Archiv für August 2010


2 Bachelor-Arbeiten: numerische Röntgenoptik / Fokussier-Spiegel

27. August 2010 - 08:42 Uhr

Wie bereits erwähnt, kann man zum Winter im Institut für Röntgenphysik Bachelor-Arbeiten zur numerischen Röntgenoptik schreiben. Heute möchte ich das zweite Thema ein wenig genauer vorstellen:

Optik fokussierender Röntgenspiegel:
1. Einfluss der Formfehler von Röntgen-Spiegeln auf die Kohärenzeigenschaften des Fernfeldes,
2. Fokus- und Kohärenzeigenschaften von Labor-Röntgenquellen der neuesten Generation: Simulation und Experiment.

Röntgenspiegel dienen zur Fokussierung der Strahlung von Labor- und Synchrotronquellen.

Waren Fokusgrößen im Mikrometer-Bereich bis vor einiger Zeit nur an Großeinrichtungen wie der ESRF in Grenoble möglich, ist dies dank neuer Techniken nun auch im eigenen Labor möglich. Für eine solche Anlage sollen Fokus- und Kohärenzeigenschaften theoretisch vorhergesagt und experimentell nachgeprüft werden.

An den großen Synchrotron-Strahlungsquellen gibt es Bestrebungen, die Fokusgröße der Röntgenstrahlen auf wenige Nanometer zu verkleinern. Der Weltrekord wurde vor einigen Monaten in Japan aufgestellt: In einer Dimension konnte ein Fokus von nur sieben Nanometern Breite gemessen werden. Für solche Experimente sind sehr präzise geschliffene Spiegel notwending; Formfehler (Rauigkeiten, Welligkeiten) der Spiegeloberfläche können den Strahl stark verschlechtern. In dieser Arbeit sollen speziell die Kohärenzeigenschaften des Fernfeldes durch Formfehler numerisch analysiert werden.

Programmiererfahrung (C oder C++; Matlab oder Mathematica) hilfreich; es stehen aber bereits viele Programme und Skripte zur Verfügung.

Interessenten mögen sich bitte an Markus Osterhoff und Tim Salditt wenden.

http://www.roentgen.physik.uni-goettingen.de/jobs/

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Noch ein Mol Reis

25. August 2010 - 08:42 Uhr

Gestern sahen wir, dass ein Mol Reis, über die gesamte Erde verstreut, sich auf etwa 28 Meter auftürmt.

Heute schauen wir uns an, was in dieser Rechnung — für Physiker üblich — für Näherungen stecken.

Zunächst einmal die Größe der Reiskörner: Diese sind natürlich nicht alle gleich, da auch ein Ei nicht dem anderen gleicht. Wir müssten also ein mittleres Reiskorn definieren: Alle Reiskörner vermessen und mitteln. Weil das vermutlich zu lange dauert, messen wir nur ein paar tausend Reiskörner. Nach dem Gesetz der großen Zahlen können wir dann, wie bei Wahlprognosen, eine gute Hochrechnung versuchen. Mit gewissen Annahmen kann man sogar abschätzen, wie gut die Näherung ist.

Die vierundzwanzigstellige Avogadro-Zahl ist nur auf etwa acht Stellen genau bekannt. Das heißt aber, dass wir gar nicht *exakt* ein Mol Reiskörner verteilen können, sondern nur auf plusminus zehnhochfünfzehn genau. Bei 28 Metern erwarten wir allerdings eine Abweichung von unter einem Mikrometer.

In unserer Rechnung gehen wir von perfekten, rechteckigen Reiskörnern aus. Es gibt keine Luft dazwischen, sie schmiegen sich perfekt aneinander. Auch werden die unteren von den 28 Metern Reiskörnern darüber nicht zusammengedrückt. Dies sind zwei Effekte, die unsere Reiskorn-Schicht ein wenig größer bzw. unmerklich kleiner machen können.

Reiskörner, die in die Weltmeere fallen, oder in einen See, Fluss, in die Klospülung, … gehen auf und sind ein wenig größer. Aber auch dies haben wir nachlässig vernachlässigt. Diesen Effekt müsste man experimentell — wieder für das mittlere Reiskorn — ausmessen und die Berechnung anpassen.

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Ein Mol Reis

24. August 2010 - 08:42 Uhr

Für uns Physiker ist es ein leichtes, mit Zahlen, die sich um dutzende Größenordnungen unterscheiden, umzugehen. Ganz abstrakt sagen wir nur, wie viele Stellen es vor oder hinter dem Komma gibt. Aber manchmal sollte man sich überlegen, was zum Beispiel zehnhochdreiundzwanzig bedeutet.

Das ist nämlich ungefähr die Avogadro-Konstante; genauer lautet sie 6.02214179(30)×10²³ mol⁻¹. Sechskommaewas mal zehnhochdreiundzwanzig Teilchen gibt es — per definitionem — ein einem Mol einer Substanz. Ein Mol Kohlenstoffatome wiegt aber trotz dieser schieren Größe bloß wenige Gramm.

Ganz anders sieht es bei Objekten unserer täglichen Anschauung aus. Nehmen wir doch einfach mal ein Mol Reiskörner.

Ein Reiskorn sei etwa 6 mm lang und 2 mm breit. Macht 12 Quadratmillimeter — oder 1.2×10⁻⁵ Quadratmeter. Die Erdoberfläche misst etwa 5×10¹⁴ Quadratmeter. Nun streuen wir ein Mol Reiskörner über die Erde, die Ozeane eingeschlossen.

Damit ist die Erde nicht nur vollständig bedeckt, nein… Wir hätten eine dicke Schicht aus 14170 Körnern übereinander. bei zwei Millimetern Höhe pro Reiskorn macht das etwa 28 Meter.

14170 Körner übereinander, 28 Meter hoch.

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Versailles revisité

23. August 2010 - 08:42 Uhr

Flanieren wir doch noch einmal durch Versailles…

Die Avenue de Paris führt mehrspurig zum Schlösschen von Louix Quatorze und Nachfolgern

Die Avenue de Paris führt mehrspurig zum Schlösschen von Louix Quatorze und Nachfolgern

Antennen auf einem Häuserdach

Antennen auf einem Häuserdach

eine weitere Dachansicht in Versailles

eine weitere Dachansicht in Versailles

Schornstein mit Tiefenunschärfe

Schornstein mit Tiefenunschärfe

Refokussierung

Refokussierung

corde à linge

corde à linge

Architektonisch interessant

Architektonisch interessant

Dächer und Kuppeln

Dächer und Kuppeln

Häuserzeile

Häuserzeile

…Schluss für heute…

…Schluss für heute…

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2 Bachelor-Arbeiten: numerische Röntgenoptik / neuartige Röntgenwellenleiter

20. August 2010 - 08:42 Uhr

Wie bereits erwähnt, kann man zum Winter im Institut für Röntgenphysik Bachelor-Arbeiten zur numerischen Röntgenoptik schreiben. Heute möchte ich das erste Thema ein wenig genauer vorstellen:

Optik neuartiger Röntgenwellenleiter:
1. Kohärenzfilterung von Röntgen-Wellenleitern und ihr Einfluss auf die röntgenholographischen Experimente,
2. Optimierung der Transmission von Röntgen-Wellenleitern unter Berücksichtigung von Realstruktureffekten;

Röntgenwellenleiter sind sehr kleine Kanäle, die zum Beispiel in einen Silizium-Wafer geätzt werden. Sehr klein meint dabei: Der Durchmesser dieser Kanäle ist von der Größenordnung 20 bis 80 Nanometer; die Länge reicht von wenigen bis über zehn Millimeter.

Diese Wellenleiter können in unseren Labors hergestellt werden; alternative Wellenleiter werden industriell hergestellt und dann eingekauft.

Mit Röntgen-Wellenleitern ist es möglich, die Synchrotron-Strahlung zu filtern, um etwa den Kohärenzgrad zu erhöhen; denn mit einer kohärenten Lichtquelle sind neue Untersuchungsmethoden möglich.

Das Filtern geht aber mit Verlusten einher, welche minimiert werden sollen. Hierzu sind numerische und analytische Rechnungen nötig, um den kohärenten Photonen-Fluss zu maximieren. In den vergangenen Jahren konnten Algorithmen und Theorien entwickelt werden, um die Propagation der Röntgenstrahlung durch Wellenleiter zu modellieren; seit einigen Monaten sind wir zudem in der Lage, die Kohärenzeigenschaften numerisch und analytisch vorherzusagen.

Im Rahmen dieser Bachelor-Arbeiten sollen die theoretischen Grundlagen weiter erforscht werden und optimierte Formparameter gesucht werden.

Programmiererfahrung (C oder C++; Matlab oder Mathematica) hilfreich; es stehen aber bereits viele Programme und Skripte zur Verfügung.

Interessenten mögen sich bitte an Markus Osterhoff und Tim Salditt wenden.

http://www.roentgen.physik.uni-goettingen.de/jobs/

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Bäck for Gött

19. August 2010 - 08:42 Uhr

Back for Gött geht es heute:

Mit dem Kranich aus der Löwenstadt zur Wurststadt, dann mit dem Eiswagen zurück an die Leine.

Dort warten Paper, geschrieben zu werden; Montag möchte ein Fachschaftsparlament präsidiert werden; im September wird umgezogen — und Du möchtest vielleicht eine Bachelor-Arbeit betreut bekommen?

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Versailles

18. August 2010 - 08:42 Uhr
Ludwich (links) auf einem Gaul

Ludwich (links) auf einem Gaul

Neulich hab ich mal den Ludwig besucht.

Louis Quatorze, Sonnenkönig und so. Hatte sich damals in Versailles so ein Häuschen bauen lassen. Mit nem Gärtchen drum rum. Très chic eigentlich.

Schlösschen mit viel Gold

Schlösschen mit viel Gold

Und weil es so berühmt ist, das Château de Versailles, gibt es gleich zwei Schlangen zum Anstehen: An einer gibt’s das Ticket, an der zweiten geht’s rein. Habe ich mir gespart: Denn am Abend liefen Teile drei und vier die Quadrologie „Napoléon“ im Fernsehen. Ganz ohne Anstehen konnte man so das Schlösschen von innen besuchen, und auch gleich sehen, was denn achtzehnhundertblumenkohl so los war.

Hier jetzt aber trotzdem ein paar photonische Eindrücke von außen.

Uhr

Uhr

Steinfiguren

Steinfiguren

Steinfiguren

Steinfiguren

(bald mehr)

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Hallo, Kallo

17. August 2010 - 08:42 Uhr

Grade lächelt mich hier so eine Chip-Tüte an. 480 Kalorien. Leider nicht: 480 Kilokalorien sind darin. Diese kleine Vorsilbe macht es energiemäßig etwas unhübsch:

480 Kilokalorien = 2 Megajoule; mit g=9.81 Newton / Kilogramm könnte man also ein Auto der Masse m=1000 Kilogramm satte 205 Meter hoch hochheben.

Hochheben, nicht schieben!

Die Rechnung bei Wolframalpha: drückmich

*aufreißundvernasch*

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Der Batzen und das Batcen

16. August 2010 - 08:42 Uhr

Die ESRF hat neben dem Ring auch ein großes Bâtiment Central; und dahinter (je nach Perspektive natürlich) ist ein großer Batzen von Berg, nämlich der 1298 Meter hohe Le Néron. Links im Bild einer der zwei Flüssigesstickstoffsilos, noch linker — nicht mehr im Bild — der Ring.

Bâtiment central

Bâtiment central (4 MB)

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die Nachbarn

13. August 2010 - 08:42 Uhr

Direkte Nachbarn gibt es zwei: südlich vom Kellnerweg-Wohnheim findet sich das bunte XLAB, das Experimentierlabor für Schüler; nördlich gibt es Affen. Nämlich im Primatenzentrum.

Fußläufig in wenigen Minuten zu erreichen sind natürlich die Physik, die Chemie und die so geschätzte Nordmensa, bekannt durch ganz neue Interpretationen des Gaumens.

Per Zweirad erreicht man die GWDG und das MPI für biophysikalische Chemie mit wenigen Pedaltritten, die Buslinie 5 hält direkt an einem der zwei Parkplätze. Fährt aber leider nicht zum Bahnhof…

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