Computer simulations of laser ablation from simple metals to complex metallic alloys [Elektronische Ressource] = Computersimulationen der Laserablation von einfachen Metallen hin zu komplexen metallischen Phasen / vorgelegt von Steffen Sonntag

Computer Simulations ofLaser Ablation from Simple Metalsto Complex Metallic AlloysComputersimulationen der Laserablation voneinfachen Metallen hin zu KomplexenMetallischen PhasenVon der Fakultät für Mathematik und Physik derUniversität Stuttgart zur Erlangung der Würde eines Doktors derNaturwissenschaften (Dr. rer. nat.) genehmigte AbhandlungVorgelegt vonSteffen Sonntagaus ÖhringenHauptberichter: Prof. Dr. H.-R. TrebinMitberichter: Prof. Dr. C. HolmTag der mündlichen Prüfung: 21. Februar 2011Institut für Theoretische und Angewandte Physikder Universität Stuttgart2010Theresia und JosefContentsAbstract xiiiZusammenfassung in deutscher Sprache xv1 Introduction 232 Theoretical Background 272.1 Metal Physics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272.1.1 Metals and Alloys . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332.1.2 Electrons in Metals . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.2 The Ablation Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.2.1 Heat Conduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 412.3 The Two-Temperature Model (TTM) . . . . . . . . . . . . . 432.3.1 The Extended Two–Temperature Model (eTTM) . . 463 Numerical Methods and Implementation 493.1 Atomistic Computer Simulations . . . . . . . . . . . . . . . 493.2 The Direct Approach: Rescaling the Kinetic Energy . . . . 543.3 A Hybrid Approach with the Two–Temperature Model . . . 564 Calculations and Results 614.1 Pre–Survey: The Phase Diagram of Aluminum . . .