Die Beschleunigung von Elektronen im Wechselwirkungsbereich hochintensiver Laserfelder mit einem Plasma wird als mögliche Alternative zu konventionellen Radiofrequenz basierten Beschleunigerkonzepten gehandelt. Die gezeigten Experimente sind die ersten Versuche zur Laser getriebenen Elektronenbeschleunigung am Max Born Institut. Im Rahmen dieser Dissertation konzentriere ich mich auf kontrollierte Injektion und es werden zwei verschiedene Methoden gezeigt. Die erste demonstrierte Variante einer stimulierten Injektion ist die Ionisationsinjektion, welche typischerweise zu einem kontinuierlichen Elektroneneinfang über einen ausgedehnten Bereich entlang der Propagation des Lasers führt. Die injizierten Elektronen werden dadurch über unterschiedliche Längen beschleunigt, was zu einem breiten Energiespektrum des beschleunigten Eletronenpaketes führt. Die zweite untersuchte Injektionsmethode basiert auf einem Überschallphänomen, welches eine quasi-instantane Injektion ermöglicht. Wird ein Überschall-Gasfluß durch eine scharfe Kante gestört, bildet sich ein scharfer Dichteübergang, bekannt als Schock Front, durch welchen eine Injektion stimuliert werden kann. Es wurde gezeigt, dass die Machzahl der Düse bzw. die Übergangshöhe der Schock Front dazu benutzt werden können, die injizierte Ladungsmenge zu kontrollieren. Eine Erhöhung der Ladungsmenge ist dabei mit einer Erhöhung der Energiebreite verknüpft. Es wurden Elektronenstrahlen demonstriert mit weniger als 2% Energiebreite bei einer Maximalenergie von 300MeV und 5 pC Ladung. Es zeigte sich, dass sowohl bei Shock-Front Injektion als auch bei Ionisationsinjektion die emittierte Ladung pro Energieintervall und Raumwinkel konstant blieb, bei einem Wert von (0.021+-0.001) pC/MeV/mrad^2. Dass sowohl eine kontinuierliche als auch eine instantane Injektion dieselbe Korrelation zwischen Ladung, Divergenz und Energiebreite aufweisen, lässt darauf schließen, dass es sich um eine Eigenschaft der Plasmawelle selbst handelt. / The acceleration of electrons in intense laser fields interacting with a plasma is widely considered as a possible alternative to conventional RF-based accelerator concepts. The presented measurements are the first demonstration of Laser Wakefield Acceleration at the Max Born Institut and a setup was build to perform the described experiments. This thesis focuses on controlled injection and two different methods will be compared. The first method of stimulated injection, presented in this thesis, is ionization injection, which typically causes electron trapping over an extended laser propagation distance. As electrons become injected at different positions, electrons will be accelerated over different distances, yielding a wide energy spread in the emitted electron beam. The second stimulated injection method utilizes a supersonic phenomenon called shock front to stimulate a quasi-instantaneous injection. When a supersonic gas flow is disturbed by a sharp edge, a shock front is created and injection is stimulated at the crossing of the propagating laser pulse and the shock-front region. It is found that the Mach number of the flow or the density transition in the shock front respectively, can be used to tune the total charge injected. This increase in total charge comes at the expense of an increased energy spread. Electron beams are demonstrated with an energy spread of less than 2% at peak energies of 300MeV with 5 pC of charge. For the ionization injection as well as for the shock-front injection it is found, that the charge per energy interval and solid angle is constant and amounts to (0.021+-0.001) pC/MeV/mrad^2 for all observed electron beams. The continuous injection and the quasi-instantaneous injection yield the same correlation between charge, divergence and energy spread. This implies that this correlation is a property of the wakefield structure itself.

Die wichtigste Baugruppe im Verfahrensablauf einer Lost-Foam-Gießanlage ist neben der Gießstation die Vibrationseinrichtung. Diese Einrichtung dient dem Befüllen eines Gießbehälters mit Gießmodell bei gleichzeitigem Verdichten des Formsandes. Es wurden vier Varianten einer dreidimensionalen Vibrationseinrichtung entworfen, teilweise konstruiert und in ihrer Machbarkeit verglichen. Modelliert und simuliert wurde das dynamische Bewegungsverhalten des servohydraulisch angetriebenen dreidimensionalen Vibrationstisches. Es zeigte sich die Eignung der konstruierten Vibrationseinrichtung, ebenfalls wiesen Spannungs- und Verformungsanalysen zur Optimierung eines neuen Gießbehälters seine geforderten Einsatzmöglichkeiten nach. Die Vorzugsvariante, ein dreidimensional servohydraulisch angetriebener Vibrationstisch ohne Klemmrahmen, konnte in eine neue Lost-Foam-Gießanlage projektiert werden.

Digital communication refers to human-to-human, human-to-machine or machine-to-machine communication. This dissertation focuses on human-to-human communication in professional relationships based on hardware innovations like tablets, smartphones, or wearables as well as internet-based services like email, instant messaging or social media. Intended consequences of using social communication technologies are often increased freedom of action or faster communication. However, digital communication does also lead to unintended consequences like new social controls, less freedom of action or a lack of time. The aim of the dissertation is to explore explanation attempts why these consequences occur as well as to elucidate how organizations could deal with it. The key message of the dissertation is that using digital communication technologies requires well-trained moral discernment to better understand unintended consequences as well as to better cope with them.:1. Introduction 2. Digital communication: a new challenge for moral discernment 3. Digital communication in and beyond organizations: unintended consequences of new freedom 4. Digital communication in organizations: acceleration and lack of time 5. Further articles in the field of digital communication and acceleration

Die vorliegende Dissertation beschäftigt sich hauptsächlich mit zwei Fragen: Erstens, welche Faktoren beein-flussen den Prozess, durch den sich neue Technologien unter Firmen verbreiten? Zweitens, welche Konsequen-zen ergeben sich aus der Verbreitung neuer Technologien? Beide Fragen beschäftigen sich mit der Dynamik des technologischen Wandels. Die Analyse wird am konkreten Beispiel von e-Business Technologien durchgeführt. Dabei werden insbesondere die Konsequenzen von interdependenten Technologien untersucht. Es wird ge-zeigt, dass es zu steigenden Erträgen der Adoption kommen kann, wenn verwandte Technologien sich nicht in ih-ren Funktionalitäten substituieren. Dies kann zu einer endogenen Beschleunigung der technologischen Entwick-lung führen. Dies bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit der Adoption einer Technologie mit der Anzahl der zu-vor adoptierten, verwandten Technologien ansteigt. Diese Theorie wird empirisch getestet und in vier verschie-denen Untersuchungen mit zwei verschiedenen, großen Datensätzen bestätigt. Die Existenz einer wachsenden di-gitalen Kluft in der e-Business Technologie-Ausstattung der Unternehmen wird für den Zeitraum von 1994-2002 nachgewiesen. Außerdem wird argumentiert, dass die Adoption neuer Technologien in Firmen strategische Bedeutung hat da sich daraus Möglichkeiten zur Durchführung von Innovationen ergeben. Diese können sich entweder durch redu-zierte Produktionkosten für bestehende Produkte, neue Produkte und Dienstleistungen, oder neue Distributions-kanäle manifestieren. Empirische Evidenz zeigt, dass e-Business Technologien derzeit wichtige Enabler von In-novationen sind und dass innovative Firmen mit höherer Wahrscheinlichkeit wachsen. Außerdem wird gezeigt, dass durch e-Business Technologien induzierte Innovationen gegenüber anderen Innovationsarten nicht inferior sind in Bezug auf deren gleichzeitiges Auftreten mit finanziellen Leistungsindikatoren. Die Arbeit diskutiert die Implikationen dieser Ergebnisse aus volks- und betriebswirtschaftlicher Perspektive. / This dissertation primarily deals with two questions: First, what determines the process by which new tech-nologies spread among enterprises over time? Second, what are the consequences of the spread of new technolo-gies? Both questions concern the dynamics of technological change. They are analyzed considering the diffusion and implications of e-business technologies as a concrete example. Particular attention is given to technological interdependencies. It is shown that increasing returns to adoption can arise if related technologies do not substitute each other in their functionalities. This can lead to an endoge-nous acceleration of technological development. Hence, the probability to adopt any technology is an increasing function of previously adopted, related technologies. The theory is empirically tested and supported in four inde-pendent inquiries, using two different exceptionally large datasets and different econometric methods. The exis-tence of a growing digital divide among companies is demonstrated for the period between 1994 and 2002. In addition, it is argued that the adoption of new e-business technologies by firms has strategic relevance be-cause this creates opportunities to conduct innovation, either to reduce production costs for a given output, to create a new product or service, or to deliver products to customers in a way that is new to the enterprise. Empiri-cal evidence is presented showing that e-business technologies are currently an important enabler of innovations. It is found that innovative firms are more likely to grow. Also, e-business related innovations are not found to be inferior to traditional kinds of innovations in terms of simultaneous occurrence with superior financial perform-ance of enterprises. Implications of these findings are discussed both for economists and management researchers.

Die Dissertation beschäftigt sich mit der automatischen Erkennung chirurgischer Aktivitäten im Operationssaal, welche einen wichtigen Bestandteil im automatischen chirurgischen Assistenzprozess darstellt. Die automatische Assistenz ist eine der wichtigen Entwicklungen bei der fortschreitenden Technisierung in der Chirurgie. Es werden Anforderungen an ein Erkennungssystem definiert sowie ein entsprechendes Erkennungsmodell entworfen und untersucht. Die Evaluation bedient sich simulierter chirurgischer Eingriffe mit hoher Realitätsnähe. Die Ergebnisse zeigen eine grundlegende Eignung des Modells für die automatische Aktivitätserkennung multipler Eingriffstypen. Mögliche Weiterentwicklungen könnten die vorgestellte Lösung weiter vorantreiben.

This thesis presents results on the theoretical description of ion acceleration using ultra-short ultra-intense laser pulses. It consists of two parts. One deals with the very general and underlying description and theoretic modeling of the laser interaction with the plasma, the other part presents three approaches of optimizing the ion acceleration by target geometry improvements using the results of the first part. In the first part, a novel approach of modeling the electron average energy of an over-critical plasma that is irradiated by a few tens of femtoseconds laser pulse with relativistic intensity is introduced. The first step is the derivation of a general expression of the distribution of accelerated electrons in the laboratory time frame. As is shown, the distribution is homogeneous in the proper time of the accelerated electrons, provided they are at rest and distributed uniformly initially. The average hot electron energy can then be derived in a second step from a weighted average of the single electron energy evolution. This result is applied exemplary for the two important cases of infinite laser contrast and square laser temporal profile, and the case of an experimentally more realistic case of a laser pulse with a temporal profile sufficient to produce a preplasma profile with a scale length of a few hundred nanometers prior to the laser pulse peak. The thus derived electron temperatures are in excellent agreement with recent measurements and simulations, and in particular provide an analytic explanation for the reduced temperatures seen both in experiments and simulations compared to the widely used ponderomotive energy scaling. The implications of this new electron temperature scaling on the ion acceleration, i.e. the maximum proton energy, are then briefly studied in the frame of an isothermal 1D expansion model. Based on this model, two distinct regions of laser pulse duration are identified with respect to the maximum energy scaling. For short laser pulses, compared to a reference time, the maximum ion energy is found to scale linearly with the laser intensity for a simple flat foil, and the most important other parameter is the laser absorption efficiency. In particular the electron temperature is of minor importance. For long laser pulse durations the maximum ion energy scales only proportional to the square root of the laser peak intensity and the electron temperature has a large impact. Consequently, improvements of the ion acceleration beyond the simple flat foil target maximum energies should focus on the increase of the laser absorption in the first case and the increase of the hot electron temperature in the latter case. In the second part, exemplary geometric designs are studied by means of simulations and analytic discussions with respect to their capability for an improvement of the laser absorption efficiency and temperature increase. First, a stack of several foils spaced by a few hundred nanometers is proposed and it is shown that the laser energy absorption for short pulses and therefore the maximum proton energy can be significantly increased. Secondly, mass limited targets, i.e. thin foils with a finite lateral extension, are studied with respect to the increase of the hot electron temperature. An analytical model is provided predicting this temperature based on the lateral foil width. Finally, the important case of bent foils with attached flat top is analyzed. This target geometry resembles hollow cone targets with flat top attached to the tip, as were used in a recent experiment producing world record proton energies. The presented analysis explains the observed increase in proton energy with a new electron acceleration mechanism, the direct acceleration of surface confined electrons by the laser light. This mechanism occurs when the laser is aligned tangentially to the curved cone wall and the laser phase co-moves with the energetic electrons. The resulting electron average energy can exceed the energies from normal or oblique laser incidence by several times. Proton energies are therefore also greatly increased and show a theoretical scaling proportional to the laser intensity, even for long laser pulses.

Univ., Diss.--Freiburg im Breisgau, 2004. / Literaturverz. S. 301 - 321.

Die Dissertation beschäftigt sich mit der automatischen Erkennung chirurgischer Aktivitäten im Operationssaal, welche einen wichtigen Bestandteil im automatischen chirurgischen Assistenzprozess darstellt. Die automatische Assistenz ist eine der wichtigen Entwicklungen bei der fortschreitenden Technisierung in der Chirurgie. Es werden Anforderungen an ein Erkennungssystem definiert sowie ein entsprechendes Erkennungsmodell entworfen und untersucht. Die Evaluation bedient sich simulierter chirurgischer Eingriffe mit hoher Realitätsnähe. Die Ergebnisse zeigen eine grundlegende Eignung des Modells für die automatische Aktivitätserkennung multipler Eingriffstypen. Mögliche Weiterentwicklungen könnten die vorgestellte Lösung weiter vorantreiben.

In der vorliegenden Publikation wird ein Verfahren beschrieben, dass eine infrastrukturlose Positionierung im Inneren von Gebäuden ermöglicht. Unter infrastrukturlos wird in diesem Zusammenhang die autarke Positionierung eines Systems auf Basis seiner Inertialsensorik ohne den Einsatz von im Gebäude installierter Zusatzlösungen, wie Funksysteme, verstanden. Aufgrund der insbesondere über die Zeit erhöhten Fehlerbehaftung solcher Sensoren werden bei diesem Verfahren Innenraumkarten in den Lokalisierungsprozess einbezogen. Diese Kartendaten erlauben den Ausschluss invalider Positionen und Bewegungen, wie das Durchqueren von Wänden, und ermöglichen somit eine wesentliche Verbesserung der Ortungsgenauigkeit.

This thesis presents results on the theoretical description of ion acceleration using ultra-short ultra-intense laser pulses. It consists of two parts. One deals with the very general and underlying description and theoretic modeling of the laser interaction with the plasma, the other part presents three approaches of optimizing the ion acceleration by target geometry improvements using the results of the first part. In the first part, a novel approach of modeling the electron average energy of an over-critical plasma that is irradiated by a few tens of femtoseconds laser pulse with relativistic intensity is introduced. The first step is the derivation of a general expression of the distribution of accelerated electrons in the laboratory time frame. As is shown, the distribution is homogeneous in the proper time of the accelerated electrons, provided they are at rest and distributed uniformly initially. The average hot electron energy can then be derived in a second step from a weighted average of the single electron energy evolution. This result is applied exemplary for the two important cases of infinite laser contrast and square laser temporal profile, and the case of an experimentally more realistic case of a laser pulse with a temporal profile sufficient to produce a preplasma profile with a scale length of a few hundred nanometers prior to the laser pulse peak. The thus derived electron temperatures are in excellent agreement with recent measurements and simulations, and in particular provide an analytic explanation for the reduced temperatures seen both in experiments and simulations compared to the widely used ponderomotive energy scaling. The implications of this new electron temperature scaling on the ion acceleration, i.e. the maximum proton energy, are then briefly studied in the frame of an isothermal 1D expansion model. Based on this model, two distinct regions of laser pulse duration are identified with respect to the maximum energy scaling. For short laser pulses, compared to a reference time, the maximum ion energy is found to scale linearly with the laser intensity for a simple flat foil, and the most important other parameter is the laser absorption efficiency. In particular the electron temperature is of minor importance. For long laser pulse durations the maximum ion energy scales only proportional to the square root of the laser peak intensity and the electron temperature has a large impact. Consequently, improvements of the ion acceleration beyond the simple flat foil target maximum energies should focus on the increase of the laser absorption in the first case and the increase of the hot electron temperature in the latter case. In the second part, exemplary geometric designs are studied by means of simulations and analytic discussions with respect to their capability for an improvement of the laser absorption efficiency and temperature increase. First, a stack of several foils spaced by a few hundred nanometers is proposed and it is shown that the laser energy absorption for short pulses and therefore the maximum proton energy can be significantly increased. Secondly, mass limited targets, i.e. thin foils with a finite lateral extension, are studied with respect to the increase of the hot electron temperature. An analytical model is provided predicting this temperature based on the lateral foil width. Finally, the important case of bent foils with attached flat top is analyzed. This target geometry resembles hollow cone targets with flat top attached to the tip, as were used in a recent experiment producing world record proton energies. The presented analysis explains the observed increase in proton energy with a new electron acceleration mechanism, the direct acceleration of surface confined electrons by the laser light. This mechanism occurs when the laser is aligned tangentially to the curved cone wall and the laser phase co-moves with the energetic electrons. The resulting electron average energy can exceed the energies from normal or oblique laser incidence by several times. Proton energies are therefore also greatly increased and show a theoretical scaling proportional to the laser intensity, even for long laser pulses.