleichung eine genaue Kenntnis des Stoßparameters von größter Wichtigkeit. Vorläufige experimentelle Analysen scheinen die vorhergesagte Stoßparameterabhängigkeit sehr gut zu bestätigen [Wes 95]. Weiterhin hat sich herauskristallisiert, daß bei der Berücksichtigung impulsabhängiger Wechselwirkungen die Balance-Energien bei größeren Stoßparametern signifikant kleiner sind als für den Fall der Nichtberücksichtung. Daher konnten experimentelle Bestimmungen der Balance- Energien bei größeren Stoßparametern signifikante Hinweise auf die tatsächliche Bedeutung der impulsabhängigen Wechselwirkungen in diesem Energiebereich geben. Es wurde gezeigt, daß für schwere Systeme wie Au+Au die langreichweitige internukleare Coulomb-Wechselwirkung vor dem Kontakt der Kerne im Energiebereich der Balance-Energien nicht vernachlässigt werden darf. Die hervorgerufene Repulsion bewirkt eine Drehung des Systems. Während in diesem gedrehten System dynamischer negativer Fluß beobachtbar ist, ist er es nicht im Laborsystem. Die im gedrehten Kontaktbezugssystem bestimmten Balance- Energien fur Au+Au sind erwartungsgemäß kleiner als für Ca+Ca und nehmen mit wachsendem Stoßparameter zu. Ein neuartiger Zwei-Komponenten-Fluß konnte in semiperipheren Kollisionen von Ca+Ca be- schrieben und analysiert werden. Dabei wird in einem Ereignis in verschiedenen Rapiditätsbereichen gleichzeitig positiver und negativer transversaler Fluß möglich. Die wenig komprimierte Spektatorenmaterie, die vermehrt aus schwereren Fragmenten besteht, zeigt negativen Fluß bei großen Rapiditäten, wohingegen dieKompressionszone in Form von einzelnen Nukleonen positiven transversalen Fluß zeigt. Aufgrund der großen Sensitivität gegenüber den Systemparametern und der Zustandsgleichung lohnt es sich, diesen Effekt experimentell zu untersuchen. Beim Studium azimuthaler Verteilungen wurde deutlich, daß auch in den Balance-Punkten noch kollektiver Fluß in Form von azimuthaler Asymmetrie vorliegt. Im Gegensatz zur bekannten hochenergetischen Bevorzugung der Emissionswinkel senkrecht zur Reaktionsebene für Teilchen aus der Wechselwirkungszone wurde hier die bei kleineren Energien preferentielle Emission in die Reaktionsebene aufgezeigt. Diese nimmt mit der Teilchenmasse und dem Stoßparameter zu. Das systematische Studium der Anregungsfunktion dieser azimuthalen Asymmetrie könnte durch die Übergangsenergien, die durch den Wechsel von der preferentiellen Emission in die Reaktionsebene zu der Bevorzugung der Winkel senkrecht zur Reaktionsebene definiert sind, wertvolle, ergänzende Information zu den Balance-Energien liefern.

Ionenerzeugung mit Hochdruck-Mikroentladungen (2002)

Sven Schößler

Die im Rahmen dieser Diplomarbeit entwickelte sehr einfach und kompakt aufgebaute Mikro-Ionenquelle basiert auf einer Mikro-Struktur-Elektrode (MSE). Mit dieser lässt sich bei einer Betriebsspannung von wenigen 100 Volt eine stabile Hochdruck-Glimmentladung erzeugen. Das Betriebsgas durchströmt die MSE-Pore und expandiert anschließend adiabatisch ins Vakuum, wobei die interne Temperatur des Strahls herabgesetzt wird. Der Vordruck des Gases kann bei dem vorhandenen Aufbau zwischen wenigen 100 hPa und etwa 0,5 MPa liegen. Mit einem ähnlichen Aufbau, jedoch mit deutlich größerer Saugleistung der Vakuumpumpen, konnte selbst bei Vordrücken über 3 MPa noch eine Entladung mit gleichen Eigenschaften betrieben werden. Es wurde gezeigt, dass Ionen durch Diffusion sowie die starke Gasströmung in der MSE-Pore aus dem Plasma extrahiert werden. Eine zusätzliche Beschleunigungsspannung zeigt einen deutlichen Einfluss auf die Formierung eines Ionenstrahls. Es kann ein schmaler Strahl mit maximal einigen mm Durchmesser erzeugt werden. Die Mikroentladung lässt sich mit zahlreichen Gasen betreiben. Erfolgreich getestet wurden Helium, Neon, Argon, Stickstoff und normale Luft sowie Mischungen davon. Auch eine Beimischung von Wasserstoff ist möglich und eröffnet die Erzeugung beispielsweise von molekularen HeH+-Ionen. Zur Extraktion der Ionen kann eine Beschleunigungsspannung von bis zu 5 kV angelegt werden. Der Ionenstrahl wird über ein differenzielles Pumpsystem durch einen Skimmer ins Hochvakuum überführt und dort analysiert. Es entstehen sowohl einfach als auch doppelt geladene Ionen. Bei einem Entladestrom von wenigen mA lässt sich ein Strom von bis zu 3 mA (ohne Sekundärelektronen-Unterdrückung) auf dem Skimmer messen. Die Stromdichte des Strahls ist jedoch zu hoch, um mit der verwendeten einfachen Diodenextraktion den gesamten Strom durch den Skimmer zu transportieren. Nur ein Anteil von ca. 1/50 bis 1/30 des gesamten Ionenstroms kann den Skimmer passieren. Hinter dem Skimmer liegt der Strom zwischen einigen 100 nA und einigen 10 µA. Durch Optimierung der Extraktionsgeometrie sollte hier eine deutliche Erhöhung erreicht werden. Im normalen Betrieb wird mit einem Entladestrom von 1-2 mA gearbeitet. Zum einen ist hier bereits, wie eben erwähnt, die maximale Stromdichte erreicht, die durch den Skimmer transportiert werden kann. Zudem sinkt mit steigendem Strom die Haltbarkeit der MSE-Elektroden aufgrund verstärkten Sputterns erheblich, auch dies spricht gegen einen Betrieb mit hohem Plasmastrom. Der maximale bisher erreichte Entladestrom in einem MSE-Plasma beträgt 50 mA. Der Elektrodenabtrag begrenzt momentan die Betriebsdauer einer MSE auf wenige Stunden. Durch die Einführung von Wolfram-Elektroden konnte bereits eine deutliche Steigerung der Haltbarkeit erreicht werden, für eine sinnvolle Anwendung der Ionenquelle muss jedoch noch eine Weiterentwicklung der MSE stattfinden. Dass sich der Kühleffekt aufgrund der adiabatischen Expansion auf im Plasma erzeugte metastabile He*-Atome auswirkt, wurde im Rahmen einer zweiten Diplomarbeit zum Thema Plasmajet gezeigt. Mit einem Aufbau nach demselben Prinzip, jedoch ohne Extraktionsspannung, wurde eine Apparatur zur Erzeugung eines spinpolarisierten metastabilen Helium-Targets realisiert [Jahn2002]. Es wurde gezeigt, dass zum einen der Energieeintrag ins Gas durch die Entladung sehr gering ist. Es handelt sich also beim MSE-Hochdruck- Plasma tatsächlich um eine nichtthermische Entladung. Zum anderen konnte in ergänzenden Flugzeitmessungen gezeigt werden, dass die Geschwindigkeitsverteilung der Metastabilen der eines herkömmlichen Gasjets entspricht. Der Kühleffekt wirkt also auf die Metastabilen genauso wie auf Gasatome im Grundzustand, ohne dabei die Metastabilen abzuregen. Um die Geschwindigkeitsverteilung der Ionen zu untersuchen, ist die verwendete Methode jedoch nicht ohne weiteres anwendbar. Aufgrund der Coulomb- Abstoßung der Ionen weist der unbeschleunigte Ionenstrahl eine starke Divergenz auf. Die Intensität des Ionensignals auf dem Detektor ist somit äußerst gering, was eine Flugzeitmessung kaum sinnvoll erscheinen lässt. Mit den vorhandenen Diagnosemethoden konnte daher ein Kühleffekt aufgrund der adiabatischen Expansion auf die Ionen nicht verifiziert werden. Mit der Mikro-Ionenquelle wurde jedoch gezeigt, dass es eine Wechselwirkung zwischen Ionen und Gasjet gibt: versucht man, die Ionen mit einer Extraktionsspannung zu beschleunigen, so erfahren sie aufgrund zahlreicher Stöße mit den langsameren Gasteilchen einen massiven Energieverlust. Man erhält einen Ionenstrahl mit stark verbreiterter Energieverteilung. Dies zeigt, dass sich die Ionen im Bereich hoher Dichte mit dem Jet bewegen. Stört man die Expansion, indem man die Ionen mittels der Beschleunigungsspannung aus dem Jet herausreißt, so erfahren sie durch die Wechselwirkung mit den Atomen im Jet einen erheblichen Energieverlust. Es ist daher zu vermuten, dass auch die Ionen gekühlt werden. Misst man mit Hilfe eines Quadrupol-Massenspektrometers das Spektrum von nicht beschleunigten Ionen, so erhält man scharfe Peaks, es tritt also kein Energieverlust auf. Zur Messung des Geschwindigkeitsprofils eignet sich diese Methode jedoch nicht. Es ist daher sinnvoll, in Zukunft mit einer entsprechend angepassten Apparatur auch für die Ionen eine Flugzeitmessung durchzuführen. Die schlechte Energieschärfe des Ionenstrahls ist ein erheblicher Nachteil für viele Anwendungen. Für zukünftige Weiterentwicklungen der Mikro- Ionenquelle muss eine geeignetere Extraktionsgeometrie gefunden werden. Eine Möglichkeit wäre, die Ionen mit dem Gasjet mitfliegen zu lassen und in größerem Abstand zu beschleunigen, wenn die Dichte im Jet stark abgefallen ist. In diesem Fall muss man jedoch eine sinnvolle Lösung für Größe und Position des Skimmers finden oder klären, ob auf einen Skimmer vollständig verzichtet werden kann. Es könnte bei dieser Lösung hilfreich sein, die Raumladungsdichte im Ionenstrahl durch Überlagerung mit einem Elektronenstrahl zu reduzieren und so die Divergenz des Strahls zu verringern. Man könnte die Divergenz auch verringern, indem man den Ionenstrahl durch ein Magnetfeld einschließt. Hierbei provoziert man aber vermutlich durch die Spiralbewegung der Ionen zusätzliche Stöße mit dem Jet. Denkbar wäre auch, die Ionen mit Hilfe elektrischer Felder aus dem Gasjet herauszulenken und anschließend zu beschleunigen. Bekommt man das Problem des Energieverlusts in den Griff, so erhält man eine leistungsfähige Ionenquelle, die ein großes Potential für Anwendungen bietet. Der kompakte Aufbau ermöglicht einen Verzicht auf Wechselspannungen, Mikrowellenstrahlung sowie magnetischen Einschluss. Da es sich um eine Gleichspannungsentladung mit wenigen Watt Leistung handelt, ist ein sehr energieeffizienter Betrieb möglich. Die gemessenen Ionenströme zeigen, dass eine Hochdruckentladung auf der Basis von MSE eine hohe Ionisationseffizienz aufweist. Der hohe Arbeitsdruck ermöglicht eine große Ausbeute an molekularen Ionen. Gelingt es, den Kühleffekt des Gasjets auf die Ionen zu nutzen, so erzeugt man einen Ionenstrahl mit sehr niedriger interner Temperatur, der für atomphysikalische Experimente interessant ist. Zudem ließe sich ein solcher Strahl auf sehr kleine Durchmesser fokussieren, was eine hohe Genauigkeit etwa bei Oberflächenmodifikationen erlaubt. Die Untersuchungen im Bereich Gasanalytik haben gezeigt, dass Hochdruckentladungen hier eine Alternative zu den herkömmlichen, auf Niederdruckentladungen basierenden, Messverfahren darstellen. Die sehr guten Nachweisgrenzen für Freon in Kombination mit dem einfachen und kompakten Aufbau sprechen für die Hochdruckentladung. Jedoch muss für eine sinnvolle Nutzung die Haltbarkeit der MSE noch deutlich erhöht werden.

Ionisation und Anregung von Wasserstoff- und Deuteriummolekülen mit Synchrotronstrahlung (2003)

Lutz Foucar

In dieser Arbeit wurden Ergebnisse der Untersuchungen mit Synchrotronstrahlung, welche mit Hilfe der COLTRIMS-Methode gewonnen wurden, an Wasserstoff H2 und Deuterium D2 vorgestellt. Dabei wurde im Besonderen der Zerfall von doppelt angeregten repulsiven Zuständen der Moleküle betrachtet. Die Dissoziation der Moleküle, die auf solche Zustände angeregt worden sind, beginnt sofort. Zu einem gewissen Zeitpunkt findet die Autoionisation statt, dabei spiegelt die Aufteilung der Gesamtenergie auf KER und Elektronenenergie direkt den internuklearen Abstand der Kerne wider. So kann der Zeitpunkt der Autoionisation bestimmt werden. Die Messung der KERs entspricht hierbei dem Ablesen einer Stoppuhr, die bei der Absorption des Photons gestartet wurde. Die Autoionisation wird durch die Bewegung der Nukleonen induziert, weshalb die Autoionisationsbreite stark vom internuklearen Abstand abhängt. Dies zeigt sich in den beobachteten Strukturen der KER-Verteilung. In dieser Arbeit konnte erstmals auch die Winkelverteilung der Autoionisations- Elektronen gemessen werden. Dabei wurde eine starke Abhängigkeit vom KER und damit vom Zerfallskanal beobachtet. Bei einer Photonen-Energie von 30 eV zeigte sich ein deutlicher Isotopeneffekt bei Wasserstoff. Dieser kann nicht durch direkte Ionisation erklärt werden. Deshalb wird angenommen, dass durch Autoionisation hervorgerufen wird. Hierbei spielen die unterschiedlichen Massen der Isotope eine Rolle. Es konnte nachgewiesen werden, dass die Autoionisation der beiden Isotope bei unterschiedlichen Kernabstnden stattfand. Die gezeigten Winkelverteilungen wurden nicht erklrt. Bei einer Photonen-Energie von 36 eV wurden die KER-Spektren von Wasserstoff und Deuterium untersucht. Die KER-Spektren, in welchen erstmals die Endzustnde H+ + H(n = 1) und H+ + H(n = 2) voneinander getrennt werden konnten, zeigten eine ausgeprägte Struktur. Die Mechanismen, die einzelne Maxima in den Strukturen hervoruft, wurden ausführlich dargestellt. Bei der Untersuchung wurden die Winkelverteilungen für diese Maxima im KER-Spetrum zu Hilfe genommen. Die gemessenen Winkelverteilungen spiegeln den Drehimpuls des emittierten Elektrons wider. In den Ergebnissen sind überraschende und bisher noch nicht erklärte Beitrge von delta-ml = +/- 2 beobachtet worden. Es wurden die Winkelverteilungen von emittierten Elektronen bei Ereignissen, die im Endzustand H+ +H(n = 2) enden, für verschiedene Photonen-Energien untersucht. Dabei wurde festgestellt, dass die Winkelverteilungen bei niedrigen Photonen-Energien um 36 eV anisotrop, mit einem Maximum entlang der molekularen Achse, sind. Bei zunehmenden Photonen-Energien werden die Winkelverteilungen um ca. 45 eV isotrop. Bei höheren Energien werden sie wieder anisotrop, weisen hier jedoch ein Maximum entlang der Polarisationsachse auf. Die Ergebnisse wurden mit denen von Ito et al. [ito00], welcher nur Photonen-Energien im Bereich von 45 eV bis 72 eV untersuchte, verglichen. Sie stimmen sehr gut berein, was darauf zurckschlieen lsst, dass die beobachteten Verteilungen hauptschlich durch direkte Photoionisation auf die angeregten Zustände und des H+2 -Ions erklären lassen. Die um 36 eV beobachtete Anisotropie könnte durch die nicht hundertprozentige Polarisation des Photonenstrahl der Beamline hervorgerufen worden sein.

Entwurf und prototypische Realisierung einer Architektur zur flexiblen Verschlüsselung von XML-Daten (2001)

Arne Priewe

Im Rahmen dieser Arbeit ist auf Basis einer sorgfältigen Prüfung existierender Literatur zu kryptografischen Verfahren und sowohl einer Analyse bestehender Ansätze zur Verschlüsselung von XML-Dokumenten, als auch unter Nutzung bestehender Standards für XML-Technologien, eine Architektur zur flexiblen Verschlüsselung von XML-Daten erstellt worden. Ausgehend von Einsatz-Szenarien wurden dazu Anforderungen an das gewünschte System definiert. Anhand dieser Anforderungen wurde systematisch eine vollständige Spezifikation zur Verschlüsselung von XML-Daten hergeleitet. Weiterhin ist eine erweiterbare und generische Architektur zur Verarbeitung von XML-Daten spezifiziert worden. Auf dieser aufbauend, wurde eine Architektur für die flexible Ver- und Entschlüsselung von XML-Daten erstellt. Diese Architekturen und ihre Komponenten sind generisch, wobei für die prototypische Realisierung exemplarisch eine konkrete Auswahl dieser Komponenten implementiert wurde. Für die Verschlüsselung wurde dazu auf die zuvor erstellte Spezifikation zurückgegriffen und deren relevante Teile implementiert. Anschliessend wurden Experimente durchgeführt, die einen Eindruck von der Leistungsfähigkeit der Architektur gegeben haben. Insgesamt haben sich die Erwartungen an die Architektur mehr als erfüllt. Stehen Transformationen als verwendbare Klassen bereit, die auf dem DOM operieren, so ist es leicht möglich, diese in das DPF einzubetten, wie z.B. beim Verschlüsselungs-Prozessor geschehen. Damit ist eine sehr gute Erweiterbarkeit gegeben. Da die Arbeitsweise eines Transformations-Prozessors sowohl direkt durch übergebene Argumente aus dem DPS als auch durch die Verwendung von Annotationen gesteuert werden kann, kann die Verarbeitung von Dokumenten sehr flexibel und auch feingranular erfolgen. Die Möglichkeit, Annotationen aus mehreren DAS-Dokumenten zu aggregieren, erlaubt eine verteilte Pflege dieser Dokumente. Mit der Möglichkeit, mehrere Prozessoren direkt nacheinander eine Eingabe bearbeiten zu lassen, wird die Flexibilität nochmals gesteigert. Denn wenn die Prozessoren als Komponenten zur Verfügung stehen, können diese stets aufs Neue kombiniert werden. Vor allem der Ansatz, dass alle zur Verarbeitung und Steuerung relevanten Daten in Form deklarativer Beschreibungen erfolgen, die den Bedürfnissen jedes Prozessors angepasst sind, macht das System zu einem mächtigen Instrument. Zudem werden dadurch keine tiefergehenden Programmierkenntnisse benötigt. So entfällt auch die Notwendigkeit, Änderungen des gewünschten Transformations-Ergebnisses durch Änderungen im Quelltext des erzeugenden Programms vorzunehmen. Dadurch sind insgesamt den Möglichkeiten zur Verarbeitung von XML-Dokumenten kaum Grenzen gesetzt. Notwendige Anpassungen bleiben zumeist auf eine oder wenige Komponenten beschränkt, was Änderungen leichter ermöglicht. Dabei hat sich wieder einmal der flexible und trotzdem mächtige Ansatz der Kette von Werkzeugen (Chain of Tools) bewährt. Auch die Spezifikation zur Verschlüsselung von XML-Daten konnte alle Erwartungen erfüllen. Alle eingangs gestellten Anforderungen sind damit ausnahmslos darstellbar. Insbesondere betrifft dies die partielle und feingranulare Verschlüsselung von XML-Daten, sowie die hierarchische und damit einhergehende Super-Verschlüsselung. Rückblickend kann gesagt werden, dass das wissenschaftliche Fundament in Form von kryptografischen Grundlagen zwar sehr gut ist, aber die darauf aufbauenden höherwertigen Dienste und Architekturen aus wissenschaftlicher Sicht bisher kaum Beachtung gefunden haben. So wird zwar die Verschlüsselung von ganzen Daten-Objekten zwischen zwei Empfängern gut beherrscht, aber eine feingranulare Verschlüsselung, bei der Daten an grosse dynamische Empfängergruppen in offenen Systemen vertraulich übermittelt werden, hat bisher keine Beachtung gefunden. In der vorliegenden Arbeit werden diese Probleme adressiert, wobei aber nicht für alle eine abschliessende Lösung präsentiert werden konnte, da dies den Rahmen der Arbeit gesprengt hätte. Vielleicht ist es gerade die fehlende wissenschaftliche Durchdringung, die es so schwierig macht, geeignete Standards für die Verschlüsselung von XML-Dokumenten zu etablieren. Denn wenn man betrachtet, wie lange schon beim W3C über die Verschlüsselung diskutiert und daran gearbeitet wird, so kann es einen nur verwundern, dass nicht greifbarere Ergebnisse vorliegen. Ende Juli, also kurz vor Abschluss der vorliegenden Arbeit, ist bei Recherchen noch ein wissenschaftlich fundierteres Papier aufgetaucht, das auf einer Konferenz im Juni dieses Jahres vorgestellt wurde. Es beschreibt eine Document Security Language (DSL), die auf XSLT beruht und eine Architektur zur Verschlüsselung von XML-Dokumenten [85]. Da die Nähe zu dieser Arbeit gross ist, soll sie hier noch kurz vergleichend betrachtet werden. Die dort beschriebene Architektur und die Sprache bietet auch die Verschlüsselung auf feingranularer Ebene. Aber sie ist nicht erweiterbar und kennt auch kein generisches Meta-Daten-Konzept, so dass sie hinter den Ergebnissen der vorliegenden Arbeit deutlich zurückfällt. Zudem beruht sie auf der vorne schon im Zusammenhang mit der Verwendung von XSLT kritisierten Arbeit in [48]. Sie trägt dazu im Bereich der Verschlüsselung nicht viel Neues bei. Allerdings weist sie einige interessante Ansätze im Bereich der Infrastrukturen auf [85, Abschnitt 3.2]. Um diese könnte die hier vorgestellte Architektur der Verschlüsselungs-Prozessoren ergänzt werden, denn dieses Gebiet wurde in der Arbeit ausgespart.

Analyse von digitalisierten Germanium-Detektorsignalen (1994)

Ingo Peter

In der vorliegenden Arbeit wurden die Signalformen eines großvolumigen Germanium- Detektors analysiert, mit dem Ziel, den primären Wechselwirkungsort des Photons im Detektor zu bestimmen. Die experimentellen Voraussetzungen dazu bestehen erst seit der Entwicklung schneller Analog-Digital-Wandler, mit denen man in der Lage ist, Detektorsignale direkt nach dem Vorverstärker zu digitalisieren und somit einer genauen Analyse zu unterziehen. Im experimentellen Teil der Arbeit wurden dazu die von einem großvolumigen p-Typ HPGe-Detektor der "koaxial einseitig geschlossenen" Bauart gelieferten Signale abgetastet und digitalisiert. Synchron dazu wurde die Energie mit Analogelektronik gemessen. Die Messungen wurden für verschiedene Energien in Abhängigkeit vom Auftreffort des g-Quants auf dem Detektor durchgeführt. Dabei wurde der Detektor mit g- Quellen im Energiebereich bis 700keV an verschiedenen Positionen kollimiert bestrahlt. Zu den Messungen wurden Simulationsrechnungen durchgeführt, die sich in zwei Schritte gliederten. Im ersten Schritt wurden mittels des Monte-Carlo-Simulationsprogramms GEANT die Wechselwirkungsorte und die dort deponierten Energien eines g-Quants in einem Germanium-Detektor ermittelt. Im zweiten Schritt wurden daraus, unter Berücksichtigung der Detektorgeometrie und des dadurch vorgegebenen elektrischen Feldes, die Pulsformen berechnet. Aus der Anpassung der Rechnungen an die experimentellen Daten konnte über die Variation des einzigen freien Parameters der Ladungsträgerkonzentration, eine sehr gute Übereinstimmung der Anstiegszeitenverteilungen erzielt werden. Die Ladungsträgerkonzentration ließ sich damit mit einer Genauigkeit von 33% bestimmen. Durch eine Analyse der gemessenen digitalisierten Pulsformen konnte der Einstrahlort mit einer Wahrscheinlichkeit von 75,20% bestimmt werden. Dazu ist nur die Messung zweier Zeiten, der Zeit zwischen 10% und 30% der Pulshöhe und der Zeit zwischen 10% und 90% der Pulshöhe, notwendig. Die Ortsauflösung variierte dabei zwischen 4,1mm und 7,5mm. Mit Hilfe der Simulation konnten die Detektorbereiche identifiziert werden, für die eine eindeutige Zuordnung der Pulse zum Einstrahlort gelingt. Darauf aufbauend bietet die Simulation die Möglichkeit, neue Detektorgeometrien im Hinblick auf ihre Eigenschaften zur Bestimmung des Einstrahlortes zu entwickeln. Durch die Bestimmung des Einstrahlortes eines g-Quants auf dem Detektor läßt sich eine Dopplerkorrektur bei der Energiemessung von im Flug emittierten g-Quanten durchführen, die in einer deutlich verbesserten Energieauflösung resultiert.

Vom konträren Umgang mit einem Tabu : warum sich Deutschland 1991 nicht am Golfkrieg beteiligt hat, aber im Jahr 2001 den "Krieg gegen den Terror" aufnahm ; eine Analyse von vier Bundestagsreden mithilfe der objektiven Hermeneutik (2002)

Ulrich Franke

Auf der methodologischen Grundlage objektiv-hermeneutischer Sequenzanalysen von vier Reden, die der Bundesverteidigungsminister Gerhard Stoltenberg (CDU) und der Bundesminister für Auswärtige Angelegenheiten Hans-Dietrich Genscher (FDP) im Januar 1991 sowie der Bundeskanzler Gerhard Schröder (SPD) und der Bundesminister für Auswärtige Angelegenheiten Joschka Fischer (Bündnis 90/Die Grünen) im November 2001 vor dem Deutschen Bundestag gehalten haben, zeigte sich, dass die militärische Abstinenz der Bundesrepublik im Golfkrieg und der Einsatz der Bundeswehr im Rahmen der Operation »Enduring Freedom«, dem „Krieg gegen den Terror“, auf den geteilten Umgang konservativer und progressiver Bundesregierungen mit dem Tabu des Militärischen zurückzuführen ist, das sich in Deutschland in Reaktion auf den Zweiten Weltkrieg gebildet hatte. Vor dem Hintergrund eines gesinnungsethisch dominierten politischen Diskurses in der Bundesrepublik schreckte die aus Union und Liberalen geführte Regierung von Bundeskanzler Helmut Kohl (CDU) wenige Wochen nach dem Vollzug der Deutschen Einheit und der Wiedererlangung der vollen Souveränität teilweise wider besseres Wissen vor einem Bruch dieses Tabus in Form einer Durchsetzung der Staatsräson zurück, weil sie fürchtete, im Falle einer aktiven Beteiligung deutscher Streitkräfte an den Kriegshandlungen zur Restitution des Völkerrechts, das durch die irakische Invasion Kuwaits gebrochen worden war, von der öffentlichen Meinung eines Rückfalls in die Ära des deutschen Militarismus bezichtigt zu werden. Da sich dieses Problem für Mitte-Links-Regierungen so nicht stellt, sondern ganz im Gegenteil die Aussicht auf eine positive Anrechnung der Verletzung von Tabus als Ausweis ihrer Lernfähigkeit besteht, war es der Koalition aus SPD und Bündnis 90/Die Grünen möglich, die Bundeswehr nach dem Präzedenzfall der NATO-Luftangriffe auf Jugoslawien auch an der militärischen Beantwortung der Terrorattacken vom 11. September 2001 zu beteiligen. Darüber hinaus verweist das Novum einer aktiven militärischen Beteiligung der Bundesrepublik an internationalen Kriegseinsätzen unter der Ägide der ersten rot-grünen Bundesregierung wohl auch auf einen allmählich von den Regierenden auf die Regierten übergehenden langfristigen Wandel auf der Ebene der Mentalitäten, der dadurch begünstigt worden ist, dass sich 1998 ein doppelter Machtwechsel im Bund vollzog, der erstmals seit 16 Jahren wieder eine der Tendenz nach linke Mehrheit etablierte und gleichzeitig einer neuen Generation die Regierungsverantwortung übertrug. Diese neue Generation hat es offenbar nicht nur verstanden, ihre Anhänger in langjährig erprobter ideologischer Abgrenzung von der konservativ-liberalen Regierung Kohl so fest an sich zu binden, dass diese ihr auch »in den Krieg« folgten, sondern sie drückte der deutschen Politik zugleich einen neuen Stil auf, der sehr bald selbst zum Programm werden könnte.

Orientierungseffekte bei der Doppelionisation von kleinen Molekülen : H2, N2, O2 in ultrakurzen, hochintensiven Laserpulsen (2004)

Stefan Voss

Durch Messen der vollständigen Impulsvektoren beider Coulomb-explodierender, einfachgeladener Fragmente eines doppelionisierten, diatomaren, homonuklearen Moleküls (H2, N2, O2) können verschiedene Ionisationsprozesse identifiziert werden. Bei der sogenannten COLd Target Recoil Ion Momentum Spectroskopy (COLTRIMS) wird ein überschall Gasjet mit ultrakurzen, hochintensiven Laserpulsen penetriert. Aus den gemessenen Fragmentimpulsen kann die freigesetzte kinetische Energie, sowie die ursprüngliche Lage der Molekülachse im Laborsystem berechnet werden, woraus winkelabhängige Explosionswahrscheinlichkeiten abgeleitet werden können, die unter bestimmten Bedingungen die orbitale Symmetrie der Moleküle wiederspiegeln. Unter Benutzung verschiedener Pulslängen des Lasers (35 fs und 8 fs) und Variation der Polarisation (linear, zirkular) koennen Ionisationsmechanismen wie rescattering oder sequentielle Ionisation identifiziert werden.

Impulstransfer in Proton-Heliumstößen untersucht mit hochauflösender Rückstoßionenimpulsspektroskopie (1999)

Thorsten Weber

Diese wissenschaftliche Arbeit beruht größtenteils auf der Diplomarbeit von Thorsten Weber (siehe [TWE98]), die unter dem gleichen Titel bereits in einer geringen Auflage veröffentlicht wurde. Die im Rahmen dieser Untersuchungen durchgeführten Experimente liefern Ergebnisse für das Stoßsystem Protonen auf atomares Helium, bzw. Ergebnisse für das Stoßsystem Deuteronen of Helium bei verschiedenen Projektileinschußenergien (1.3 MeV bis 200 keV). Diese, mittels der Technik der Rückstoßionenimpulsspektroskopie gefundenen, Daten waren bis dato nicht zugänglich, und es standen nur sehr wenige theoretische Vergleichsdaten zur Verfügung. Die Ergebnisse dieser Messungen und die oben erwähnte Diplomarbeit von Th. Weber erfreuten sich daher einem regen Interesse in der Fachwelt für atomare Streuphysik. Die dort gefundene Daten wurden in diversen Vorträgen vorgestellt und diskutiert und wurden einer kritischen Betrachtung unterzogen. Ein besonderes Augenmerk lag hierbei auf dem besonders geringen Beitrag der Elektron-Rückstoßionenkorrelation, die bei den untersuchten Streuprozessen gefunden wurden. Die aufgrund dieser Ergebnisse erlangten Einschätzungen mußten zu dem Schluß gelangen, daß sich der Hauptbeitrag bei einer Einfachionisation von Helium mittels Protonen vornehmlich durch Projektil-Elektronwechselwirkungen, den sogenannten binary-encounter - Prozessen, ergibt. Dem widersprachen jedoch die klassischen CTMC-Rechnungen von Prof. Dr. D. Madison von der Universität in Missouri-Rolla und das physikalische Sachverständnis von Prof. Dr. L. Cocke von der Kansas State University. Sie erwarteten einen Beitrag, der mit der schlechten experimentellen Impulsauflösung von 0.5 a.u. nicht zu vereinbaren war. Aufgrund diesem fruchtbarem wissenschaftlichen Gedankenaustausch wurden die Daten erneut ausgewertet und dabei ein Vorzeichenfehler im Analysefile der experimentellen Daten als Wurzel der Diskrepanzen erkannt. Die in der oben erwähnten Diplomarbeit von Th. Weber vorgestellten Ergebnisse unterdrücken/ verschleiern damit den tatsächlichen Beitrag der Elektronen-Rückstoßionenwechselwirkung, so daß es nötig wurde diesen Irrtum zu berichtigen, was nun mit Hilfe dieser zweiten Auflage geschehen soll. Die vorgenommen Verbesserungen betreffen vorwiegend den Paragraphen 5.2.2 und das Kapitel 6 (Ergebnisse/ Dreidimensionale Impulse und die Zusammenfassung).

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