Hannover, Universiẗat, Diss., 1998.

Zugl.: München, Techn. Univ., Diss.

Essen, University Diss., 2004--Duisburg.

Duisburg, Essen, Univ. Diss., 2004

Thesis solves the problem of influence of variable process conditions during grinding on surface texture parameters, provides precision of measurement methods, assessed by laser interferometry measurement methods and piezoelectric measurement of vibration of technological equipment and processes using statistical methods the correlation between the amplitude of oscillation and on surface texture parameters. Further it provides the prediction of the impact of input parameters to the output parameters of the technological process for a long-term perspective.

Bibliographische Beschreibung und Referat. Kochan, Natalie. „Charakterisierung von Plasmen, erzeugt durch Fokussierung von 100 ps Laserpulsen auf Festkörperoberflächen“. Technische Universität Chemnitz, Institut für Physik, Dissertation, 2002 (104 Seiten; 48 Abbildungen; 4 Tabellen; 102 Literaturzitate). In der vorliegenden Arbeit wurden Plasmen, die durch Laserbestrahlung erzeugt wurden, untersucht. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Bestimmung der Elektronendichte des Plasmas und der Plasmatemperatur, mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Überwiegend erfolgten die Untersuchungen unter Normaldruck an Luft. Zunächst werden einige Grundlagen der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit einem Plasma dargestellt, die für Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschließend werden experimentelle Aufbauten und Auswertungsmethoden beschrieben. Zur Plasmadiagnostik wurden verschiedene Messmethoden eingesetzt, die eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung gestatten: Absorptionsphotographie, Interferometrie, Messungen der Faraday-Drehung und Röntgenstreakmessungen. Im Hauptteil der Arbeit wurde zunächst der Einfluss der Leistungsdichte der Laserstrahlung auf die im laserinduzierten Plasma ablaufenden Prozesse untersucht. Die Untersuchungen erfolgten sowohl bei atmosphärischem Druck als auch im Vakuum. Die Leistungsdichte der Laserstrahlung wurde dabei von 10^9 bis 10^14 W/cm2 variiert. Es wurde dabei gezeigt, dass die Anwesenheit einer Gasatmosphäre die Expansion des Plasmas behindert und damit zu einer höheren Plasmadichte als in Hochvakuum führt. Es wurde festgestellt, dass es bei einer Leistungsdichte von ca. 5,0×10^9 W/cm2 eine stark nichtlineare Abhängigkeit sowohl der Ausbreitungsgeschwindigkeit als auch der mittleren Elektronendichte in der Schockwelle von der Leistungsdichte gibt. Ab einer Leistungsdichte von ~ 10^13 W/cm2 wurde bei Bestrahlung eines Ag-Targets in Luft ein schmaler Plasmajet mit einer hohen Elektronendichte von mehr als 10^20 cm-3 und einer Länge von etwa 300 µm beobachtet. Bei noch höheren Leistungsdichten von ca. 10^14 W/cm2 treten mehrere Filamente in unterschiedlichen Entwicklungsstadien gleichzeitig auf. Es wurde außerdem das Phänomen der Plasmaabtrennung (plasma bullets) nachgewiesen. Im weiteren wurden Plasmaparameter laserinduzierter Plasmen mit solchen laserinduzierter Entladungen in Luft verglichen. Es ergab sich, dass in beiden Fällen Filamente mit sehr ähnlichen Plasmaparametern entstehen können. Die Feldstärke der sich im laserinduzierten Plasma spontan bildenden Magnetfelder wurde durch Faraday-Messungen ermittelt. Die Stärke (4 – 7 MG) und die Orientierung der Felder weisen darauf hin, dass diese Felder durch Resonanzabsorption zustande kommen. Die Plasmatemperaturen wurden mit Hilfe optischer Verfahren (in Luft) bzw. Röntgenstreakmessungen (unter Vakuum) ermittelt. Dabei wurde zeitlich aufgelöst der Verlauf der Temperaturen von Plasmen gemessen, welche durch den Beschuss von Targets unterschiedlichen Materials (Al und Cu) im Vakuum erzeugt wurden.

Bibliographische Beschreibung und Referat. Kochan, Natalie. „Charakterisierung von Plasmen, erzeugt durch Fokussierung von 100 ps Laserpulsen auf Festkörperoberflächen“. Technische Universität Chemnitz, Institut für Physik, Dissertation, 2002 (104 Seiten; 48 Abbildungen; 4 Tabellen; 102 Literaturzitate). In der vorliegenden Arbeit wurden Plasmen, die durch Laserbestrahlung erzeugt wurden, untersucht. Der Schwerpunkt der Untersuchungen lag auf der Bestimmung der Elektronendichte des Plasmas und der Plasmatemperatur, mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung. Überwiegend erfolgten die Untersuchungen unter Normaldruck an Luft. Zunächst werden einige Grundlagen der Wechselwirkung von Laserstrahlung mit einem Plasma dargestellt, die für Bearbeitung des Themas wesentlich sind. Anschließend werden experimentelle Aufbauten und Auswertungsmethoden beschrieben. Zur Plasmadiagnostik wurden verschiedene Messmethoden eingesetzt, die eine hohe zeitliche und räumliche Auflösung gestatten: Absorptionsphotographie, Interferometrie, Messungen der Faraday-Drehung und Röntgenstreakmessungen. Im Hauptteil der Arbeit wurde zunächst der Einfluss der Leistungsdichte der Laserstrahlung auf die im laserinduzierten Plasma ablaufenden Prozesse untersucht. Die Untersuchungen erfolgten sowohl bei atmosphärischem Druck als auch im Vakuum. Die Leistungsdichte der Laserstrahlung wurde dabei von 10^9 bis 10^14 W/cm2 variiert. Es wurde dabei gezeigt, dass die Anwesenheit einer Gasatmosphäre die Expansion des Plasmas behindert und damit zu einer höheren Plasmadichte als in Hochvakuum führt. Es wurde festgestellt, dass es bei einer Leistungsdichte von ca. 5,0×10^9 W/cm2 eine stark nichtlineare Abhängigkeit sowohl der Ausbreitungsgeschwindigkeit als auch der mittleren Elektronendichte in der Schockwelle von der Leistungsdichte gibt. Ab einer Leistungsdichte von ~ 10^13 W/cm2 wurde bei Bestrahlung eines Ag-Targets in Luft ein schmaler Plasmajet mit einer hohen Elektronendichte von mehr als 10^20 cm-3 und einer Länge von etwa 300 µm beobachtet. Bei noch höheren Leistungsdichten von ca. 10^14 W/cm2 treten mehrere Filamente in unterschiedlichen Entwicklungsstadien gleichzeitig auf. Es wurde außerdem das Phänomen der Plasmaabtrennung (plasma bullets) nachgewiesen. Im weiteren wurden Plasmaparameter laserinduzierter Plasmen mit solchen laserinduzierter Entladungen in Luft verglichen. Es ergab sich, dass in beiden Fällen Filamente mit sehr ähnlichen Plasmaparametern entstehen können. Die Feldstärke der sich im laserinduzierten Plasma spontan bildenden Magnetfelder wurde durch Faraday-Messungen ermittelt. Die Stärke (4 – 7 MG) und die Orientierung der Felder weisen darauf hin, dass diese Felder durch Resonanzabsorption zustande kommen. Die Plasmatemperaturen wurden mit Hilfe optischer Verfahren (in Luft) bzw. Röntgenstreakmessungen (unter Vakuum) ermittelt. Dabei wurde zeitlich aufgelöst der Verlauf der Temperaturen von Plasmen gemessen, welche durch den Beschuss von Targets unterschiedlichen Materials (Al und Cu) im Vakuum erzeugt wurden.

Der weltraumgestützte Gravitationswellendetektor LISA (Laser Interferometer Space Antenna) besteht aus drei identischen Satelliten an Bord derer sich jeweils zwei frei schwebende Testmassen befinden. Die Lage der einzelnen Testmassen in Bezug auf die zugehörige optische Bank muss mit einer Genauigkeit besser 1 pm/sqrt(Hz) in der Abstands- und besser 10 nrad/sqrt(Hz) in der Winkelmessung erfolgen. In der vorliegenden Arbeit wird ein kompaktes optisches Auslesesystem präsentiert, welches als Prototyp für diese Abstands- und Winkelmetrologie dient. Das dafür entwickelte polarisierende Heterodyn-Interferometer mit räumlich getrennten Frequenzen basiert auf einem hoch-symmetrischen Design, bei dem zur optimalen Gleichtakt-Unterdrückung Mess- und Referenzarm die gleiche Polarisation und Frequenz sowie annähernd gleiche optische Pfade haben. Für die Winkelmessung wird die Methode der differentiellen Wellenfrontmessung eingesetzt. In einem ersten Prototyp-Aufbau wird ein Rauschniveau von weniger als 100 pm/sqrt(Hz) in der Translations- und von weniger als 100 nrad/sqrt(Hz) in der Winkelmessung (beides für Frequenzen oberhalb 0.1 Hz) demonstriert. In einem zweiten Prototyp-Aufbau werden zusätzlich eine Intensitätsstabilisierung und ein Phasenlock der beiden Frequenzen implementiert. Die analoge Phasenmessung ist durch eine digitale, FPGA basierte, ersetzt. Mit diesem Aufbau wird ein Rauschen kleiner 5 pm/sqrt(Hz) in der Translationsmessung und kleiner 10 nrad/sqrt(Hz) in der Winkelmessung, beides für Frequenzen größer 0.01 Hz, erreicht. Eine Rausch-Analyse wurde durchgeführt und die Nichtlinearitäten des Interferometers bestimmt. Das Interferometer wurde im Hinblick auf die LISA Mission entwickelt, findet seine Anwendung aber auch bei der Charakterisierung der dimensionalen Stabilität von ultra-stabilen Materialien sowie in der optischen Profilometrie. Die Adaptierung des Interferometers dazu sowie erste Resultate zu beiden Anwendungen werden in dieser Arbeit präsentiert. / The space-based gravitational wave detector LISA (Laser Interferometer Space Antenna) consists of three identical satellites. Each satellite accommodates two free-flying proof masses whose distance and tilt with respect to its corresponding optical bench must be measured with at least 1 pm/sqrt(Hz) sensitivity in translation and at least 10 nrad/sqrt(Hz) sensitivity in tilt measurement. In this thesis, a compact optical readout system is presented, which serves as a prototype for the LISA proof mass attitude metrology. We developed a polarizing heterodyne interferometer with spatially separated frequencies. For optimum common mode rejection, it is based on a highly symmetric design, where measurement and reference beam have the same frequency and polarization, and similar optical pathlengths. The method of differential wavefront sensing (DWS) is utilized for the tilt measurement. In a first prototype setup noise levels below 100 pm/sqrt(Hz) in translation and below 100 nrad/sqrt(Hz) in tilt measurement (both for frequencies above 0.1 Hz) are achieved. A second prototype was developed with additional intensity stabilization and phaselock of the two heterodyne frequencies. The analog phase measurement is replaced by a digital one, based on a Field Programmable Gate Array (FPGA). With this setup, noise levels below 5 pm/sqrt(Hz) in translation measurement and below 10 nrad/sqrt(Hz) in tilt measurement, both for frequencies above 0.01Hz, are demonstrated. A noise analysis was carried out and the nonlinearities of the interferometer were measured. The interferometer was developed for the LISA mission, but it also finds its application in characterizing the dimensional stability of ultra-stable materials such as carbon-fiber reinforced plastic (CFRP) and in optical profilometry. The adaptation of the interferometer and first results in both applications are presented in this work.