TY - THES A1 - Müller, Horst T1 - Ordnungsreduktion geometriebasierter Differentialgleichungssysteme unter Berücksichtigung schwacher Nichtlinearitäten N2 - Diese Arbeit untersucht Methoden der Ordnungsreduktion schwach nichtlinearer Finite-Elemente und Finite-Differenzen Systeme. Die Nichtlinearitäten werden in einheitlicher Weise mittels einer Taylor Reihenentwicklung parametrisiert. Diese Darstellung dient als Normalform, auf der die Methoden der Ordnungsreduktion operieren. Die Modelle hoher Ordnung werden mittels projektionsbasierter Verfahren auf Systeme mit nur noch wenigen Freiheitsgraden reduziert. Diese Verfahren beruhen auf Krylov-Unterraum Methoden (Arnoldi-Verfahren) und Methoden der Zustandsauswahl (Guyan-Verfahren) für den linearen Fall. Darüberhinaus werden zwei weitere Methoden der nichtlinearen Ordnungsreduktion vorgestellt, das Verfahren der adiabatischen Elimination schnell relaxierender Variablen und das Verfahren der nichtlinearen Frequenzgangsanpassung. Die Eignung der projektiven Reduktionsmethoden wird anhand von akademischen und industrierelevanten Beispielen demonstriert N2 - We describe techniques of model order reduction (MOR) for weakly nonlinear finite element and finite difference models. Nonlinearities are uniquely parameterized by means of a Taylor series expansion. The MOR-methods operate on this standard-representation. We use projection-based MOR methods to get manageable nonlinear behavioral models. These approaches are based on Krylov-subspace (Arnoldi-method) and state-selection (Guyan-method) techniques for the linear case. Moreover, we propose other MOR approaches for the nonlinear case: MOR by adiabatic elimination of fast relaxing variables and a nonlinear approach in the frequency domain. The applicability of the projection-based methods is demonstrated on both, academic and industrial examples. KW - Differentialgleichungssystem KW - Ordnungsreduktion KW - Projektionsverfahren KW - Ordnungsreduktion KW - Modellreduktion KW - Systemreduktion KW - Systemvereinfachung KW - Nichtlinear KW - Model order reduction KW - System simplification KW - Nonlinear Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000955 ER - TY - THES A1 - Merkt, Domnic T1 - Konvektionsinstabilitäten und raumzeitliche Strukturbildung in Zweischicht-Systemen N2 - In dieser Arbeit wird das Verhalten zweier nichtmischbarer überlagerter Fluide (Gase und/oder Flüssigkeiten) untersucht, welche durch horizontale Platten vertikal beschränkt sind. Die betrachteten Effekte beschränken sich im Wesentlichen auf den Einfluss von Gravitations- und Oberflächenspannungseffekten. Dabei werden neben analytischen hauptsächlich numerische Untersuchungen über das Instabilitätsverhalten der Grenzfläche und die resultierende Strukturbildung durchgeführt. Ausgangspunkt sind die inkompressiblen Navier-Stokes-Gleichungen, die Wärmeleitgleichungen und die Kontiniuitätsgleichungen beider Fluidschichten. Die Komplexität dieser Gleichungen erfordert bestimmte Näherungen und deshalb werden zwei Grenzfälle untersucht. Als erste Näherung wird eine undeformierbare Grenzfläche angesetzt. In dieser Näherung wird zum einen die, nur in Mehrschichtsystemen auftretende, Antikonvektion untersucht. Neben analytischen Resultaten in vertikal unendlich ausgedehnten Systemen, werden zum ersten Mal 3D-Simulationen der vollen nichtlinearen Gleichungen gezeigt. Zum anderen wird ein einfaches einseitiges Modell zur Konvektion unter Verdampfung abgeleitet, welches eine Erweiterung des "Pearson"-Modells darstellt, und die resultierende Strukturbildung gezeigt. Eine deformierbare Grenzfläche bei ausschließlicher Untersuchung von langwelligen Instabilitäten führt zur zweiten Näherung: die Schmiermittelnäherung. Nach der Herleitung der Evolutionsgleichung der Grenzfläche werden ihre grundlegenden Eigenschaften diskutiert. Die numerische Integration zeigt die typische Tropfen/Loch-Bildung dieser Systeme. N2 - This work deals with two-layer systems of immiscible fluids (gas and/or liquid) bounded by horizontal plates. We consider mainly the effects of gravitation and surface-tension and focus on numerical investigations of interface instabilities and pattern formation. Starting with the incompressible Navier-Stokes equations, energy equation and continuity equation for both layers two approximations are investigated. The first approximation deals with an undeformable interface. Here we investigate anticonvection which occurs only in multi-layer systems. Beside analytical results in vertically infinitely extended systems 3D-simulations of the fully nonlinear equations are shown for the very first time. Furthermore we derive a one-sided model for convection incorporating evaporation at the interface. This model is an extension of the well-known Pearson'-model and we show the resulting patterns under evaporation. The second approximation deals with deformable interfaces in thin layers. This so-called lubrication approximation allows exclusively long-wave instabilities. Here we derive an evolution equation for the interface and discuss its general properties. Finally, numerical investigations reveal the typical drop/hole structures. KW - Fluid KW - Binäres System KW - Nichtmischbarkeit KW - Konvektion KW - Strukturbildung KW - Konvektion KW - Zweischicht-Systeme KW - Dünner Film KW - Hydrodynamische Instabilität Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000731 ER - TY - THES A1 - Lünstroth, Uwe T1 - Philosophische Anthropologie bei Carl Friedrich Weizsäcker N2 - Der Physiker und Philosoph C. F. v. Weizsäcker (* 1912) hat eine philosophische Verbindung zwischen Erkenntnis-/Bewusstseinstheorie und Quantentheorie hergestellt. Seine These: diese Theorie sei in Wirklichkeit nicht auf den Bereich der Physik beschränkt, sondern eine allgemeine Theorie über Objekte bzw. über Eigenschaften von Objekten und deren zeitlichem Wandel. Die Dissertation untersucht die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Struktur einer möglichen Theorie des Menschen, einer wissenschaftlich-philosophischen Anthropologie. Nach einführenden Kapiteln über anthropologische Aspekte in der Geschichte der Philosophie, methodische Betrachtungen und zur intellektuellen Biographie Weizsäckers wird die Frage im Blick auf einen Strukturierungsvorschlag dieses Philosophen behandelt. Dieser wird in der Arbeit strikter gefasst und als hermeneutische „Quaternio-Struktur“ identifiziert, dann – z. T. nach Angaben Weizsäckers – ergänzt und auf die Tragfähigkeit für ein abstraktes Strukturgerüst zu einer Anthropologie „abgeklopft“. N2 - The philosophical work of the physicist Weizsäcker (born 1912) was devoted to develop a junction between epistemology, theory of mind and the theory of quantum mechanics. His theses says, quantum theory is not only belonging to physics but is a universal theory about objects and aspects of objects, inclusive the temporal change. The dissertation reveals the consequences for a possible structure of a philosophical-anthropological theory. After chapters about anthropological aspects in the history of philosophy, methodological considerations and about the intellectual biography of Weizsäcker the view is pointed to one of his central structural proposals. It is being put into a form which is more strictly and found to have a hermeneutical, so called “Quaternio-Structure”. This structure can be – in part with the use of further considerations from Weizsäcker – complemented and tested: Does it have the capability to build up an abstract structure model. KW - Weizsäcker KW - Carl Friedrich von ; Philosophische Anthropologie KW - Quantentheorie KW - Weizsäcker KW - Antrhropologie KW - Quaternio KW - Hermeneutik Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000600 ER - TY - THES A1 - Krstic, Milos T1 - Request-driven GALS technique for datapath architectures N2 - In this thesis a novel Globally Asynchronous Locally Synchronous (GALS) technique applicable to wireless communication systems and generally to datapath architectures is presented. The proposed concept is intended for point-to-point communication with very intensive but bursty data transfer. This concept is based on a request-driven operation of locally synchronous modules. The key idea is that a module can use the input request signal as its clock while receiving a burst of data. The developed GALS technique is applied to the design of an IEEE 802.11a compliant baseband processor with the aim to alleviate the problems of system integration, power consumption and electro-magnetic interference. The GALS design was compared with a synchronous version of the baseband processor. In our experimental setup we have measured a 1% reduction in dynamic power consumption, 30% reduction in instantaneous supply voltage variations, and 5 dB reduction in spectral noise. N2 - In dieser Doktorarbeit wird eine global asynchrone, lokal synchrone (GALS) Technik, die auf drahtlose Kommunikationssysteme und im Allgemeinen auf Datenpfad-Architekturen anwendbar ist, dargestellt. Das vorgeschlagene Konzept ist für Punkt-zu-Punkt organisierte Strukturen mit sehr intensiver, aber Block organisierter Datenübertragung vorgesehen. Dieses Konzept basiert auf einem Request-driven Betrieb der lokalen synchronen Blöcke. Die Schlüsselidee ist, dass ein Modul das Request-Signal als Taktsignal beim Empfangen eines Blocks von Daten benutzen kann. Die entwickelte GALS-Technik wird auf das Design eines IEEE 802.11a kompatiblen Basisbandprozessors angewendet, um die Probleme System-Integration, Leistungsaufnahme und elektromagnetische Störung zu vermindern. Das GALS-Design wird mit einer synchronen Version des Basisbandprozessors verglichen. Unsere Messungen ergaben eine Verringerung des dynamischen Energieverbrauchs um 1%, eine Verringerung von Versorgungsspannungs-Schwankungen um 30% und eine Reduktion des spektralen Rauschens um 5 dB. KW - GAL KW - GALS KW - Systemintegration KW - Asynchroner Entwurf KW - EMI KW - BIST Y1 - 2006 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000888 ER - TY - THES A1 - Keller, Jürgen T1 - Micro- and nanoscale characterization of polymeric materials by means of digital image correlation techniques N2 - This thesis comprises the development, accuracy testing and application of the so-called nanoDAC method (nano Deformation Analysis by Correlation). The method combines scanning probe microcopy (SPM) images and digital image correlation (DIC) to derive an in-situ deformation measurement technique. The results are full-field 2D displacement fields with nanometer resolution. The method can be performed on bulk materials, thin films, and on microelectronic components. A thermosetting polymer material typically applied in microelectronics systems serves as an example to emphasize the capability of the method. Crack tip opening fields of a compact tension (CT) specimen are experimentally determined by means of nanoDAC and the obtained fields act as the basis for the extraction of the stress intensity factor as a fracture mechanical property. In addition finite element analyses are carried out and an adaptation strategy between experimental and numerical results is developed. N2 - Die Arbeit beinhaltet die Entwicklung, Prüfung der Messgenauigkeit und Anwendung der so genannten nanoDAC Methode (nano Deformation Analysis by Correlation), die Rastersondenmikroskopie und digitale Bildkorrelation zur Ableitung einer in-situ Deformationsmesstechnik kombiniert. Als Ergebnis erhält man 2D-Verschiebungsfelder mit Auflösungsgenauigkeit im Nanometerbereich. Die Methode kann an Bulkmaterialien, dünnen Schichten und mikroelektronischen Komponenten angewendet werden. Ein für mikroelektronische Systeme typisches Thermoset-Polymer dient als Anwendungsbeispiel der Methode. Rissöffnungsfelder an einer CT- (compact tension) Probe werden mittels der nanoDAC Methode experimentell ermittelt und die daraus abgeleiteten Felder stellen die Basis zur Ableitung des Spannungsintensitätsfaktors als bruchmechanische Kenngröße dar. Zusätzlich werden Finite Elemente Analysen durchgeführt und eine Adaptionsstrategie zwischen experimentellen und numerischen Ergebnissen wird entwickelt. KW - Duroplast KW - Deformationsmessung KW - Nanometerbereich KW - Rastersondenmikroskopie KW - Bildkorrelation KW - Nanomechanics KW - AFM KW - NanoDAC KW - Defomation measurement KW - Crack tip field Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000706 ER - TY - THES A1 - Kahle, Olaf T1 - Einsatzmöglichkeiten und Grenzen der temperaturvariablen Ellipsometrie zur thermophysikalischen Charakterisierung polymerer Schichten N2 - Die Temperaturvariable Ellipsometrie (VTE) ist eine neue Methode zur thermophysikalischen Charakterisierung von transparenten Polymeren in dünner Schicht (50 nm bis 2 mikrom). Die wesentlichen Fehlereinflüsse werden aufgezeigt und quantifiziert, wobei der Genauigkeit der Bestimmung der optischen Eigenschaften des Substrates der größte Einfluss zukommt. Der Anwendungsbereich der Methode wird erforscht und es werden viele Beispiele gezeigt. Mögliche Anwendungen sind neben der Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten und der Glasübergangstemperatur die Untersuchung aller Prozesse, die mit einer Masseänderung der Schicht verbunden sind (z.B. Abdampfen niedermolekularer Komponenten, Wassergehalt der Schicht, thermisches Abbauverhalten). N2 - Variable Temperature Ellipsometry (VTE) is a new method for the characterization of thermophysical properties of thin transparent polymer layers in the range of 50 nm to 2 mikrom. The sources of errors are investigated and quantified in detail. The most relevant error source is the accuracy of the determination of the optical properties of the substrate. The range of applications is explored and many examples are given. Possible applications are aside from the determination of the coefficient of thermal expansion and the glass transition temperature the investigation of all processes connected to mass change of the layer (e.g. evaporation of low molecular components, amount of water, kinetics of thermal degradation). KW - Polymerfilm KW - Thermophysikalische Eigenschaft KW - Ellipsometrie KW - Temperaturabhängigkeit KW - Temperaturvariable Ellipsometrie KW - Dünne Schicht KW - Methodenentwicklung KW - Polymer Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000266 ER - TY - THES A1 - Hirsch, Tobias T1 - Modular deformations of isolated singularities N2 - In this work, modular subspaces corresponding to the ordinary deformation functor as well as the functor of deformations with section of a singularity. After developing the necessary facts from deformation theory and the techniques of cotangent cohomology, several criteria for modularity are given, in terms of relative cotangent cohomology modules. Based on these theoretical results, an algorithm is explained to obtain the modular stratum of an isolated singularity up to a given order. As applications, the modular strata of isolated hypersurface singularities of small modality are determined and several examples - mainly of (semi-)quasihomogeneous singularities - are presented which exhibit interesting and surprising phenomena. N2 - Gegenstand dieser Arbeit sind modulare Unterräume bezüglich des gewöhnlichen Deformationsfunktors sowie des Funktors von Deformationen mit Schnitt einer Singularität. Zunächst werden die benötigten Aussagen aus der Deformationstheorie und Kotangentialkohomologie entwickelt. Danach werden verschiedene Modularitätsbedingungen hergeleitet, die sich mittels der relativen Kotangentialkohomologiemoduln ausdrücken lassen. Auf Grundlage dieser theoretischen Ergebnisse wird ein Algorithmus zur Berechnung des Modularstratums einer isolierten Singularität bis zu einer gewählten Ordnung erklärt. Als Anwendung werden Modularstraten isolierter Hyperflächensingularitäten kleiner Modalität bestimmt und Beispiele - insbesondere (semi-)quasihomogener Singularitäten - mit interessanten und überraschenden Phänomenen präsentiert. KW - Isolierte Singularität KW - Deformation KW - Computeralgebra KW - Algebraische Geometrie KW - Singularitätentheorie KW - Komplexe Analysis KW - Computeralgebra KW - Modulräume Y1 - 2004 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000538 ER - TY - THES A1 - Henyk, Matthias T1 - Partikelemission bei der Ablation dielektrischer Materialien mit ultrakurzen Laserpulsen N2 - Das Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, einen Beitrag zum Verständnis mikroskopischer Prozesse zu leisten welche an der Laser-Ablation dielektrischer Kristalle mit ultrakurzen Laserpulsen beteiligt sind. Die von den Targets emittierten elektrisch geladenen Partikel werden mit einem Flugzeitmassenspektrometer nachgewiesen, und die resultierende Morphologie der Targetoberfläche wird ex-situ mit Methoden der optischen Mikroskopie bzw. der Raster-Elektronenmikroskopie charakterisiert. Die Absorption der Laserstrahlung führt zu Multiphotonen-Ionisationsprozessen, so dass es zu einer Coulomb-Explosion der Oberfläche kommt. Bei hohen Laserintensitäten gibt es außerdem thermische Beiträge zu Ablation (Phasen-Explosion). Für die resonante Unterstützung der Photoelektronenemission sind materialabhängige Oberflächenzustände (z. Bsp. F-Zentren) wichtig. An BaF2 (111) Oberflächen wird ein „Layer-by-Layer“ Abtrag beobachtet. Die Partikelemission hinterlässt eine instabile Oberfläche, deshalb kann es im Ablationskrater zur Ausbreitung von Oberflächenwellen und der Bildung von Ripples durch selbst-organisierte Prozesse kommen. N2 - The purpose of this thesis is an improved mechanistic understanding for the phenomenon of ultra short laser pulse ablation from dielectric crystals. From the target emitted charged particles are analyzed by time-of-flight mass spectroscopy techniques and, upon laser irradiation, the resulting surface morphology is ex-situ characterized by optical and electron microscopy. The ablation is based on Coulomb explosion upon multiphoton surface ionisation and may be accompanied by thermal ablation processes (i.e. Phase-Explosion). Material dependent surface states, for example F-centres, were identified as important for a resonant enhancement of the photo­electron emission. A “layer-by-layer” material removal is observable at BaF2 (111) surfaces. The particle emission leaves behind a highly instable surface. Therefore, surface waves may spread within the crater and ripples are created by self-organized processes. KW - Ionenkristall KW - Laserablation KW - Laserimpuls KW - Femtosekundenbereich KW - Flugzeitmassenspektrometrie KW - Laser KW - Ablation KW - Dielektrisches Kristall KW - Laserpuls Y1 - 2003 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000371 ER - TY - THES A1 - Goryachko, Andriy T1 - Investigations of perspective materials for aggressively scaled gate stacks and contact structures of MOS devices N2 - The thesis discusses a fundamental question of reconstruction on the Si(100) surface as well as three material combinations, which are important for perspective microelectronics technologies: Si/Pr2O3/Si(100), W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100), and CoSix/Si(100). A refined mixed ad-dimer model is developed for the Si(100)-c(4´4) reconstruction on the basis of scanning tunnelling microscopy investigations. A thermal stability of Pr2O3/Si(100) and Si/Pr2O3/Si(100) structures is studied with ion sputtering assisted Auger electron spectroscopy. The latter technique is also applied for precise determination of O and N content in the new W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100) structure, and to study the preferential sputtering of Si in CoSi2, CoSi, and Co2Si phases on Si(100) surface. The WSix/poly-Si/SiO2/Si(100) system, which was previously used in microelectronics, is studied for comparison. The preferential sputtering of Si in WSix is shown to be qualitatively similar as in the CoSix case. N2 - Die Arbeit beschäftigt sich mit einer grundlegenden Frage der Rekonstruktion auf der Si(100) Oberfläche sowie mit drei Materialkombinationen deren Bedeutung für perspektivische Mikroelektronik-Technologien sind: Si/Pr2O3/Si(100), W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100), und CoSix/Si(100). Ein verbessertes gemischtes "ad-dimer" Modell war für die Si(100)-c(4´4) Rekonstruktion auf dem Grund der neuesten Raster Tunnel Mikroskopie Untersuchungen entworfen worden. Die thermische Stabilität der Pr2O3/Si(100) und Si/Pr2O3/Si(100) Systeme war mit der Hilfe von Auger Elektronen Spektroskopie und Ionen Bestrahlung untersucht worden. Diese Methode ist auch für die genaue Messung von O und N Inhalt in W/WNx/poly-Si/SiO2/Si(100) Strukturen verwendet, sowie um das selektive Sputtern von Si in CoSi2/Si(100), CoSi/Si(100), Co2Si/Si(100), und WSix/poly-Si/SiO2/Si(100) Systemen festzustellen. Es wurde gezeigt, daß das selektive Sputtern von Si in den obengenannten Systemen qualitativ ähnlich läuft. KW - Silicium KW - Kristallfläche KW - Praseodymoxide KW - MOS Wolframnitride KW - Dünne Schicht KW - Silicon KW - Praseodymium oxide KW - Tungsten nitride KW - Tungsten silicide KW - Cobalt silicide Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000342 ER - TY - THES A1 - Globig, Daniel T1 - Entwicklung eines Verfahrens zur schnellen Detektion aromatischer Spurenstoffe in Wasserproben basierend auf der Kopplung von Laserionisation, Ionenfallen - Massenspektrometrie und automatisierter Festphasenanreicherung N2 - Das Ziel der vorliegenden Arbeit bestand in der Entwicklung eines schnellanalytischen Verfahrens zur Bestimmung aromatischer Spurenstoffe in Wasserproben. Das Verfahren basiert auf der Kopplung der Festphasenmikroextraktion (SPME) mit der Lasermassenspektrometrie (LAMS). Für die Probenanreicherung wurde ein vollautomatisiertes Verfahren in Form der „in-tube SPME“ entwickelt. Nach der Anreicherung werden die Analyten gaschromatographisch getrennt und in einem kommerziellen Ionenfallen - Massenspektrometer nachgewiesen, dass für die Laserionisation modifiziert wurde. Relevante Verfahrensparameter (Sensitivität, Linearität, Reproduzierbarkeit…) wurden für Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) überprüft. Die in der Wasseranalytik geforderten Nachweisgrenzen zur Untersuchung von polyzyklischen Aromaten werden mit der vollautomatisierten, analytischen Technik problemlos erreicht. Die Zeitdauer für eine Analyse ist dabei gering. Bei einer Anreicherungszeit von nur 30 min wurden PAK’s bis zu einer Konzentration von 1 ng/l nachgewiesen. Die Ergebnisse der Untersuchung von Umweltproben zeigen, dass mit der entwickelten instrumentellen Technik ein schnellanalytische Methode zur Verfügung steht, die sowohl im Labor, als auch im Feld zur spurenanalytischen Bestimmung von Aromaten in Wasserproben eingesetzt werden kann. N2 - The purpose of this thesis was the development of rapid analytical method for trace analysis of aromatics in water. This analytical method is based on the combination of solid phase microextraction (SPME) and laser mass spectrometry (LAMS). A fully automated procedure was developed in which analytes are extracted from a liquid sample by means of in-tube solid-phase microextraction. After the extraction, analytes are separated by gas chromatography and analyzed in a commercial ion trap mass spectrometer that was modified for laser multiphoton ionization. Important method parameters (e.g. sensitivity, linearity, repeatability) were checked for polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH). Required detection limits for the investigation of polycyclic aromatics in water samples are reached without any problems with this fully automated, analytical technique. The period for an analysis is small. At an extraction time of only 30 minutes PAH's were detected up to a concentration of 1 ng/l. The results of the investigation from environmental samples show that a fast analytical method is available with this developed instrumental technique. The method can be used for lab or field measurements to analyse aromatic hydrocarbons in small concentrations. KW - Spurenanalyse KW - Organischer Stoff KW - Ionenfalle KW - Lasermassenspektrometrie KW - Multiphotoionisation KW - Festphasenmikroextraktion KW - Gaschromatographie Y1 - 2005 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000833 ER -