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Laseranwendungen

Laseranwendungen Aus den Eigenschaften der Laserstrahlung ergeben sich die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten: Anwendungen in der Technik Anwendungen im Alltag Anwendungen in der Technik Fertigungstechnik In der Fertigungstechnik macht man sich beim Bearbeiten verschiedener Materialien vor allem die hohe Leistungsdichte und die sehr starke Bündelung des Laserstrahls zunutze. Damit wird ein punktgenaues Bearbeiten der Werkstücke zum Beispiel beim Schweißen, Schneiden, Bohren, Löten oder Abtragen möglich. Eingesetzt werden dafür Laser mit Leistungen bis in den Kilowattbereich. Messtechnik In der Messtechnik werden Laser geringer Leistung für hochpräzises berührungsfreies Messen eingesetzt. Die Anwendungsgebiete sind sehr vielfältig: Messung von Entfernungen, Geschwindigkeiten, Materialdicken, Oberflächenprofilen, Abweichungen von vorgegebenen Führungslinien (zum Beispiel beim Tunnelbau) und so weiter. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Kohärenz der verwendeten Strahlung . Spektroskopie Eine sehr spezielle Anwendung in der Forschung und in der chemischen Analytik ist die Spektroskopie. Dabei werden Stoffe und Stoffgemische aufgrund ihrer unterschiedlichen Strahlungsabsorption charakterisiert und bestimmt. Hierfür werden bevorzugt Farbstofflaser eingesetzt. Diese enthalten in Alkohol oder Wasser gelöste organische Farbstoffe. Sie sind je nach verwendetem Farbstoff in einem größeren Wellenlängenbereich "durchstimmbar". Mit unterschiedlichen Farbstoffen kann dabei ein Wellenlängenbereich von 300 bis 1200 Nanometer (das heißt vom UV -Bereich über das sichtbare Licht bis in den Infrarotbereich) abgedeckt werden. Hologramme Für die Herstellung von Hologrammen mit Hilfe von Laserstrahlung spielt die hohe Kohärenz des Laserlichts die wichtigste Rolle. Hologramme findet man auf EC- und Kreditkarten, aber auch als Aufkleber, Postkarten et cetera. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass beim Betrachten ein dreidimensionales Bild zu sehen ist, das sich je nach Betrachtungswinkel verändert. Die bedeutendere Anwendung der Holographie findet sich in der Messtechnik und in der Datenverarbeitung. Anwendungen im Alltag Informations- und Kommunikationstechnik Am bekanntesten ist die Verwendung von Laserstrahlung in Laserdruckern, in CD-, beziehungsweise DVD-Laufwerken oder in Laserscannern, zum Bespiel bei der Warenerfassung an Kassen. In diesem Bereich werden häufig Halbleiterlaser, auch als Diodenlaser bezeichnet, eingesetzt. Die besonderen Vorteile der Halbleiterlaser bestehen in der direkten Anregung des Lasermediums durch elektrischen Strom, der guten Modulierbarkeit (das heißt man kann mit dem Laserstrahl sehr gut und sehr schnell Daten übertragen), einem relativ hohen Wirkungsgrad (das heißt die eingesetzte Energie wird zu einem relativ hohen Prozentsatz in Laserlicht umgesetzt extrem geringen Abmessungen, Robustheit und relativ langer Lebensdauer. Bei der Datenübertragung macht man sich neben der guten Modulierbarkeit der Laserstrahlung die Tatsache zunutze, dass die Strahlung sehr gut in Glasfaserkabeln weiterzuleiten ist. Laserpointer Laserpointer sind allgegenwärtig als handlicher optischer Zeigestab bei Präsentationen. Handelsübliche Laserpointer emittieren in den meisten Fällen sichtbares Licht der Farben Rot (Wellenlängen 630 nm – 780 nm), Grün (meist 532 nm) oder Blau (Wellenlängen 400 – 490 nm). Laserpointer als Verbraucherprodukte gehören in der Regel den niedrigen Laserklassen 1 oder 2 an. Auf entsprechende Kennzeichnung sollte geachtet werden. Auch für diese Laser gilt jedoch: Den Strahl nicht auf die Augen richten, beziehungsweise nicht in den Strahl schauen! Lasershow Lasershows erfreuen sich großer Beliebtheit in der Werbung und in der Unterhaltungsbranche. Mit Lasern können bewegte Muster und Bilder auf Wände projiziert werden. In Diskotheken werden bei Lasershows Laserstrahlen in den Raum projiziert und dadurch faszinierende Effekte erzeugt. Um die Besucher nicht zu gefährden, ist die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften (siehe Schutzmaßnahmen ) besonders wichtig. Stand: 14.03.2024

DLR: Messungen des Transfers der solaren UV-Strahlung durch die Atmosphaere in der hohen Arktis

Das Projekt "DLR: Messungen des Transfers der solaren UV-Strahlung durch die Atmosphaere in der hohen Arktis" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Stiftung Alfred-Wegener-Institut für Polar- und Meeresforschung e.V. (AWI) durchgeführt.

Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics

Das Projekt "Cloud-scale Uncertainties - B4: Radiative heating and cooling at cloud scale and its impact on dynamics" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Ludwig-Maxililians-Universität München, Meteorologisches Institut, Lehrstuhl für Experimentelle Meteorologie durchgeführt. Clouds are important sources and sinks of diabatic heat, not only in terms of latent heat release but also with respect to absorption of solar radiation as well as absorption and emission of thermal radiation. Additionally, cloud shadows on the ground modify surface heating and thus sensible and latent heat fluxes. Although it has been demonstrated that cloud top cooling may reach values of several 100 K/day and that this may have a strong impact on cloud microphysics and local cloud evolution, it has not been demonstrated that there is actually an effect on weather, larger scale dynamics, and on atmospheric flow. This is even more true for radiative cooling from cloud sides which has been shown to reach values comparable to cloud top cooling but is completely neglected by any (one-dimensional) radiation scheme in current NWP or climate models. Radiation firstly affects the growth of cloud droplets, increasing (in case of thermal cooling) or decreasing (in case of solar heating) the rate by which they dissipate the energy released by latent heat. Secondly, the surrounding air is cooled or heated which directly feeds back on dynamics. The aim of the project is to study the question if realistic, three-dimensional radiative heating rates have an impact on cloud formation, and if there is an impact on atmospheric flow beyond cloud scale. To answer these questions, a reasonably fast but accurate representation of radiative heating rates in clouds will be developed for a cloud scale (EULAG) and an NWP model (COSMO). The project builds upon our previous work on three-dimensional heating and cooling rates and on development of reasonably fast approximations. A parameterization of heating rates depends strongly on the scale. For a cloud-resolving model like EULAG with a 100 m grid size and smaller, different approaches are needed compared to a numerical weather forecast model like COSMO: A cloud-resolving model allows properly resolving the radiation processes, but three-dimensional radiation transport requires interaction between many grid columns in the calculation which is a challenge for parallelization. The resolution of COSMO, on the other hand, requires parameterization of un-resolved cloud edge effects and sub-pixel cloudiness, but would need less interaction between individual grid columns. As a first step, we will study the impact of radiative heating and cooling in clouds on local circulation at cloud scale. For that purpose, an accurate yet fast approximation for 3D solar and thermal heating and cooling rates will be developed for the EULAG model in order to systematically study effects for a set of cloud-resolving simulations. (abridged text)

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines kollektorintegrierten Sorptionsmoduls, das als solches ein System zur solaren Kühlung und/ oder Heizungsunterstützung darstellt. Die Innovation des Projektes besteht technisch in der direkten Integration des Sorptionsmoduls in den Kollektor. Die Praxistauglichkeit des Sorptions-Kollektors soll in einem Demonstrationsvorhaben gezeigt werden. Des weiteren ist die Mitarbeit in der geplanten IEA-SHC Task 'Quality assurance measures for solar thermally driven heating and cooling systems' geplant. Im Arbeitspaket 1 (AP1) ist die Entwicklung und Fertigung des Sorptions-Kollektors unter Berücksichtigung fertigungstechnischer und systemtechnischer Anforderungen vorgesehen. Die Entwicklung geeigneter Systemkonzepte unter Berücksichtigung der Kollektoreigenschaften sowie Markt- und Nutzerstrukturen ist die zentrale Aufgabe des AP 2. Im AP3 werden Simulationsstudien zur Bewertung der Kollektorkomponente und unterschiedlicher Systemkonzepte durchgeführt. Das AP4 dient der Charakterisierung des Betriebsverhaltens der Sorptionsmodule und der Sorptions-Kollektoren. Die Auslegung und Umsetzung eines geeigneten Systemdesigns wird in AP5 erarbeitet, umgesetzt und durch Anlagenmonitoring charakterisiert und bewertet. Im AP6 wird die Arbeit in der geplanten IEA-SHC Task 'Quality assurance measures for solar thermally driven heating and cooling systems' zusammengefasst. Das AP7 dient der Projektkoordination.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Vaillant GmbH durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines kollektorintegrierten Sorptionsmoduls, das als solches ein System zur solaren Kühlung und/ oder Heizungsunterstützung darstellt. Die Innovation des Projektes besteht technisch in der direkten Integration des Sorptionsmoduls in den Kollektor. Die Praxistauglichkeit des Sorptions-Kollektors soll in einem Demonstrationsvorhaben gezeigt werden. Das Vorhaben wird als Verbundprojekt der Partner Fraunhofer-ISE und der Vaillant GmbH durchgeführt, Fraunhofer ISE ist der Verbundprojektkoordinator. Im Arbeitspaket 1 (AP1) ist die Entwicklung und Fertigung des Sorptions-Kollektors unter Berücksichtigung fertigungstechnischer und systemtechnischer Anforderungen vorgesehen. Die Entwicklung geeigneter Systemkonzepte unter Berücksichtigung der Kollektoreigenschaften sowie Markt- und Nutzerstrukturen ist die zentrale Aufgabe des AP 2. Im AP3 werden Simulationsstudien zur Bewertung der Kollektorkomponente und unterschiedlicher Systemkonzepte durchgeführt. Das AP4 dient der Charakterisierung des Betriebsverhaltens der Sorptionsmodule und der Sorptions-Kollektoren. Die Auslegung und Umsetzung eines geeigneten Systemdesigns wird in AP5 erarbeitet, umgesetzt und durch Anlagenmonitoring charakterisiert und bewertet. Im AP6 wird die Arbeit in der geplanten IEA-SHC Task 'Quality assurance measures for solar thermally driven heating and cooling systems' zusammengefasst. Das AP7 dient der Projektkoordination.

Vorhaben: Bestimmung der Schneealbedo mit Hilfe der Fernerkundung

Das Projekt "Vorhaben: Bestimmung der Schneealbedo mit Hilfe der Fernerkundung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bremen, Institut für Umweltphysik, Abteilung Ozeanographie durchgeführt. Ziele: Übergreifendes Ziel dieses Verbundes ist es, den Strahlungsantrieb in der Arktis, verursacht durch kurzlebige Schadstoffe, genauer zu untersuchen, um die Wissensbasis für eine nachhaltige Klimapolitik zu verbessern. Ziel der Arbeiten eines Teilprojektes (DLR) ist es, nach Auswertung von Fernerkundungsdaten ein Berechnungsverfahren der Schneealbedo, des Rußgehaltes im Schnee und der Schneekerngröße zu entwickeln und zu validieren. Durch die Ablagerung von Ruß auf Schnee- und Eisoberflächen wird Licht absorbiert und das Abschmelzen beschleunigt. Dies kann sich erheblich auf die globale Erwärmung auswirken. Ein weiteres Teilprojekt (Uni Bremen) befasst sich mit der Analyse von Messungen, die mit Forschungsflugzeugen des DLR und des AWI in den vergangenen Jahren in Arktis und Antarktis durchgeführt wurden. Die Analysen zielen darauf ab, Quellen, Transportwege und Vertikalverteilung der mikrophysikalischen und optischen Eigenschaften von Aerosolpartikeln in den Polarregionen möglichst vollständig zu charakterisieren.

Die Rolle von UV-B-Strahlung in aquatischen und terrestrischen Oekosystemen: eine experimentelle und funktionale Analyse der Evolution von Schutzmechanismen bei Pflanzen

Das Projekt "Die Rolle von UV-B-Strahlung in aquatischen und terrestrischen Oekosystemen: eine experimentelle und funktionale Analyse der Evolution von Schutzmechanismen bei Pflanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Erlangen-Nürnberg, Institut für Botanik und Pharmazeutische Biologie durchgeführt. General Information: It is expected that enhanced solar UV-B radiation on earth will remain however for at least another 50 years. Since increasing short-wavelength solar ultraviolet-B radiation (280-320 nm) is potentially damaging to all living organism UV- B research has focused on human health and on UV-B damage in plant and animals. UV-B radiation may damage DNA and one of the major lesions are thymine dimers, which inactivate DNA, if not repaired. At a sufficiently high PAR-UV-A/UV-B ratio an enzyme, DNA photolyase cleaves the thymine dimers and restores the original DNA strand. In plants, exposed to (enhanced) solar UV-B radiation UV-B absorbing compounds are induced. These UV-B absorbing compounds act as UV-B screens and recuce levels of UV-B in plant tissue and cells, and may thus prevent dimer formation. There is evidence that in previous times UV-B on earth has been much higher than at present. Along with changes in the composition of the atmosphere and stratosphere, evolution of plant and animal life took place. In the early, primeval atmosphere, lacking stratospheric ozone and high fluxes of UV- radiation on the earth surface, life was restricted to aquatic ecosystems, where the filtering of UV-B by the water column prevented UV-damage to living organisms. In the evolution of terrestrial plant life from marine and fresh water plant life, evolution of UV-B absorbing ((poly)phenolic) compounds is assumed, acting among other functions as UV screens. From lower to higher plants there seems to be an increasing degree of complexity of UV-B absorbing (phenolic) compounds. It remains uncertain whether an early, developing stratospheric ozone shield allowed aquatic plants to emerge and evolve to terrestrial habitats, or that the evolution of UV-screens (consisting of UV-B absorbing (phenolic) compounds) in aquatic and land plants made evolution of plant life on earth further possible. The General objective of UVAQTER is: To analyse, characterize and compare the functioning of UV-B screens in plants from marine, fresh water and terrestrial ecosystems, following the evolutionary line of algae, charophycean algae, lichens, mosses and higher plants, including amphibious macrophytes. Specific objectives 1. To compare the growth and physiological responses to reduced and enhanced levels (compared to ambient solar UV-B levels). Enhanced levels of solar UV-B include at least levels which simulate a 15 per cent stratospheric ozone depletion secenario. Do the water and land form of amphibious plant species differ in their adaptation to enhanced UV-B in other words how wide can the range be in adaptation to UV-B within species? 2. To compare the induction of UV-B absorbing compounds in all plants group. 3. To chemically characterize and localize the UV-B absorbing compounds in plant groups from marine, ... Prime Contractor: Vrije Universiteit Amsterdam, Faculteit der Biologie Vakgroep Ecologie en Oecotoxicologie; Amsterdam; Netherlands.

Synthese und Charakterisierung von Halogenoperowskiten AMX3 (M=Sn, Pb; X = Cl, Br, I) als Farbstoffe für die Solarzelle

Das Projekt "Synthese und Charakterisierung von Halogenoperowskiten AMX3 (M=Sn, Pb; X = Cl, Br, I) als Farbstoffe für die Solarzelle" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, Freiburger Materialforschungszentrum durchgeführt. Im Mittelpunkt der chemisch-präparativen Arbeiten steht die Optimierung der chemischen und stöchiometrischen Zusammensetzung der Perowskite und ihrer Kristallinität. Die Anpassung der physikalischen Eigenschaften soll durch Variation der Kationen und des zentralen Metalls erfolgen. Die entstehenden neuen Phasen werden strukturell charakterisiert. Ein weiteres Thema ist die Suche nach einem Ersatz von PbI3 durch ungiftige Alternativen. In Kooperation mit den anderen Projektpartnern erfolgt die Kontrolle der Absorption für Single Junction und Tandem Solarzellen. Außerdem soll die Optimierung von organischen und anorganischen löchersensitiven bzw. elektronen-selektiven Elektrodenmaterialien für die PIN Struktur erfolgen. Als wichtigstes Referenzmaterial soll aus CH3NH3I und PbI2 in hoher Reinheit CH3NH3PbI3 hergestellt werden. Ein wichtiger Punkt ist dabei die Kristallinität, da die photoelektrischen Eigenschaften vermutlich stark davon abhängen. Entsprechend der sich schnell ändernden Literaturlage sollen auch weitere vielversprechende Verbindungen als Referenzmaterialien charakterisiert werden, z.B. CsSnI3. Die Stabilität der Perowskit-Striktur, d.h. Lage von Phasenübergängen und Art und Umfang der damit verbundenen Symmetriereduktion hängen von den Radienverhältnissen ab. Eine systematische Aufarbeitung der an der Uni Freiburg vorhandenen Daten zu den Systemen AMX3 (A = Rb, Cs, R4-nNHn, n=0-3; M = Sn, Pb, X = Cl, Br, I) hinsichtlich ihrer Eignung in Perowskitsolarzellen wird durchgeführt. Weiterhin werden eine Synthese und Tests anderer organischer Ammonium-Kationen (R4-nNHn, n = 0-3, R = Me, Et, ...) auch als Mischkristalle mit Alkali-Kationen durchgeführt.

Absorption kurzwelliger Strahlung in der Atmosphaere

Das Projekt "Absorption kurzwelliger Strahlung in der Atmosphaere" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Frankfurt, Institut für Meteorologie und Geophysik, Arbeitsgruppe Physik der Atmosphäre durchgeführt. Das Absorptionsvermoegen der Atmosphaere fuer kurzwellige Strahlung zwischen 0.3 und 3.5 Mikrometer Wellenlaenge soll am Boden und vom Flugzeug aus gemessen werden. Erfasst werden die Absorption durch Wasserdampf, in Wolkentropfen und in Partikeln. Hauptziel sind Absorptionsmessungen als Funktion der Hoehe unter stark wechselnden Bedingungen, d.h. in Wolken und bei durchbrochener Bewoelkung.

Formation processes and radiative properties of particles in aircraft wakes

Das Projekt "Formation processes and radiative properties of particles in aircraft wakes" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der Angewandten Forschung, Fraunhofer-Institut für Atmosphärische Umweltforschung durchgeführt. Objective: The project aims at a better understanding of the effect of aircraft exhaust on aerosol and cloud formation and of their impact on the climate. It will examine the interaction between aircraft emission (gases and particles), cloud and particles formation and radiative energy transfer in the upper troposphere. For this, the formation of new particles (contrails and aerosols) in the wake of subsonic airplanes will be investigated in order to determine the microphysical and radiative properties of contrails as function of the meteorological conditions during their life cycle, i.e. from the early phase of jet expansion to a cirrus like stage. This project includes the combination of ground based observations by lidar, aircraft 'in situ' observations (Falcon) and numerical modelling. General Information: The structure and evolution of contrails in the wake of subsonic aircraft as well as their interactions with aerosols will be studied by combining in situ measurements, ground observations (LIDAR) and modelling of the wake and of the contrails. For the purpose of in situ measurements, the meteorological research aircraft 'Falcon' of DLR will be operated. To allow an undisturbed inspection of the produced contrail through its life cycle, single commercial aircraft producing a contrail will be guided through the temporary restricted area TRA 307. The deliverables of the project will include: a) Computer codes for modelling of the wakes, modelling of particles formation in the wakes and modelling of the life cycle of contrails in relation with meteorological, properties of the upper atmosphere. b) Data set concerning the ground observation of contrails (by Lidar including altitude of contrails, horizontal and vertical extent, cross-section area, backscatter, optical depth, degree of depolarisation etc.) and the in situ measurements. The in situ measurements will include the basic atmospheric state parameters (temperature, pressure, humidity, solar irradiance) inside and outside the wake, aerosol and cloud particle size distributions, airborne measurements of Cloud Condensation Nuclei (CCN), Cloud/residual properties in the range 0.1-3.5 m, airborne measurements of particles phase function, ambient water vapour content and cloud water content, elemental composition, light absorption measurements, morphology of the particles collected with the counter flow virtual impactor (post flight analyses). c) Final report assessing the influence of aircraft emissions on the physical and atmospheric processes in the upper troposphere, with special emphasis on particles formation, particle and cloud interactions and radiative energy transfer. This final report will also develop parameterisation schemes, describing the formation, evolution and radiative properties to be used in large scale circulation models. Prime Contractor: Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Geochimie de la Surface (UPR 6251), Strasbourg; France.

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