Prof. Dr. Ulrich Stroth
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- Professorship on Plasma Surface and Divertor Physics
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Offered Bachelor’s or Master’s Theses Topics
- Computersimulation von Methoden zur Tiefenprofilierung mittels Zerstäubung von rauen Oberflächen
Die Messung von Konzentrationsprofilen von Elementen als Funktion der Tiefe ist in vielen Bereichen von Physik und Materialwisssenschaft essentiell. Eine wichtige und häufig genützte Klasse von Methoden basiert auf Tiefenprofilierung durch Zerstäubung, d.h. ein Strahl von (typischerweise schweren) Ionen schlägt Atome aus einer Oberfläche heraus und schreitet durch Materialabtrag in die Tiefe fort. Die herausgeschlagenen Atome können durch verschiedene Methoden nachgewiesen werden, z.B. Sekundärionenmassenspektrometrie (SIMS) oder glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES). Diese Methoden sind für glatte Oberflächen gut etabliert. Die Anwendung auf rauen Oberflächen dagegen enthält viele offene Fragen und wird seit Jahren kontrovers diskutiert. Die Zunahme von paralleler Rechenleistung während der letzten Jahre erlaubt mittlerweile die dynamische Simulation von Tiefenprofilierungsmethoden mittels Zerstäubung von 2-und 3-dimensional Oberflächen mittels des existierenden Programms SDTrimSP. Erste Ergebnisse zur Evolution von rauen Oberflächen durch Zerstäubung wurden bereits in einer Bachelorarbeit erzielt. Diese Arbeit soll weitergeführt werden und zu einem besseren Verständnis des Zerstäubungsprozesses von rauen Oberflächen führen.
Contact: Dr. Matej Mayer
- suitable as
- Bachelor’s Thesis Physics
- Supervisor: Ulrich Stroth
- Reaction-diffusion simulations of the influence of surface processes on hydrogen release from tungsten
Hydrogen isotope retention in plasma-facing components in fusion devices is an issue from the safety and economic points of view. Its predictions are often based on reaction-diffusion simulations. The simulations require the parameters describing hydrogen interactions with the material. These parameters are frequently obtained from simulations of laboratory experiments, in particular, desorption spectroscopy (TDS). In the simulation of TDS results it is often assumed that the result is governed by bulk processes, while processes at the material surface are very fast. Alternatively, very simplified models of surface processes are used. Within this bachelor thesis, the student will perform reaction-diffusion simulations utilizing a more rigorous model of hydrogen interaction with metal surfaces. By performing systematic parameter studies, the effects of surface processes on TDS results will be elucidated.
Contact: Dr. Mikhail Zibrov
- suitable as
- Bachelor’s Thesis Physics
- Supervisor: Ulrich Stroth
- Simulation von "Elastic Recoil Detection"-Analysen (ERDA) auf rauen Oberflächen
Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) ist eine Ionenstrahlanalysemethode mit einfallenden Ionen im Energiebereich von einigen 10 MeV. Die Methode wird weltweit häufig zur quantitativen Analyse der Zusammensetzung von Festkörperoberflächen genutzt. Während ERDA für glatte Oberflächen gut funktioniert, ist allerdings schon länger bekannt, dass die Methode durch Oberflächenrauigkeit gestört werden kann. Das Ausmaß dieser Störung und der Einfluss auf die Quantifizierbarkeit von ERDA wurden aber nur ansatzweise untersucht und hängen letztlich wohl auch von der Art der Rauigkeit ab. Im Rahmen dieser Arbeit soll mit Hilfe von Simulationsrechnungen unter Benützung der Structnra/Simnra Software der Einfluss verschiedener Arten von künstlichen und realen Oberflächenrauigkeiten auf ERDA Energiespektren sowie die daraus abgeleiteten elementaren Zusammensetzungen und Tiefenprofile untersucht werden.
Contact: Dr. Matej Mayer
- suitable as
- Bachelor’s Thesis Physics
- Supervisor: Ulrich Stroth