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Diese Arbeit entstand aus vorangegangenen Experimenten, Ionen in einem Speicherring mit einem Dauerstrich-Laser zu kühlen. In der vorgelegten Arbeit wurde ein mehrstufiges, gepulstes Lasersystem entwickelt, welches eine intensivere Ionenkühlung zum Ziel hat. Hauptaugenmerk liegt hierbei zunächst auf der Erzeugung bandbreitenlimitierter Pulse mit einer Impulsdauer von 50 ps, was einer spektralen Breite von 30 pm entspricht. Des Weiteren ist es erforderlich, eine Pulsenergie von 5 µJ bei einer Pulswiederholrate von 1 MHz zu erreichen. Die initiale Pulswiederholungsrate von 78 MHz der Quelle wird von dem fs-Oszillator Mikan bereitgestellt, wodurch die geforderten 1MHz mit einer Pulspickerzelle eingestellt werden kann. Der in dieser Arbeit entstandene Monochromator erreichte die geforderte Bandbreite 30pm bei der nötigen Leistungsübertragung von 0,1%. Diese bandbreitenlimitierten Pulse konnten in der aufgebauten ersten Multipassverstärkerstufe erfolgreich verstärkt werden. Mit einem in dieser Arbeit entstandenem schmalbandigem cw-Laser konnten das Verstärkersystem und der Monochromator schmalbandig und variabel in der Wellenlänge gespeist werden. Mit der breitbandigen Quelle des Mikan und der schmalbandigen Quelle des cw-Lasers konnten die aufgebauten Systeme ausführlich untersucht werden. Dabei wurde besonderen Wert auf das Konzept des Multipasses und des verwendeten Yb:YAG-Laserkristalls gelegt. Diese Untersuchungen stellten das Fundament für die Verstärkerstufen des Ionenkühlexperimentes dar. Die Systeme wurden alle modular aufgebaut, so kann am Speicherring unter maßvollem Aufwand das bisher gezeigte Leistungsspektrum reproduziert werden.
Mikrobielle Brennstoffzellen sind Bioreaktoren, welche in der Lage sind chemische Energie direkt in elektrische Energie umzuwandeln. Das Ziel der Arbeit war es eine Mikrobielle Brennstoffzelle (MFC) zu konstruieren. Dabei sollte es möglich sein einzelne Komponenten, wie die eingesetzten Membranen, schnell und einfach austauschen zu können, um eine Grundlage für zukünftige Untersuchungen zu schaffen. In folge der Arbeit wurden 2 dieser Brennstoffzellen gebaut. Bei beiden konnte eine Spannungsdifferenz zwischen Kathode und Anode nachgewiesen werden. Durch die kontinuierliche Überwachung des pH-Wertes, Leitfähigkeiten, Salzkonzentrationen und der Spannungspotentiale konnte gezeigt werden, dass die Spannung durch biologische Aktivität zustande gekommen ist. Dem Leser soll deutlich gemacht werden, wie Bakterien in der Lage sind, aus Nährstoffen des Klärwassers einer örtlichen Kläranlage Strom herzustellen. Ein Teil der Arbeit beschäftigt sich mit Eigenschaften von Ionenselektiven Membranen, welche in diesen Brennstoffzellen eingesetzt wurden. Dabei wurden Versuche vorgenommen, welche sich mit den Ionenleitenden Eigenschaften dieser Membranen auseinandersetzten. Als Resultat der Messungen konnte ein, durch die Membranen aufgebautes DONNAN-Potential nachgewiesen werden. Als Ergebnis der Arbeit konnte eine modular aufgebaute MFC mit Klärwasser betrieben werden. Die Kammervolumina und eingesetzte Membranen der Zelle können mit wenig Aufwand verändert werden, um weiterführende Forschungen zu vereinfachen.