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[Russian Text Ignored]
Authors: [Russian Text Ignored]  , [Russian Text Ignored]  
Published: July 2007

AbstractSome aspects of the theory of fluctuating microfield in a system of charged particles are considered. The question concerning regions of validity for Holtsmark‐like and Gauss‐like microfield distributions in a rarefied and a dense plasma is discussed. The influence of finite dimensions of particles (test particles as well as field particles) on the microfield distribution is investigated. Expressions for a “dynamic” (two‐time) generalization of the Holtsmark distribution are obtained for limiting cases. By methods of microfield theory certain formulas for the fluctuations of the electric charges within a finite volume of an electrolyte are derived too.
Die kontinuierliche Emission von Argon bei hohen Drücken
Authors: Gall D. , Riemann M. 
Published: July 2007

AbstractMit einem Hochdruckkaskadenbogen wird der spektrale Emissionskoeffizient von Argon in Abhängigkeit von dem Druck (1, 4, 7 und 12 at) und der Temperatur experimentell ermittelt und mit dem theoretisch bestimmten Emissionskoeffizienten verglichen. Für das Rekombinationskontinuum ergibt sieh eine unbefriedigende Übereinstimmung von Theorie und Experiment. Aus dem Verhältnis der Kontinuums‐ zur Linienintensität werden Aussagen über den Verlauf der effektiven Ionisierungsspannungserniedrigung für das Kontinuum gemacht. Die Korrekturfaktoren § für das Rekombinationskontinuum, die die Abweichung des klassisch‐korrespondenzmäßig vom quantenmechanisch berechneten Emissionskoeffizienten angeben, werden für drei Wellenlängen experimentell bestimmt.
Über ein weiteres Variationsprinzip im Zusammenhang mit kraftfreien Magnetfeldern
Authors: Schäfer D. 
Published: July 2007

AbstractIm Anschluß an ein von Woltjer [1] diskutiertes Variationsproblem wird gezeigt: Die Euler‐Lagrange‐Gleichungen des Variationsproblems

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mit der Nebenbedingung

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wo H = rot A gesetzt ist, sind die Differentialgleichungen

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der kraftfreien Magnetfelder mit variablem α. Die Nebenbedingung läßt sich für alle Felder H erfüllen, die keinen singulären Punkt mit H = 0 in dem betrachteten Volumen V haben.In persuance of a variational principle discussed by Woltjer [1] it is shown that the Euler‐Lagrange‐equations of the variational problem

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with the secondary condition

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where H = rot A are the differential equations

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of the force‐free magnetic fields with a variable scalar α. The secondary condition can be accomplished for all magnetic fields which do not contain singular points with H = 0 in the volume V under consideration.
Higher‐Order Temporal and Spatial Plasma Wave Echoes
Authors: Sauer K. , Bachmann P. , Wallis G. 
Published: July 2007

AbstractThe collisionsless Boltzmann equation is solved in two ways by the method of characteristics. The solution is used for an exact treatment of higher‐order temporal and spatial plasma wave echoes in the absence of steady external fields. The second‐order spatial echo is treated separately and analyzed numerically.
Quantum Statistical Second Virial Coefficient for Real Gases and Plasmas
Authors: Ebeling W. , Kraeft W. D. , Kremp D. 
Published: July 2007

AbstractUsing the resolvent representation of the binary Boltzmann operator the second virial coefficient is expressed by a contour integral over the Jost function of the two‐particle scattering problem. This new formula is useful for many general investigations and also for practical calculations if the Jost functions for the scattering problem are known. As special examples real gases with hard core potentials and fully ionized plasmas with Coulomb interactions are treated. For the plasma case the second virial coefficient is derived without approximations with respect to the interaction parameter. The contribution of the bound states to the free energy is discussed and compared with the effect of ionic association to the classical free energy and the conductivity.
Berechnung der Entladungsparameter einer Argon‐Säule bei mittleren Gasdrucken
Authors: Golubowsky Ju. B. , Kagan Ju. M. , Ljagustschenko R. I. 
Published: July 2007

AbstractIn der Arbeit wird eine Theorie der positiven Säule der Argonentladung bei mittleren Gasdrücken unter Berücksichtigung einer Abweichung der Verteilungsfunktion der Elektronen von der Maxwell‐Verteilung entwickelt. Aus den Bilanzgleichungen der Ladungsträger, der Elektronenenergie und des Entladungsstromes werden die inneren Entladungsparameter der positiven Säule E/p, n0 · R und Te berechnet.Es wurde der radiale Verlauf der Elektronenkonzentration und der Intensität der Spektral‐linien erhalten.
Zum Stromtransport in Glühkatodenentladungen
Authors: Lunk A. , von Specht H. 
Published: July 2007

AbstractIn der vorliegenden Arbeit werden Sondenmessungen im Vergleich mit der Strom‐Spannungscharakteristik der Anodenglimmentladung sowie Abschätzungen über die raumladungsbegrenzte Dunkelentladung mitgeteilt.
Experimentelle Untersuchungen an wandernden Niederfelddomänen (T‐Schichten) in der positiven Säule von Gleichstrom‐ und HF‐Entladungen in Sauerstoff und Sauerstoff‐Stickstoff‐Gemischen
Authors: Sabadil Heinz 
Published: July 2007

AbstractDie erzielten Ergebnisse bei experimentellen Untersuchungen an den wandernden Niederfelddomänen in der positiven Säule von Entladungen in O2 und O2—N2‐Gemischen untermauern die bereits in [1] gezeigte Analogie zu den Instabilitäten, die in Halb‐ und Photoleitern zu beobachten und durch eine fallende j(E)‐Charakteristik bedingt sind. Die Niederfelddomänen treten auf, wenn der reduzierte Druck größer als p · R ≈ 0,70 Torr · cm wird und die Entladungsstromstärke einen kritischen Wert unterschreitet. Jene Einsatzstromstärke steigt mit abnehmenden Entladungswiderstand. Dieses Resultat deutet darauf hin, daß für die Ausbildung der natürlichen Niederfelddomänen folgendes Instabilitätskriterium erfüllt sein muß: Der laufzeitabhängige negative Wirkwiderstand im kHz‐Frequenzbereich muß größer sein als der äußere Entladungsvorwiderstand. Durch Stromimpulse lassen sich bei großen Entladungsvorwiderständen oberhalb der Einsatzstromstärke künstlich schwach ausgebildete Niederfelddomänen anregen. Die bekannte Vergrößerung der O‐Konzentration durch eine N2‐Zumischung auf Grund der Herabsetzung der Rekombinationswahrscheinlichkeit für die O‐Atome auf der Rohrwand führt zu einer Herabsetzung des Konzentrationsverhältnisses der negativen Ionen zu den Elektronen, was einen Anstieg der mittleren Driftgeschwindigkeit der negativen Ladungsträger und damit — wie die Messungen zeigen — ein Anwachsen der Domänengeschwindigkeit zur Folge hat. Die mit der N2‐Zumischung verbundene Verschiebung der Grenzkurve für die Niederfelddomänen im p‐I‐Diagramm in Richtung höherer Drücke läßt sich verstehen, wenn man eine durch die Erhöhung der metastabilen Molekülkonzentration bedingte Herabsetzung der effektiven Schwellenenergie für die dissoziative Anlagerung annimmt. Abschließend wird über die Beobachtung von wandernden Niederfelddomänen in einer HF‐Entladung bei 1 MHz berichtet.
Die Zurückführung der Gleichungen eines rotationssymetrischen, statischen, inkompressiblen Plasmas von unendlicher Leitfähigkeit auf ein Randwertproblem
Authors: Schäfer D. 
Published: July 2007

AbstractDie Gleichungen eines rotationssymmetrischen, statischen, inkompressiblen Plasmas mit unendlicher Leitfähigkeit sind äquivalent einer elliptischen Differentialgleichung für die Größe

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wo p der Druck, ϱ die Dichte und Φ das Potential der äußeren Kräfte bedeuten. Diese Differentialgleichung enthält außerdem noch zwei willkürliche Funktionen von ξ.Wennξϱ2+ξϱ2 < 0 ist, können die beiden willkürlichen Funktionen aus der Randverteilung von Hφ und H ⊥ (zum Rand senkrechte Komponente von H) gewonnen werden.
Quantum Statistical Fugacity Expansions for Partially Ionized Plasmas in Equilibrium
Authors: Bartsch G. P. , Ebeling W. 
Published: July 2007

AbstractA derivation of screened fugacity expansions for nondegenerate Coulomb systems is given. Debye screening is taken into account by an iteration procedure. The fugacity expansion is applied to hydrogen plasmas. It is shown that the fugacity expansion of the pressure implicitely describes the ionization equilibrium.
Die Elektronenkinetik des schwachionisierten LORENTZ‐Plasmas im beliebig zueinander orientierten äußeren elektrischen und magnetischen Feld
Authors: Winkler R. 
Published: July 2007

AbstractDie aus der Boltzmann‐Gleichung mit Zweierstoßintegralen zur Beschreibung elastischer und anregender Stöße der Elektronen mit den Neutralgasatomen folgende Differenzen‐Differentialgleichung für den Isotropteil der Geschwindigkeitsverteilungsfunktion der Elektronen wird mittels numerischer Methoden für ein anisothermes Neon‐Plasma unter homogenen stationären Bedingungen in einem großen Wertebereich der auf den Neutralgasdruck bezogenen elektrischen und magnetischen Feldstärke sowie für verschiedene Winkel zwischen elektrischem und magnetischem Feld gelöst. Mit den ermittelten Verteilungsfunktionen erfolgt gleichzeitig die Berechnung der Komponenten der tensoriellen Beweglichkeit und des tensoriellen Diffusionskoeffizienten, der mittleren kinetischen Elektronenenergie, der Stoßfrequenz für die Anregung der Neutralgasatome und der Energieverlustraten der Elektronen. Anhand der Ergebnisse der Berechnung wird der Einfluß der durch das Magnetfeld bedingten Lorentz‐Kraft auf die Verteilungsfunktion und die Transporteigenschaften der Elektronen sowie auf die durch die Elektronen bewirkten Energietransformationsmechanismen vom elektrischen Feld zum Neutralgas ausführlich diskutiert.
Über die Intensität optisch dicker Linien in zylindersymmetrischen inhomogenen Plasmen
Authors: Funk W. , Kloss H.‐G. 
Published: July 2007

AbstractIn der vorliegenden Arbeit wird gezeigt, daß die Intensität optisch dicker Linienstrahlung in anderer Weise von den Plasmaparametern abhängt, als im Falle optisch dünner Linienstrahlung. Durch Anwendung der von BARTELS entwickelten Theorie der Emission aus optisch dicker Schicht kann die Intensitätsabhängigkeit optisch dicker Linien vom Druck der verschiedenen Plasmakomponenten und von der Plasmatemperatur separiert werden und dadurch insbesondere das experimentell beobachtete Anwachsen der Thalliumstrahlung bei Erhöhung des Quecksilberdruckes in einer Quecksilberhochdruckentladung mit Thalliumzusatz geklärt werden.
Rückstreuungsmessungen photoelektrisch ausgelöster Elektronen in Edelgasen im homogenen Feld
Authors: Felsch D. , Pech P. 
Published: July 2007

AbstractAn der Katode ausgelöste Elektronen werden durch Stöße mit Gasmolekülen wieder zu ihr zurückgestreut. Es werden Rückstreuungsmessungen von photoelektrisch ausgelösten Elektronen in den Edelgasen Ne, Ar, Kr und Xe beschrieben. Die Rückstreuung wurde in Abhängigkeit von X/p0 und der Anfangsenergie der ausgelösten Elektronen bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen werden mit den Theorien von Hantzsche, Pech und Thomson‐Loeb verglichen. Es wird eine empirisch ermittelte Formel zur Beschreibung der Rückstreuung angegeben.
Über eine spektroskopische Meßmethode des Rekombinationskoeffizienten im Neonnachleuchtplasma. Teil II. Die Temperaturabhängigkeit des Rekombinationskoeffizienten in der Neon‐Mitteldrucksäule
Authors: Golubowsky Ju. B. , Michel P. 
Published: July 2007

AbstractDurch Lösung der Energiebilanzgleichung für das Elektronengas wurde der zeitliche Abfall der Elektronentemperatur ermittelt. Experimentelle Untersuchungen des zeitlichen Verlaufs der Intensität des Bremskontinuum bestätigten den berechneten Verlauf. Die Auswertung der Abklingkurven der Spektrallinien mit diesem Elektronentemperaturverlauf führt zu einer Temperaturabhängigkeit des Rekombinationskoeffizienten α = α0 · Ue−1/2 im Elektronentemperaturintervall 4000°K ≥ Te ≥ 400°K.
Zur Radialstruktur der diffusionsbestimmten positiven Säule der Sauerstoff‐Entladung bei niederen Gasdrucken
Authors: Sabadil Heinz 
Published: July 2007

AbstractThe radial distribution of the electrons, negative and positive ions in the cylindrical positive column of the direct current discharge in 02 has been calculated. The negative ions are formed by dissociative attachment (02 + e →− + 0), the destruction of negative ions is effected by the reverse process (0− + 0 02 + e). The pressure is assumed to be low enough that the radial variation of 0‐concentration can be neglected. By use of the condition of the quasineutrality and the ambipolarity for the radial current from the balance equations of the electrons and the negative ions two differential equations of second order are derived, which has been solved numerically for different values of the ratio zj/za and β[0]. Numerical results show that the radial distributions of the charge carriers are not‐proportional. If zj ≈︁ za the radial distribution of the electron density is enlarged, compared to a Bessel distribution.The radial distribution of the negative ions is also enlarged in the centre of the column, but near the wall of the tube a lack in the density exists. The effective diffusion coefficient of the negative ions is negative, i.e., they are moving from the wall of the tube to the centre of the discharge. The enlargement of the radial distributions of the charge carriers, which results in an improvement of the economy of the balance of electrons, increases if zj/za and β/[0] are decreased.
Model Calculations on the Positive Column of a Medium Pressure Neon Gas‐discharge
Authors: Smits R. M. M. , Lammers P. H. M. , Baghuis L. C. J. , Hagedoorn H. L. , Heide J. A. V. D. 
Published: July 2007

AbstractModel calculations on the positive column of a neon gas‐discharge for gas pressures between 50 and 350 torr and currents between 5 and 100 mA are presented. In these calculations a Druyvesteyn distribution for the electron energy has been used. Volume recombination and radially dependent electron and gas temperatures have been taken into account. Numerical results are compared with available experimental data. In particular, the axial field strength, electron density, electron temperature and ambipolar field strength are considered. In general, the agreement between experimental and numerical data is good.
Zur Mikrowellendiagnostik der Elektronenkonzentration im molekularen Stickstoffplasma der Schwachstromsäule
Authors: Gundermann S. , Winkler R. 
Published: July 2007

AbstractEs wird über die Berechnung der bei Anwendung der Mikrowellenresonatormethode zur Elektronenkonzentrationsbestimmung im stationären homogenen N2‐Säulenplasma erforderlichen komplexen HF‐Leitfähigkeit berichtet. Neben der aufwendigen exakten Berechnung mittels Lösung der BOLTZMANN‐Gleichung werden zwei weitere Näherungsberechnungen – wie sie für die HF‐Leitfähigkeit in einigen Edelgasplasmen gebräuchlich sind – vorgenommen und die Verwendbarkeit solcher Näherungsberechnungen für das Molekülgasplasma kritisch bewertet. Ferner werden die mit den verschiedenen Berechnungsvarianten erhaltenen Werte für die HF‐Leitfähigkeit zur experimentellen Bestimmung der Elektronenkonzentration nach der Mikrowellenresonatormethode im N2‐Plasma niedrigen Ionisierungsgrades verwendet und die erhaltenen Werte der Elektronenkonzentration den aus einer Strombilanz des Säulenplasmas bestimmten Konzentrationswerten gegenübergestellt.
Comparative Study of Existing Theories for Volume Ion‐Electron Recombination in Plasmas
Authors: Drawin H. W. , Emard F. 
Published: July 2007

AbstractDifferent methods have been proposed in the past for calculating the atomic ion‐electron recombination coefficient of plasmas, for example collisional‐radiative models of D'ANGELO (1961) and of BATES et al. (1962); the “bottleneck” models of HINNOV and HIRSCHBERG (1962) and BYRON et al. (1962) modified by CHEN (1969) and WANLESS (1971); the variational theory of MAKIN and KECK (1963), modified by CURRY (1970); the J. J. THOMSON method modified by D'ANGELO (1965). Using the appropriate atomic parameters the recombination coefficients were calculated for a wide range of electron temperatures and electron densities for optically thin and optically thick hydrogen and helium plasmas. The characteristic discrepancies between the different theories are discussed. To be mentioned is the relative good agreement of the “bottleneck” models and the complete collisional‐radiative theory for optically thin and thick hydrogen plasmas at nearly all temperatures, but the agreement is less good for helium plasmas especially in the optically thick case at elevated temperatures. It is the first time that such a comparative study based on a consistent set of atomic parameters has been undertaken.
Investigations of the Arc Burning in the Water Vapour Atmosphere
Authors: Todorović M. , Rekalić M. , Ikonomov N. , Pavlović B. , Vukanović V. 
Published: July 2007

AbstractThe functions of thermal conductivity α(T) and electrical conductivity σ(T) for water vapour, within the temperature intervals 7700–8000 K and 2000–3500 K, were calculated. These calculations were performed by using the UHLENBUSCH'S method and the empirical one. Calculations were based on experimentally determined electric field strength as a function of the arc current and radial temperature distribution in the central zone and in the surrounding of the arc burning in water vapour atmosphere.
The Decomposition of Methane, Ethane, Ethylene and n‐Butane in Electrical Discharges of Moderate Pressures
Authors: Capezzuto P. , Cramarossa F. , D'agostino R. , Molinari E. 
Published: July 2007

AbstractThe decomposition of CH4, C2H6, C2H4, and n‐C4H10 has been investigated in radiofrequency plasmas operated at power levels of 1–8 cal cm−3 sec−1, 10–40 torr and flow rates of the hydrocarbons between 2 and 20 1 (STP) min−1.It is shown that values of the rate constants are very close for all the hydrocarbons investigated and several orders of magnitude greater than those observed in their pyrolisis at comparable gas temperatures. Energy yields up to 30% can be observed for all hydrocarbons.It is suggested that the rate determining step for the decomposition process of all hydrocarbons investigated involves the rupture of a C‐H bond in vibrotationally excited molecules.
Untersuchung der Prozesse in der aktiven Zone der Hohlkatodenbogenentladung I. Die Energieverteilungsfunktion der Elektronen, die Anregungs‐ und Ionisationsgeschwindigkeit
Authors: Rešenov S. P. , Lunk A. 
Published: July 2007

AbstractIn der vorliegenden Arbeit werden die Ionisations‐ und Anregungsprozesse im Innern der Katode einer Hohlkatodenbogenentladung untersucht. Ausgangspunkt ist die Berechnung der Elektronenenergieverteilungsfunktion aus der kinetischen Gleichung, die unter Berücksichtigung sowohl der Coulombwechselwirkung der schnellen Elektronen mit den Plasmaelektronen als auch der elastischen und unelastischen Wechselwirkung der Elektronen mit den Gasatomen gelöst wird. Die Kenntnis der Energieverteilungsfunktion gestattet die Berechnung der Anregungs‐ und Ionisationsgeschwindigkeiten in der aktiven Zone der Hohlkatodenbogenentladung.
Erosion Phenomena on Contaminated Cathodes Caused by Electrical Discharges in Ultra High Vacuum
Authors: Jüttner B. 
Published: July 2007

AbstractSelf‐limiting discharges occur on contaminated cathodes in UHV without any contribution of the anode. They propagate over the cathode surface with velocities ≥ 5.104 m/s, preferentially along grain boundaries. From these observations an analogy is suggested between micro‐discharges in high voltage gaps and are spots with weak erosion.
On the Heat Sources of the Arc Cathode Spot
Authors: Hantzsche E. 
Published: July 2007

AbstractThe main heat sources of the are cathode root are ion impact and neutralization heating at the surface and Joule (resistance) heating in the volume of the cathode. The ratio IIji between these two components of cathode power supply is investigated, it depends only on J/a (spot current divided by spot radius). In the case of Cu cathodes both components are equal if J/a = 9.17A/μm, and their contributions to the increase of the spot temperature are equal if J/a = 10.25 A/μm. This holds approximately even if the electron emission cooling is taken into account (by inclusion in the surface power supply). In the real (non‐stationary) arc spot the influence of resistive heating is rather low (between 0.1 and 1 percent of the total power supply in the case of clean surfaces), with the exception of the explosive emission processes, where the Joule heat generation is comparable with or even superior to the surface heating processes by impact or possibly electron emission (Nottingham effect). The time average of the Joule component relative to the impact power input depends on the role of such essentially non‐stationary processes in the arc spot regime. An estimate of this ratio IIj,ie basing on theoretical investigations and experimental experiences results in 0.01 ≲ IIj,ie ≲ 1.
Theoretical Description of the Radial Distributions of the Ions and of the Electrons in the Subnormal Positive Column
Authors: Valentini H.‐B. 
Published: July 2007

AbstractA relatively simple set of differential equations describing the radial profiles of the number densities and of the radial drift velocities of the ions and the electrons and of the radial electric field intensity in the subnormal positive column is derived. The inertia of the ions is taken into consideration, but the ion temperature is supposed to be zero. Corresponding boundary conditions are used. For discharges in argon under diffusion and under free‐fall conditions numerical solutions are given.
Kinetics of the Electron Component in the Turbulent Electron‐Beam Discharge Plasma in Diatomic Gases and Comparison of some Macroscopic Properties between the Plasmas of the Beam and the Glow Discharge
Authors: Starykh V. V. , Wilhelm J. , Winkler R. 
Published: July 2007

AbstractThe present paper is devoted to the investigation of the kinetics of the electron component in the stationary beam discharge plasma in molecular nitrogen. Using the Boltzmann equation with the inclusion of the elastic and the main inelastic binary collisions and also the Coulomb interaction between the charged particles we have calculated the energy distribution function and some macroscopic quantities of the electrons within a large range of parameters. Using our earlier results for the beam discharge plasma in hydrogen, also the dependence of the macroscopic quantities on the kind of molecular gas is discussed. Finally, the comparison of some macroscopic properties of the beam and the glow discharge plasma was performed under the condition of equal power input per volume unit in both types of plasmas in nitrogen.
Das diffusionsbestimmte Plasma der positiven Säule von Niederduckentladungen in Neon bei mittleren Ionisierungsgraden von 10−8—10−3
Authors: Pfau S. , Winkler R. 
Published: July 2007

AbstractAusgehend von den in den letzten Jahren entwickelten Näherungsmethoden zur mikrophysikalischen Beschreibung des axial homogenen Plasmas der diffusionsbestimmten positiven Säule sowohl im Bereich hinreichend schwacher (Schwachstromsäule) als auch starker Ströme (Starkstromsäule) wird in der vorgelegten Arbeit eine quantitative Behandlung des Säulenplasmas in Neon für den gesamten Strombereich von ≈ 1 mA bis ≈ 10 A vorgenommen. Diese Untersuchungen basieren auf der simultanen Lösung der Konzentrationsbilanzen der Elektronen und der in den 18‐und 2p‐Niveaus angeregten Neon‐Atome, der Strombilanz des Säulenplasmas und der Elektronen‐Boltzmann‐Gleichung unter zusätzlicher Berücksichtigung von Stufenprozessen und der Coulomb‐Wechselwirkung zwischen den Elektronen. Dabei wird die radiale Variation insbesondere der Stoßraten für Elektronenstöße über die Berechnung der quasihomogenen Änderung der Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen infolge der radial variierenden Intensität der Stufenprozesse und der Coulomb‐Wechselwirkung beschrieben. Die numerisch erhaltenen Ergebnisse über die Stromabhängigkeit der axialen Feldstärke, der Elektronen‐ und Angeregtenkonzentration, der verschiedenen Erzeugungsprozesse von Ladungsträgern und der Geschwindigkeitsverteilung der Elektronen werden diskutiert und teilweise experimentell gewonnenen Resultaten gegenübergestellt.