Thesis

Aufbau und Test des Protonenmikroskops PRIOR
Lang, P.-M. , PhD Thesis, TU Darmstadt, Jan. 2015

Die Untersuchung von Materie bei hoher Energiedichte (HEDM) im Labor stellt hohe Anforderungen an die Diagnostik, da diese Zustände meist nur für kurze Zeit erzeugt werden können und herkömmliche Diagnostikmethoden mit sichtbarem Licht oder Röntgenstrahlung aufgrund der hohen Dichte an ihre Grenzen kommen. Die in den 1990er Jahren am Los Alamos National Laboratory entwickelte Technik der Hochenergie-Protonenradiographie stellt eine vielversprechende Möglichkeit dar, diese Beschränkungen zu überwinden und die Dichte von HEDM mit hoher Zeit- und Ortsauflösung zu messen. Zu diesem Zweck wurde an der GSI das Protonenmikroskop PRIOR (Proton Radiography for FAIR) gebaut, das Proben nicht nur abbildet, sondern um einen Faktor 4.2 vergrößern kann und dabei Materie mit einer Flächendichte bis zu 20 g/cm2 durchdringen kann. Dabei wurde auf Anhieb eine Ortsauflösung von unter 30 µm und eine Zeitauflösung im Nanosekundenbereich erreicht. Diese Arbeit beschreibt Details zu Funktionsweise, Design und Aufbau des Protonenmikroskops, sowie erste Messungen und Simulationen zu essentiellen Komponenten wie Magnetlinsen, Kollimator und Szintillationsschirm. Für letzteren konnte gezeigt werden, dass der Einsatz geeigneter Plastikszintillatoren als Konverter eine Alternative zu den langsameren, aber strahlungsresistenteren Kristallszintillatoren ist, so dass sich eine Zeitauflösung im Bereich von 10 ns erreichen lässt. Desweiteren wurde eine genaue Charakterisierung der Eigenschaften des Systems vorgenommen, wie sie bei den ersten Experimenten im April 2014 gemessen wurden. Auch die Änderungen der Magnetfelder durch Strahlungsschäden wurde untersucht. Es wird außerdem einen Überblick über weiterführende Anwendungsmöglichkeiten gegeben. So wurden bereits erste Experimente an wamer dichter Materie durchgeführt, die mit einem Pulsed Power-Setup erzeugt wurde. Darüber hinaus wurden vielversprechende medizinische Anwendungen bei der Kombination von Protonenradiographie mit Strahlentherapie im Rahmen des PaNTERA-Projekts untersucht. Außerdem wird ein Ausblick auf die Möglichkeiten bei zukünftigen Experimenten an der neuen Beschleunigeranlage FAIR gegeben, wo dank höherer Strahlintensität und -energie noch bessere Ergebnisse zu erwarten sind. Insbesondere wurde der Frage nachgegangen, inwieweit Experimente mit LAPLAS-artige Targets (Laboratory for Planetary Science) mit Protonenradiographie untersucht werden können. Aus diesen lassen sich mit PRIOR wichtige Erkenntnisse über die Zustandsgleichungen von Materie treffen, wie sie in großen Gasplaneten vorkommt.

Mehr lesen

Aufbau und Test des Protonenmikroskops PRIOR
El Moussati, S. , PhD Thesis, TU Darmstadt, Nov. 2014

Zur Bestimmung des transversalen Profils eines intensiven Ionenstrahls wurde im Rahmen dieser Arbeit eine nichtinvasive Diagnostikmethode entwickelt und sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht. Diese Methode basiert auf der Ablenkung der Elektronen im elektromagnetischen Feld eines Ionenstrahls. Dazu wird ein Elektronenstrahl eingesetzt, dessen transversales Profil für solche Messungen angepasst wurde. Dies unterscheidet diese Methode von ähnlichen Messverfahren bei denen ein dünner Strahl zur Abtastung des elektromagnetischen Feldes eingesetzt wird \citep{roy05, blockland10}. Die in der vorliegenden Arbeit dargestellte Diagnostikmethode soll in Zukunft \glqq Electron--Beam--Imaging\grqq \ (EBI) genannt werden. Als Erstes wurde der Einfluss des elektromagnetischen Feldes des Ionenstrahls auf die Elektronen theoretisch analysiert. Es wurde festgestellt, dass das magnetische Feld eine Verschiebung der Elektronen praktisch nur entlang der Ionenstrahlachse verursacht, während das elektrische Feld eine Verschiebung nur transversal zum Ionenstrahl zur Folge hat. Außerdem ist im nichtrelativistischen Fall der Betrag der magnetischen Kraft wesentlich kleiner als der der elektrischen Kraft und die Elektronen erfahren unter dem Einfluss des magnetischen Feldes lediglich eine Verschiebung nur in der Nähe der Ionenstrahlachse und bewegen sich danach parallel zur ursprünglichen Bahn. Unter dem Einfluss des elektrischen Feldes bewegen sich die Elektronen von der Ionenstrahlachse weg mit einem gewissen Winkel zur ursprünglichen Bahn. Dieser Ablenkungswinkel hängt praktisch nur vom elektrischen Feld des Ionenstrahls ab. Daher wurde zur Entwicklung des theoretischen Modells das magnetische Feld in erster Linie nicht berücksichtigt. Das theoretische Modell liefert hierbei einen Zusammenhang zwischen dem Ablenkungswinkel der Elektronen und der Ladungsverteilung im Querschnitt des Ionenstrahls. Dieses Modell kann aber nur für kleine Ablenkungswinkel angewendet werden. In diesem Fall gibt es eine Beziehung zwischen der Linienladungsdichte des Ionenstrahls und der ursprünglichen kinetischen Energie der Elektronen. Zum Anwendungsbereich der EBI--Diagnostikmethode und zur Überprüfung des theoretischen Modells wurden numerische Untersuchungen durchgeführt. Dafür wurde im Rahmen dieser Arbeit ein Code in der Programmiersprache Python entworfen. Es wurden unterschiedliche Ladungsverteilungen berücksichtigt und die Resultate der Simulationen mit dem theoretischen Modell verglichen. Die numerischen Untersuchungen haben für kleinen Ablenkungswinkeln bis einschließlich $20\,$mrad eine sehr gute Übereinstimmung mit dem theoretischen Modell gezeigt, was den Anwendungsbereich des theoretischen Modells festlegt. Ferner wurde durch die Simulationen auch der Einfluss des magnetischen Feldes des Ionenstrahls auf die Elektronen untersucht. Es hat sich gezeigt, dass bei sehr hohen Ionenströmen --- ab ungefähr $1\,$A --- die Elektronen eine nicht vernachlässigbare Verschiebung entlang der Ionenstrahlachse erfahren, was bei Experimenten mit intensiven Ionenstrahlen zu berücksichtigen ist. Unabhängig von ihrem Offset erfahren die Elektronen unter dem Einfluss des magnetischen Feldes in etwa die gleiche Verschiebung. An einem Offset von $10\,$mm beträgt die Abweichung verglichen mit der Verschiebung auf der Ionenstrahlachse nur weniger als $3\,$\%. Für die experimentellen Untersuchungen der EBI--Diagnostikmethode wurde zuerst ein Offline--Experiment entwickelt. Dabei wurde mithilfe elektrostatisch geladener Drähte das Feld des Ionenstrahls simuliert. Im Falle eines einzigen Drahtes stimmen die experimentellen Ergebnisse mit dem theoretischen Modell für kleine Ablenkungswinkel bis einschließlich $20\,$mrad sehr gut überein. Dies bestätigt die Resultate der numerischen Untersuchungen. Um den Innenbereich des Ionenstrahls zu simulieren, wurde mehrere parallele Drähte in einer Ebene gespannt, die senkrecht zum Elektronenstrahl stand. Die Elektronen konnten sich durch die Zwischenräume bewegen. Die Resultate dieses Experiments haben quantitativ die Vorhersage des theoretischen Modells bestätigt, dass die Ableitung des Ablenkungswinkels nach dem Offset proportional zur Ladungsverteilung im Querschnitt des Ionenstrahls ist. Quantitativ sind allerdings Abweichungen vom theoretischen Modell zu beobachten, die sich durch die ungenaue Modellierung der Ladungsverteilung im Ionenstrahl durch die Drähte erklären lässt. Der erste Einsatz der EBI--Diagnostikmethode erfolgte in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Professor Ulrich Ratzinger am FRANZ--Beschleuniger der Goethe Universität Frankfurt am Main mit niederenergetischen Dauerstrich--Ionenstrahlen --- $^4$He$^+$ bei $13{,}5\,$keV und einem Strom von ungefähr $1\,$mA. Mithilfe dieser Diagnostikmethode wurde die transversale Ladungsverteilung des Ionenstrahls bestimmt. Der maximale Ablenkungswinkel der Elektronen betrug etwa $1/3$ des theoretisch vorhergesagten. Durch den Einsatz des Elektronenfilters, welcher sich in der Ionenstrahlführung vor der Diagnostikkammer befindet, wurde ein Anstieg des Ablenkungswinkels festgestellt. Dies lässt vermuten, dass der Zusammenstoß der Ionen mit Atomen oder Molekülen im Restgas so viele Elektronen freisetzt, dass ihr Einfluss auf das elektrostatische Feld des Ionenstrahls nicht zu vernachlässigen ist. Diese Tatsache ist in der Zukunft noch genauer zu untersuchen.

Mehr lesen

Einfluss protoneninduzierter Strahlung auf NdFeB-Permanentmagnete
Schanz, M. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, Dezember 2013

Permanentmagnete aus NdFeB werden immer häufiger für industrielle Zwecke genutzt und finden in zahlreichen Kleingeräten wie beispielsweise in Lautsprechern oder in Motoren für Festplatten und elektrischen Werkzeugen Verwendung. Die Legierung wurde erst im Jahre 1982 entwickelt und ermöglicht bei gleichem Volumen bis zu 40% höhere Feldstärken als die ältere Samarium-Cobalt-Legierung (SmCo 5 ). Sie trägt damit entscheidend zur Minia- turisierung von Bauteilen, die auf Permanentmagnete angewiesen sind, bei.
In der Physik werden NdFeB-Magnete an Teilchenbeschleunigern hauptsächlich zur Strahlfokussierung in Form von Qua- drupolmagneten eingesetzt. Sie sind auf Grund ihrer Größe wesentlich variabler als (supraleitende) Elektromagnete einsetzbar und bieten eine bessere Feldqualität, da der geometrische Aufbau der Polstruktur nicht durch die Notwen- digkeit der Unterbringung von Spulen eingeschränkt wird. Zudem ist weder eine komplizierte Steuerung noch eine aufwändige Kühlung notwendig. Nachteilig wirken sich im Einsatz jedoch die niedrigen Curie- und damit Operations- temperaturen des Materials aus. Beobachtungen an zahlreichen Versuchen haben gezeigt, dass sie weiterhin eine hohe Strahlungssensitivität aufweisen und bei zu hoher Dosis ihre Magnetisierung und damit ihre fokussierende Funktion ver- lieren.
Bei der Protonenradiographie werden mehrere NdFeB-Permanentquadrupole als abbildendes Linsensystem zwischen Tar- get und Szintillator verwendet. Auf Grund der Streuung der Protonen im Target sowie im Kollimator, der sich zwischen den einzelnen Magneten befindet, ist davon auszugehen, dass ein nicht zu vernachlässigender Strahlanteil auf die Ma- gnete treffen und infolgedessen die Feldqualität des Quadrupols absenken wird. Diese Schäden werden sich in einer Reduzierung der Bildqualität bemerkbar machen, weshalb eine Abschätzung der zu erwartenden Demagnetisierung im Versuchsbetrieb hilfreich ist.
In dieser Arbeit wird auf die Grundlagen der Wechselwirkung von Strahlung mit Materie einschließlich der Energiedeposi- tion in Targets sowie die Bedeutung des Koerzitivfeldes in Permanentmagneten anhand der Hysteresekurve eingegangen. Nach einer geometrischen Beschreibung des Experimentaufbaus wird eine selbst programmierte Strahlsimulation vorge- stellt, mit der es möglich ist, die in die Magnete treffende Strahlungsmenge in Abhängigkeit des Ortes zu berechnen. Anschließend werden anhand von Modellen und Vergleichen mit ähnlichen Experimenten Rückschlüsse auf die zu erwar- tenden Schäden und die Auswirkungen auf den Versuchsbetrieb gezogen.

Mehr lesen

Berechnung von Transportkoeffizienten in nichtidealen Plasmen
Endres, M. , Master Thesis, TU Darmstadt, April 2013

Die elektrische Leitfähigkeit des vollständig ionisierten Wasserstoffplasmas wurde als Beispiel für Transporteigenschaften eines Plasmas untersucht. Für die nichtidealen Plasmen wird eine Näherung eingesetzt, die für wesentlich größere Plasmaparamter als die Spitzer-Theorie gültig ist. Ausdrücke für die Leitfähigkeit, die mit Hilfe der Methode des Linear Response hergeleitet wurden, werden ausgewertet. Diese sind abhängig von Korrelationsfunktionen. Mit der T-Matrix Näherung können diese Korrelationsfunktionen berechnet werden. Im Rahmen der T-Matrix Näherung ist es nötig, die Streuphasen der jeweiligen Wechselwirkungs-Potentiale zu bestimmen. Dazu wurde die Schrödinger-Gleichung integriert.

Mehr lesen

Construction of and First Results from VADar (VLF Antenna Darmstadt)
Maurer, C. , Master Thesis, TU Darmstadt, November 2012

Diese Masterarbeit beschäftigt sich mit den bisher an der radiophysikalischen Station VADar durchgeführten Arbeiten und deren theoretischem Hintergrund. Diese haben das Ziel, Darm- stadt zu einer vollwertigen Mitgliedschaft im internationalen seismoelektrodynamischen For- schungsnetzwerk INFREP zu verhelfen, und somit zur Erdbebenforschung beizutragen. Dafür ist der Bau und Betrieb eines Längst-/Langwellenempfängers erforderlich, der in der Lage ist, kontinuierlich sowohl Phasen als auch Amplituden einer Gruppe von in diesem Frequenz- band operierenden Sendern zu messen. Die zugrundeliegenden Hypothesen (also die Theorie der Kopplung zwischen Lithosphäre und Ionosphäre und deren Einfluss auf die untersuchten elektromagnetischen Wellen) und der experimentelle Aufbau (Hardware und Software) wer- den vorgestellt. Außerdem wurde eine vorläufige Analyse erster Messdaten des Erbebens vom 20.05.2012 in Norditalien durchgeführt. Diese Analyse stützt sich auf zwei Methoden, die beide die Phase der empfangenen Signale nutzen, entweder direkt oder über die Terminatorzeiten als Proxy. Insbesondere wird dabei auf die Korrektur der durch die Messapparatur entstehen- den Fehler eingegangen. Die so gewonnen Daten werden mit Hilfe des IRI-Modells in einen größeren Zusammenhang eingeordnet. Im Besonderen wird auf die Intermodulation von Signa- len eingegangen, da diese zunächst ein großes Problem darstellte, dessen Identifikation und Lösung zu den expliziten Aufgabenstellungen dieser Arbeit gehörte. Im Anhang wird auf das MSK-Verfahren (Minimum Shift Keying), eine Signalmodulationsart, die von allen hier rele- vanten Sendern angewandt wird, und deren Nutzbarmachung für Phasenvariationsmessungen sowie auf die Reflektion von elektromagnetischen Wellen an einer Plasma-Grenzschicht einge- gangen.

Mehr lesen

Influence of meteorological effects on VLF/LF signals detected by the Darmstadt radiophysical station VADar
Lee, B. R., Master Thesis, TU Darmstadt, October 2012

[...]

Mehr lesen

Untersuchung charakteristischer Ionosphärenparameter in seismoaktiven Regionen
Dziendziel, P. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, June, 2011

Das Erdbeben der Magnitude 9.0 in Tohoku, Japan (38.322° N, 142.369° O) vom 11.03.2011 zeigt die Notwendigkeit, bestehende Methoden und Anlagen zur Erdbebenvorhersage zu verbessern und neue, zuverlässigere Methoden mit längerer Vorwarnzeit zu entwickeln. Die vorliegende Arbeit baut auf einer Miniforschung [Dziendziel, 2010] zum Verhalten von ionosphärischen Parametern vor Erdbeben und in erdbebenfreien Zeiten auf. Im Gegensatz zur Miniforschung wird hier explizit eine statistische Auswertemethode (Superposition of epoches) angewendet. Weiter werden theoretische Betrachtungen bezüglich Ausbreitung von akustischen Schwerewellen (acoustic-gravity waves) in der Erdatmosphäre durchgeführt. Hierfür werden zunächst die zu beobachtenden Größen wie fOF2-Frequenzen, deren Auffindungsort sowie Störungseinflüsse vorgestellt. Insbesondere wird der Verlauf der Parameter vor und während des Tohoku-Erdbebens analysiert. Die Datenauswertung lässt erste Schlussfolgerungen über mögliche atmosphärische Vorboten starker Erdbeben zu. Um die Signifikanz der Ergebnisse zu verbessern, müssen verschiedene Auswertemethoden auf die Messdaten angewandt werden. Beispielhaft soll hier der großräumige zeitliche Verlauf der Frequenzen angeführt werden. Besonderes Augenmerk wird jedoch auf die Superposition of epoches-Methode (MSE = method of superposition of epoches) in Bezug zu einer Arbeit von E. Liperovskaya zur "Variation von fOF2-Frequenzen vor starken Erdbeben" [Liperovskaya et al., 2009] gelegt. Zusätzlich wird ein Modell zur Informationsübertragung vom Erdboden zur Ionosphäre in Form von akustischen Schwerewellen entwickelt, um die Zeit abzuschätzen, die diese Wellen vom Boden zur reflektierenden Schicht brauchen. Zuletzt findet ein Vergleich der durch die MSE erhaltenen charakteristischen Verläufe zwischen fünf ausgewählten Stationen statt.

Mehr lesen

Thermodynamische Eigenschaften von schwerionengeheizten hochschmelzenden Metallen
Hug, A. , PhD Thesis, TU Darmstadt, May 2011

Knowledge of basic physical properties of matter in high-energy-density (HED) states such as the equation-of-state (EOS) is of fundamental importance for various branches of basic and applied physics. However, such matter under extreme conditions of temperature and pressure,also called "warm dense matter"(WDM),can only be generated in dynamic experiments employing the most powerful drivers. At the high temperature experimental area HHT of the GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung (Darmstadt, Germany), intense beams of energetic heavy ions are used for this purpose. The aim of this work is to study thermophysical properties of refractory metals in hot solid and liquid states by precise temperature measurements. In order to identify the melting plateau and to limit the maximum target temperature to the region of interest, relatively long (one microsecond) bunches of uranium and xenon ions have been used to heat initially solid samples. The intense ion beams were focused on a millimetre spot at the target in order to achieve uniform conditions. The temperature on the target surface was determined by analysing thermal radiation emitted from a 0.03mm^2 area at five different wavelengths. In order to obtain the physical temperature, one has to measure not only the thermal radiation but also the emissivity, ε(T, λ) of the target surface which is not known ab inito. For this purpose, a set-up for direct target reflection measurement was designed and embedded into the fast multichannel pyrometer system. The reflection signal provides the necessary information about modifications of the target surface properties during the interaction with the ion beam. Beside the pyrometric and reflection measurement set-ups, various hardware and software components of the data acquisition system for the heavy-ion beam driven experiments were substantially enhanced. The emissivity was also obtained by identifying the melting plateau and using the well-known values of the melting temperatures. By this in situ calibration at the melting point and by using different models for emissivity such as grey-body model or X-point model, the effective emissivity can be calculated for each wavelength of the pyrometer. This enables the determination of physical target temperatures up to 7,000 K. This work focuses on two refractory metals,tungsten and tantalum. This made it possible to examine twenty or more targets per material and experiment, providing necessary statistics and proving reproducibility of the data. For the first time, the isobaric heat capacity in the hot expanded liquid states was measured in heavy-ion-beam driven experiments for tungsten (295±20J/kgK) and tantalum (282±20J/kgK). The obtained values were compared with other reported results.

Mehr lesen

Entwicklung, Aufbau und Test eines kontaktfreien Messverfahrens zur Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit dichter Plasmen
Ling, J. , PhD Thesis, TU Darmstadt, February 2011

Intense and strongly focused relativistic ion beams as delivered by the accelerator facilities of the GSI Helmholtz Centre for Heavy Ion Research are an excellent tool to produce macroscopic volumes of the order of 1 mm^3 at high energy densities (HED) of about 1 kJ/g with very uniform physical conditions in pressure density and temperature. The experimental study of matter under extreme conditions is of considerable interest to various fields of physics like plasma physics, astrophysics and geophysics. This research focusses on the determination of the equation of state (EOS) and the transport properties of high energy density matter. One of its main applications is in inertial fusion energy. The electrical conductivity is a fundamental property of matter. Although the theoretical understanding improved over the last decade, there is no general theory which can explain the behaviour of this transport coefficient under extreme conditions. Therefore, the experimental study of this parameter is very important to fundamental research. The main goal of this work was the design, development and commissioning of a new high frequency, electromagnetic, non- contact measurement setup for the determination of the electrical conductivity of HED matter as produced by intense heavy ion beams. The main motivation for developing this setup was to provide a significant improvement over the classical four point technique, which is also employed in HED matter experiments. Measurements by this non-contact technique are less affected by the electromagnetic disturbance induced by the heavy ion beam and provide a better spatial resolution, due to the fact that only a surface layer of less than 1 mm^2 and 0,1 mm depth of the dense, hot material is actually investigated. Moreover, the design of the high frequency sensor allows simultaneous measurements of temperature and pressure. The frequency characteristics of the developed sensor have been determined by means of solid metallic samples with known electrical conductivity. Subsequent comparison showed good agreement with extensive numerical simulations. Furthermore, an additional experimental setup was established to test the sensor and the attached electronic measuring equipment under dynamical conditions, independently from ion beam experiments. The setup accelerates hot, liquid tin by means of compressed air up to velocities of 20 m/s and, although properties like pressure, density and temperature are fairly different from those in ion beam experiments, measurements with the test setup contributed to a better understanding of the main setup functionality. In the experiment with liquid tin a phase shift of 45,0° ± 4,5° and an amplitude attenuation of 4,40% ± 0,07% have been measured. These values are very close to the values measured in an experiment with a heavy ion induced plasma. There a phase shift of 58,0° ± 5,8° and an amplitude attenuation of 13,50% ± 0,06% have been measured. The results obtained in the experimental part of the work presented here have proven that both the sensor and the electronic measuring equipment fulfil the design requirements and provide an excellent basis for future simultaneous measurements of electrical conductivity, pressure and temperature. Moreover, with the advent of the PRIOR proton microscopy project and the future FAIR facility, precise density measurements will allow a complete characterisation of the HED sample under investigation.

Mehr lesen

Magnetohydrodynamische Modellierung von prä-seismischen Effekten in der Ionosphäre
Mayer, B. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, Dezember, 2010

Der Einfluss der Gradiententerme auf das magnetohydrodynamische Modell der ionosphärischen E-Schicht, welches in [Meister, 1995] beschrieben ist, wird untersucht. Desweiteren wird ein neues magnetohydrodynamisches Modell für die E-Schicht entwickelt, welches zusätzlich zu Stoßfrequenzen eine nicht isotherme Atmosphäre und das elektrische Hintergrundfeld berücksichtigt. Es wird eine Analyse durchgeführt, um herauszufinden welcher Aufwand notwendig ist um aus dem neuen Modell eine Dispersionsgleichung der elektromagnetischen Wellen zu erhalten. Diese Analyse soll als Grundlage für zukünftige numerische Berechnungen dienen. Außerdem wird ein mathematischer Ausdruck für die Temperaturvariation hergeleitet, welche als Erdbebenvorbote dienen könnte.

Mehr lesen


Einfluss der Kernfusion auf das nichtideale Sonnenplasma
Endres, M. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, September, 2010

Als einen möglichen Ausgangspunkt für ein zukünftiges numerisches Sonnenmodell wird eine Zustandsgleichung des nichtidealen Sonnenplasmas betrachtet. Konkret werden Korrekturen zum Idealdruck im Inneren der Sonne berechnet, ohne dass Energieabstrahlung oder Strahlungsdruck berücksichtigt werden. Als Grundlage dienen numerische Modelldaten der Sonne. Der Beitrag der Wechselwirkungen zum Druck wurde bereits von diversen Autoren diskutiert, er wird mit einer Virialentwicklung der Zustandsgleichung bis in Dichteordnung n^(5/2) beschrieben. Diese Näherung wurde bisher nur für ein Elektronengas untersucht. In dieser Arbeit wird sie für ein Wasserstoff-Helium Gemisch angewandt. Weiterhin wird der Einfluss der Kernfusion auf den Plasmadruck betrachtet. Nach Einführung der verschiedenen Fusions-Prozesse werden deren Energieproduktionsraten berechnet. Mit Hilfe der Energieproduktionsraten werden die änderungen der inneren Energie des Systems, der freien Energie und des Drucks bestimmt. Im vorliegenden Modell wird eine Variation des Sonnenplasmas im Verlauf von maximal 500.000 Jahren untersucht. Dabei wird näherungsweise die Modifikation der Teilchenzahlen infolge der Kernraktionen vernachlässigt. Werden noch die weiteren Grundgleichungen der Sternenentwicklung, für die Masseverteilung, das hydrostische Gleichgewicht, und den Energiestransport, berücksichtigt, lässt sich dieser Ansatz zu einem numerischen Sternentwicklungsmodell weiterführen.

Mehr lesen


Zur Analyse und Bewertung aktueller Modelle der Lithosphären-Atmosphären-Ionosphären-Kopplung in seismoaktiven Regionen
Roth, F. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, August, 2010

In dieser Arbeit wurden ausgewählte Theorien der Lithosphären-Atmosphären-Ionosphären- Kopplung vorgestellt und auf Gemeinsamkeiten sowie Zusammenhänge untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass unterschiedliche Modelle sehr ähnliche Prozessabfolgen, und teilweise ähnliche Ergebnisse liefern. Es wurde, durch mögliche- und experimentell gefundene Korrelationen lokaler Parameter bzw. Erdbebenvorboten, ein "neues" Kopplungsmodell vorgeschlagen, dessen theoretische und experimentelle Untersuchung sowie Überprüfung in der Zukunft für die Erdbebenkurzzeitvorhersage in Meeresnähe von großer Bedeutung sein könnte. Doch bleiben trotz verstärkter Anstrengungen im experimentellen und theoreti schen Bereich viele Fragen offen. Das Hauptproblem der theoretischen Modelle liegt in der Wahl und Rechtfertigung der Grundannahmen.

Mehr lesen

Effektive Polytropenkoeffizienten anisotroper planetarer Magnetosheath-Plasmen mit magnetoakustischen Wellen
Maurer, C. , Bachelor Thesis, TU Darmstadt, Juni, 2010

In the magnetosheath plasmas of Earth, Jupiter and Saturn anisotropies of the plasma parameters are caused by strong magnetic fields via Lorentz forces. These anisotropies influence the dispersion relation of excited magnetohydrodynamic waves considerably. In the present work, based on the double-adiabatic Chew-Goldberger-Low approximation, the dispersion of magnetoacoustic waves and the variations of the polytropic coefficient of the plasma by these waves are studied. It is shown that in the case of slow magnetoacoustic waves, regions with effective polytropic coefficients smaller than unity may exist in the magnetosheaths of the three studied planets (Earth, Jupiter and Saturn).

Mehr lesen


Valid XHTML 1.0 Transitional
CSS ist valide!

A A A | Print | Legal note | Sitemap