Zur Erfassung von form- und materialbedingten Oberflächenstrukturen mit Mikro-Deflexions-Ellipsometrie

Die vorliegende Arbeit berichtet über ein neuartiges, kombiniertes Messverfahren zur gleichzeitigen Erfassung von Form und Material einer glänzenden Probenoberfläche. Die Materialerkennung erfolgt über die polarisationsoptische Brechzahlbestimmung im Messpunkt mit Mikroellipsometrie. Die Mikroellipsometrie ist ein fokussierendes Ellipsometer, das aus der Polarisationsänderung, bedingt durch die Wechselwirkung Licht – Materie, die materialcharakteristische komplexe Brechzahl eines reflektierenden Materials ermitteln kann. Bei der fokussierenden Ellipsometrie ist die Anordnung der fokussierenden Optiken von Bedeutung. Die hier vorgestellte ellipsometerexterne Fokussierung vermeidet Messfehler durch optische Anisotropien und ermöglicht die multispektrale ellipsometrische Messung. Für die ellipsometrische Brechzahlbestimmung ist zwingend die Kenntnis des Einfallswinkels des Messstrahls und die räumliche Orientierung der Oberflächenneigung zum Koordinatensystem des Ellipsometers notwendig. Die Oberflächenneigung wird mit einem Deflektometer ermittelt, das speziell für den Einsatz in Kombination mit der Ellipsometrie entwickelt wurde. Aus der lokalen Oberflächenneigung kann die Topographie einer Probe rekonstruiert werden. Der Einfallswinkel ist ebenfalls aus den Oberflächenneigungen ableitbar. Die Arbeit stellt die Systemtheorie der beiden kombinierten Messverfahren vor, außerdem werden Beiträge zu Messunsicherheiten diskutiert. Der experimentelle Teil der Arbeit beinhaltet die separate Untersuchung zur Leistungsfähigkeit der beiden zu kombinierenden Messverfahren. Die experimentellen Ergebnisse erlauben die Schlussfolgerung, dass ein Mikro-Deflexions-Ellipsometer erfolgreich realisierbar ist.

"Wie hast du's mit der Religion?"

Die Dissertation beschäftigt sich aus interdisziplinärer (musikwissenschaftlicher, literaturwissenschaftlicher und theologischer) Sicht mit den Biographien Brechts und Weills und ihrem bekanntesten gemeinsamen Werk, der Dreigroschenoper. Im ersten Teil werden anhand von Selbstäußerungen in Briefen und Tagebüchern die Biographien beider Künstler mit Blick auf Spuren von religiöser Biographie, Frömmigkeit und argumentativer Auseinandersetzung mit ihrer jeweiligen Heimatreligion – für Brecht das Christentum und für Weill das Judentum – untersucht. Die in der Forschung pauschal gehaltene These von einer intensiven religiösen Sozialisation beider Künstler ist zwar gerechtfertigt und vor allem für Brecht bekannt, stellt aber nur einen Ausgangspunkt für differenziertere Untersuchungen dar. Dazu gehört es religiöse Existenz als bedeutenden und künstlerisch wirksamen Bestandteil von Persönlichkeitsentwicklung zu verstehen. Religiöse Existenz darf nicht, wie es fast durchgängig in der Forschung zu Brecht und Weill geschieht, auf eine affirmative Grundhaltung begrenzt werden, auch dürfen nicht christliche und jüdische Sozialisation gleichgesetzt werden. Daher sind auch die in der Arbeit gewonnenen exemplarischen Einblicke in Glaubensvorstellungen und Lebenspraxis von Juden und Christen im ausgehenden Kaiserreich und in der Weimarer Republik von besonderer Bedeutung. Auch reicht die bloße Feststellung einer intensiven religiösen Sozialisation nicht aus um wirklich zu beschreiben, was sie jeweils – etwa die Schabbatpraxis im Hause Weill oder Brechts Zweifel am Christentum während der Krankheit seines Vaters – bedeuten und bewirken kann. Mit der in der Dissertation vorgenommenen differenzierten Sichtung von Biographie wird weder die „Moderation“ der eigenen Biographie durch die Künstler außer Acht gelassen noch das künstlerische Werk der Biographie untergeordnet. Es wird vielmehr in der Verknüpfung der mehrdimensionalen Bezugssysteme das geschichtliche und damit auch das biographische Werden eines Werkes gleichzeitig als Charakteristikum seiner Ästhetik verstanden. Für die religiöse Dimension der Dreigroschenoper gilt ähnliches wie für die Sicht auf die religiösen Sozialisationen. Einige der offensichtlichen Anspielungen auf religiöse Kontexte gelten als bekannt. Dabei werden aber Tiefendimensionen und Ambivalenzen vernachlässigt, welche bei der Verwendung der zumeist biblischen Spuren mitschwingen und die auch für die Künstler mitschwingen konnten (Buch Rut, Passion Jesu etc.). An diesem Punkt setzt die Untersuchung im zweiten Teil der Arbeit ein, welche die versteckten, verdeckten oder nur oberflächlich untersuchten Spuren religiöser Konnotation in der Dreigroschenoper ermittelt und wieder verständlich macht. Brecht war nicht Theologe und schon gar nicht Exeget war, er war aber als Literat und als christlich sozialisierter Künstler in der Lage, kontextuelle Zusammenhänge, innerbiblische Verweise und Leerstellen biblischer Texte zu erkennen. Daher ist es für die Interpretation der Dreigroschenoper auch wesentlich, biblische Hintergründe und ausgewählte theologische Erkenntnisse heranzuziehen. Durch den Rückgriff auf Biblisches und damit auf jüdische und christliche Tradition wird nicht nur die Komplexität der Dreigroschenoper verdeutlicht, sondern gleichsam rückwirkend die Komplexität biblischer Theologie sichtbar. Der Komponist darf bei diesem künstlerischen Verarbeitungsprozess religiöser Kontexte nicht verdrängt werden. Die Frage nach religiös semantisierbarer Musik ist trotz aller Schwierigkeiten notwendig. Der Blick auf Weills Biographie, sein Aufwachsen im Hause eines jüdischen Kantors, seine Kenntnis der Synagogalmusik, seine künstlerische Verbundenheit mit Gustav Mahler, seine Kenntnis von Orgelmusik, Chorälen und den bachschen Passion und seine Selbstreflexion über sich als Künstler, der Jude war, fordert in dieser Hinsicht eine differenzierte und funktionale Sicht auf religiöse Semantik in der Musik. In der Dreigroschenoper spiegeln sich Säkularisierungsprozesse wider, doch bleibt trotz dieser Prozesse ein Bewusstsein für die religiösen Traditions- und Erklärungsmuster erhalten. Dieses gilt es wieder zu erschließen, da es untrennbar zum Werk, zur Werkästhetik und damit zu seinem Verständnis gehört. Die Dreigroschenoper verdeutlicht darüber hinaus, dass die religiöse Dimension noch in der Distanzierung bedeutsam bleibt. Auch daran wird erkennbar, wie sehr eine Gesellschaft von Voraussetzungen lebt, die sie nicht selbst hergestellt hat. Die Dreigroschenoper kann somit heute auch zu einem Lehrstück für kulturelle Codes werden.

Untersuchungen zur Tiergerechtheit in ökologisch wirtschaftenden Betrieben mit Legehennenhaltung

Von 2002 bis 2004 wurde im Rahmen des Bundesprogramms Ökologischer Landbau eine Status Quo Analyse zur ökologischen Geflügelhaltung mit dem Titel „Ökologische Geflügelproduktion - Struktur, Entwicklung, Probleme, politischer Handlungsbedarf“ durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens war, detaillierte und aktuelle Informationen aus den Bereichen Tiergerechtheit inklusive Haltungssysteme und –bedingungen, Tiergesundheit und Wirtschaftlichkeit anhand einer repräsentativen Stichprobe zu erhalten und politischen Handlungsbedarf abzuleiten bzw. Beratungsbedarf in Schwachstellenbereichen aufzuzeigen und mit dieser Studie auch eine Entscheidungshilfe zu geben.

Vektorielle Quantenkontrolle an Molekülen mit Hilfe von maßgeschneiderten Femtosekundenlaserpulsen

Diese Arbeit befasst sich mit zwei Aspekten der kohärenten Quantenkontrolle, die sich aus der räumlichen Struktur von Molekülen und der daraus folgenden Vektoreigenschaft der Laser-Molekül-Wechselwirkung ergeben. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird zum ersten Mal experimentell gezeigt, dass es möglich ist, den vektoriellen Charakter der Licht-Molekül-Wechselwirkung gezielt zu einer besseren Kontrolle der Moleküldynamik auszunutzen. Dazu wurde in einem Molekularstrahlexperiment die Multi-Photonen-Ionisation von K$_2$-Dimeren durch polarisationsgeformte Femtosekundenlaserpulse untersucht. Mit Hilfe der Technik der Polarisationsformung ist es möglich, Laserpulse zu generieren, bei denen nicht nur der zeitliche Verlauf der Einhüllenden des elektrischen Feldes, sondern auch der zeitliche Verlauf des Polarisationszustandes manipuliert werden kann. Um die optimale Pulsform zu finden, wurde ein adaptives, rückgekoppeltes Verfahren angewandt. Es wird gezeigt, dass im Vergleich zu reiner Phasenformung die Polarisationsformung neue, bisher nicht zugängliche Kontrollmöglichkeiten bietet und so zu einer qualitativ neuen Art von Kontrolle führt. Der zweiten Teil dieser Arbeit hat die Ausrichtung von Molekülen durch ultrakurze Laserpulse zum Thema. Dabei wird zum ersten Mal systematisch untersucht, ob und inwieweit das erzeugte Rotationswellenpaket und damit die erzielte transiente Ausrichtung durch geformte Laserpulse manipuliert und kontrolliert werden kann. Im Experiment wurde mit linear polarisierten phasengeformten Laserpulsen N$_2$ und O$_2$ in Gasphase und bei Raumtemperatur ausgerichtet und der zeitliche Verlauf der so erzeugten transienten Molekülausrichtung aufgenommen. Es wird gezeigt, dass mit Hilfe einer adaptiven Optimierung der Pulsform des Lasers der zeitlichen Verlauf der transienten Molekülausrichtung gezielt manipuliert werden kann. Des weiteren wird die transiente Molekülausrichtung untersucht, die durch Doppelpulse, Pulszüge und durch Pulse mit TOD-Phase erzeugt wird.

Rissbildung und Zugtragverhalten von mit Stabstahl und Fasern bewehrtem Ultrahochfesten Beton (UHPC)

Ultrahochfester Beton (UHPC) ist ein sehr gefügedichter zementgebundener Werkstoff, der sich nicht nur durch eine hohe Druckfestigkeit, sondern auch durch einen hohen Widerstand gegen jede Form physikalischen oder chemischen Angriffs auszeichnet. Duktiles Nachbruchverhalten bei Druckversagen wird meist durch die Zugabe dünner kurzer Fasern erreicht. In Kombination mit konventioneller Betonstahl- oder Spannbewehrung ermöglicht UHPC die Ausführung sehr schlanker, weitgespannter Konstruktionen und eröffnet zugleich neue Anwendungsgebiete, wie zum Beispiel die flächenhafte Beschichtung von Brückendecks. Durch das Zusammenwirken kontinuierlicher Bewehrungselemente und diskontinuierlich verteilter kurzer Fasern ergeben sich unter Zugbeanspruchung Unterschiede gegenüber dem bekannten Stahl- und Spannbeton. In der vorliegenden Arbeit wird hierzu ein Modell entwickelt und durch eine umfangreiche Versuchsreihe abgesichert. Ausgangspunkt sind experimentelle und theoretische Untersuchungen zum Verbundverhalten von Stabstählen in einer UHPC-Matrix und zum Einfluss einer Faserzugabe auf das Reiß- und Zugtragverhalten von UHPC. Die Modellbildung für UHPC-Zugelemente mit gemischter Bewehrung aus Stabstahl und Fasern erfolgt auf der Grundlage der Vorgänge am diskreten Riss, die daher sehr ausführlich behandelt werden. Für den elastischen Verformungsbereich der Stabbewehrung (Gebrauchslastbereich) kann damit das Last-Verformungs-Verhalten für kombiniert bewehrte Bauteile mechanisch konsistent unter Berücksichtigung des bei UHPC bedeutsamen hohen Schwindmaßes abgebildet werden. Für die praktische Anwendung wird durch Vereinfachungen ein Näherungsverfahren abgeleitet. Sowohl die theoretischen als auch die experimentellen Untersuchungen bestätigen, dass der faserbewehrte UHPC bei Kombination mit kontinuierlichen Bewehrungselementen selbst kein verfestigendes Verhalten aufweisen muss, um insgesamt verfestigendes Verhalten und damit eine verteilte Rissbildung mit sehr keinen Rissbreiten und Rissabständen zu erzielen. Diese Beobachtungen können mit Hilfe der bisher zur Verfügung stehenden Modelle, die im Wesentlichen eine Superposition isoliert ermittelter Spannungs-Dehnungs-Beziehungen des Faserbetons und des reinen Stahls vorsehen, nicht nachvollzogen werden. Wie die eigenen Untersuchungen zeigen, kann durch ausreichend dimensionierte Stabstahlbewehrung zielgerichtet und ohne unwirtschaftlich hohe Fasergehalte ein gutmütiges Verhalten von UHPC auf Zug erreicht werden. Die sichere Begrenzung der Rissbreiten auf deutlich unter 0,1 mm gewährleistet zugleich die Dauerhaftigkeit auch bei ungünstigen Umgebungsbedingungen. Durch die Minimierung des Material- und Energieeinsatzes und die zu erwartende lange Nutzungsdauer lassen sich so im Sinne der Nachhaltigkeit optimierte Bauteile realisieren.

Fernsteuerung superparamagnetischer Partikel und Charakterisierung von Magnetkraftmikroskopiespitzen in externen Magnetfeldern mit magnetisch strukturierten Substraten

Die Ionenbeschussinduzierte magnetische Strukturierung (engl.: Ion Bombardment Induced Magnetic Patterning – IBMP) beinhaltet den Beschuss austauschverschobener Ferromagnet/Antiferromagnet-Schichtsysteme mit niederenergetischen Heliumionen durch eine lithographisch erstellte Lackmaske, die die Ionen nur in den gewünschten Bereichen zum Schichtsystem vordringen lässt. Damit können Richtung und Stärke der Austauschverschiebung (engl.: Exchange Bias – EB) lokal beschränkt beeinflusst werden und es entstehen, in Remanenz stabile, magnetische Muster. Nach Entfernen der Resistmaske ist die Probe ohne topographische Kontraste. Bisher konnten mit dieser Methode Strukturen bis zu einer minimalen Größen von 500nm nachgewiesen werden. Diese Methode und zwei Anwendungsmöglichkeiten der IBMP werden in dieser Arbeit dargelegt: Die Interpretation von Magnetkraftmikroskopieaufnahmen im externen Magnetfeld erweist sich als problematisch, wenn die Richtung des äußeren Magnetfeldes senkrecht zum magnetischen Moment der MFM-Spitze steht und dieses unvermeidlich auch beeinflusst. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird die Tauglichkeit von topographisch flachen magnetischen Strukturen als Kalibrierproben für Magnetkraftmikroskopiesonden nachgewiesen. Die Magnetisierung solcher Proben ist in gewissem Rahmen unabhängig vom externen Magnetfeld. Daraus folgt, dass Veränderungen der magnetkraftmikroskopischen Aufnahmen in diesem Feldbereich allein auf Modifikationen des Magnetisierungszustandes der Spitze zurückzuführen sind. Anhand eines Modells nach sollen die Streufelder über der Probe modelliert und eine Quantifizierung dieser Einflüsse ermöglicht werden. Im Weiteren wird die gezielte Beeinflussung superparamagnetischer Nano- und Mikropartikel durch die künstlichen Streufelder über den Proben gezeigt. Dabei lag das Augenmerk zum Einen auf der gezielten Positionierung der Kolloide durch geeignete Wahl der künstlichen Domänenmuster und zum Anderen auf der ferngesteuerten Bewegung mittels geschickter Kombination eines externen Magnetfeldgradienten zusätzlich zu den magnetischen Streufeldern der Probe. Ein großes Hemmnis bei ähnlichen Anwendungen mit stromdurchflossenen Leiterbahnen sind die Erwärmung der Probe sowie die Zerstörung der Strukturen durch Elektromigration. Diese Erschwernisse können mit den in der vorliegenden Arbeit genutzten künstlichen magnetischen Strukturen, die sich durch externe Magnetfelder abschalten lassen und in Remanenz wieder erscheinen, elegant umgangen werden.