Multimodale chemisch-sensitive Bildgebung: Implementierung und Evaluierung neuer mikrospektroskopischer Ansätze

Inhalt dieser Arbeit ist die Entwicklung und der Test einer Analyseplattform für schwingungsspektroskopische Untersuchungen. Mit dem erhaltenen Werkzeug sollen die Grundlagen für eine Überführung und Etablierung von nicht-linearen optischen Kontrastmethoden in die klinische Anwendung gelegt werden. Zu diesem Zweck wurde ein experimenteller Aufbau mit einem Pikosekunden-Laser und einem OPO konstruiert und verwirklicht. Mit Augenmerk auf Flexibilität, Dokumentation und Reproduzierbarkeit sowie Stabilität ist dabei eine offene Plattform entstanden, die Stimulation und Aufzeichnung mehrerer Modalitäten erlaubt. Sie wurde für die Aufzeichnung und den Vergleich vorwärts und rückwärts gestreuter Signalanteile um einen Faserschalter erweitert. Eine Leistungsregelung sorgt für einen deutlich stabileren Betrieb. Als Detektoren stehen ausgewählte Varianten von APD, PMT und Spektrometer zur Verfügung. Zum Betrieb der integrierten Hardware und zur Erfüllung höherer Funktionen wurde eine neue Software entwickelt, die im Hinblick auf die Aufgabenstellung die Nachteile von bekannten freien oder kommerziellen Produkten beseitigt. Sie ist offen und modular konstruiert. Alle Rohdaten sind selbstbeschreibend und werden vollständig gespeichert. Die ersten Funktionstests mit dem Mikroskop sind ebenfalls Bestandteil dieser Arbeit. Sie dokumentieren die Verwendungsmöglichkeit für hyperspektrales CARS insbesondere im Fingerprint-Bereich und darauf basierende Bildgebung. Hyperspektrales CARS wurde an einer Einzelbande von Toluol (1004 cm-1) zusammen mit einem Bandenfit zur Bestimmung der Signalanteile demonstriert, ferner an der Doppelbande von Xeloda bei 1634 cm-1 sowie in Form einer Konzentrationsreihe an Beta-Carotin (1514 cm-1). Mit Hilfe der hyperspektralen Bildgebung wird an PMMA die Funktion eines Faserschalters zur quasi-parallelen Aufzeichnung sowie an menschlicher Haut die Stabilisierung der Stimulationsleistung gezeigt

Erweiterte Möglichkeiten für das Experimentieren im Physikunterricht durch den Einsatz eines neu entwickelten energieauflösenden Detektors für Röntgenstrahlen

Die vorgestellte Arbeit befasst sich mit den Problemen des Schulunterrichts in der Quanten- und Atomphysik mit dem Schwerpunkt "Röntgenstrahlen". Es werden die physikalischen Grundlagen für die Erzeugung der Röntgenstrahlung, ihrer Absorption und Streuung sowie für den Nachweis der Röntgenstrahlung dargestellt. Anhand der Analyse der Lehrpläne verschiedener Bundesländer, der modernen methodischen Konzepte für den Unterricht in Quanten- und Atomphysik, der Schulbücher und anderer Literatur ist ein Mangel an Demonstrationsmöglichkeiten bei einigen Schlüsselexperimenten festgestellt worden. In der Arbeit ist ein neu entwickelter energieauflösender Detektor für Röntgenstrahlung beschrieben, der die gewünschten Experimente durchführen lässt und zudem mit den existierenden Schulröntgengeräten benutzt und zu einem für die Schule erschwinglichen Preis erworben werden kann. Außerdem ist eine Software präsentiert, die den praktischen Einsatz des Detektors im Unterricht ermöglicht. Mit der Software können die Daten vom Detektor aufgenommen, dargestellt und ausgewertet werden. Die Arbeit enthält auch die ausgearbeitete Beschreibungen zu Experimenten mit dem entwickelten Detektor, die viele Themen der Quanten- und Atomphysik abdecken. Es sind Experimentieranleitungen sowohl für Praktikumsexperimente mit ausgedehnten quantitativen Untersuchungen als auch für kurze anschauliche Demonstrationsexperimente dargestellt. Die Anleitungen beinhalten alle nötigen theoretischen Grundlagen und Aufbauhinweise und ermöglichen es, auch wahlweise nur einzelne Experimente durchzuführen

Das Spektrometer PERKEO III und der Zerfall des freien Neutrons

Das Standardmodell der Teilchenphysik beschreibt den Zerfall des freien Neutrons durch nur drei Parameter. Dem gegenüber stehen eine Vielzahl experimenteller Beobachtungsgrößen, die es erlauben, durch Präzisionsmessungen das Standardmodell zu überprüfen. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Spektrometer PERKEO III zur Untersuchung des Neutronenzerfalls wird seinen Vorgänger PERKEO II ersetzen, dessen statistische und systematische Grenzen in den letzen Jahren erreicht wurden. Mit dem neuen Instrument sind Messungen mit einem kontinuierlichen oder gepulsten Neutronenstrahl möglich. Damit kann entweder die Statistik gegenüber dem Vorgänger um bis zu zwei Größenordnungen erhöht werden, oder aber die beiden größten, instrumentspezischen systematischen Einflüsse vermieden werden. Die nun zur Verfügung stehende Ereignisrate wird in einer ersten Messung mit PERKEO III im Winter 2006/2007 für eine Bestimmung des schwachen Magnetismus aus der Elektronen-Asymmetrie A genutzt werden. Diese Größe war bisher im Neutronenzerfall statistisch nicht zugänglich. Die Systematik dieses Experiments wird mit Hilfe unserer Messung mit PERKEO II analysiert. Für diese Messung wird PERKEO III am Leiter H113 des Instituts Laue-Langevin, Grenoble, installiert werden. Der Neutronenstrahl aus diesem Leiter wird charakterisiert und eine Parametrisierung der Strahleigenschaften ermöglicht eine schnelle Berechnung von Strahlprofilen und absoluten Ereignisraten. Eine Bestimmung der Reflektionseigenschaften zweier unmagnetischer Neutronenspiegel dient der Vorbereitung eines zukünftigen Experiments zum Neutronenzerfall

Bestimmung elastischer und viskoelastischer Kenngrößen von Knochenproben unter Langzeitkultur-Bedingungen mit einem neuartigen softwaregesteuerten elektro-mechanischen Belastungs- und Messsystem

Die Arbeit beschreibt zunächst die Entwicklung eines Messsystems (sog. ZETOS-System) zur Bestimmung der Steifigkeit (dargestellt als Elastizitätsmodul) von Knochenproben in Langzeit-Bioreaktoren. Dieses System ermöglicht auch dynamische Stimulationen der Knochen mit Standard-Signalen (Sinus, Rechteck) sowie die Verwendung von beliebigen oder typischen physiologischen Signalen, wie z.B. „Gehen“, „Springen“ und „Laufen“, aufgenommen als sog. Gound-Reaction Forces, zur mechanischen Knochenstimulation. Optional können Softwarefilter (Hochpass, Tiefpass) eingeschaltet werden. Aufgrund der eindimensionalen Messung und Belastung kann der elastische Tensor nicht vollständig bestimmt werden. In einer Langzeitmessreihe wurden Trabekel-Knochenproben aus einem humanen Hüftkopf mit dem physiologischen Signal „Springen“ 5 Minuten pro Tag stimuliert. Es zeigte sich eine deutliche Zunahme der Steifigkeit von fast 2%/Tag, während die Knochen einer Kontrollgruppe unverändert blieben. Eine dritte Gruppe von Knochenproben wurde ebenfalls mit „Springen“, jedoch Hochpass gefiltert stimuliert. Durch die fast gleiche Zunahme der Steifigkeit dieser Knochen wurde anhand des Signals „Springen“ gezeigt, dass allein höherfrequente Spektralanteile für bone-remodeling ausreichend sind. Mit den Daten dieser Messreihe wurde erstmals die Frage der Entstehung und Bedeutung des nichtlinearen Verkaufs der Messkurven (Kompression gegen Kraft) des ZETOS-Systems durch die Existenz der von mir genannten „Kontaktflächenfunktion“ beantwortet. Dieser Effekt entsteht durch Rauhigkeiten der Schnittfläche – dem Oberflächenkontakt. Modellrechnungen erklären folgendes: - eine grobe Abschätzung der Standardabweichung der Rauhigkeit der Schnittflächen - den Unterschied zwischen der außen gemessen Dehnung und der Dehnung im Knochenkern - die Unmöglichkeit der Bestimmung des wahren Elastizitätsmoduls des kalzifierten Anteils der Knochenkörper (der als linear im üblichen Sinne betrachtet werden darf) aus der Tatsache, dass die Dehnung mit Rücksicht auf die Vermeidung physiologischer Überlast auf kleine Werte beschränkt sein muss. Die Messdaten wurden zusätzlich numerisch wie folgt verarbeitet: - erste Ableitung Kompression gegen Kraft (kraftabhängige Nachgiebigkeit): Daraus wurde eine Methode zur Bestimmung der Kontaktflächenfunktion aus Messdaten abgeleitet. Es zeigte sich, dass diese Funktion keine strenge Invariante über den gesamten Messzeitraum und an der Veränderung des Messwertes des Elastizitätsmoduls wahrscheinlich beteiligt ist. Dieser Effekt ist aber nur schwach. - Integration (potentielle Energie): Daraus entstand eine alternative Methode zur Bestimmung des Elastizitätsmoduls, die mit Einschränkungen eine simultane Anwendung der Messung des scheinbaren Elastizitätsmoduls während dynamischer Stimulation erlaubt. Während der Langzeitmessreihe wurden auch Relaxationsmessungen vorgenommen. Dabei wurden zwei Zeitkonstanten festgestellt: im Mittel bei 0,4 und bei 20 Sekunden. Die kleinere der beiden Zeitkonstanten muss in ihrer Umgebung in ein kontinuierliches Relaxationszeitenspektrum entwickelt werden, um den gemessenen zeitlichen Kraftverlauf bei Relaxation richtig approximieren zu können. Die Datenverarbeitung erlaubt u.a. die Darstellung der Frequenzabhängigkeit des Speicher- und des Verlustmoduls sowie den Verlustfaktor und die Phasendifferenz zwischen Kompression und Kraft im Falle harmonischer Anregung. Für die Messung des statischen (relaxationsfreien) Elastizitätsmoduls entsteht die Forderung einer Messzeit von ca. 3 Minuten. Beim Vergleich der Modulspektren aus Relaxationsmessung mit den Spektren der physiologischen Stimulationssignale zeigte sich eine Selektivität der Knochen: Energiedissipation tritt bei „Gehen“ und „Springen“ auf, im Falle von „Laufen“ jedoch deutlich schwächer, was vermutlich der Ausdauer beim Laufen (Flucht-, Jagd-, Angriffsverhalten) dienen soll

Freie Netze : Geschichte, Politik und Kultur offener WLAN-Netze

In London, New York oder San Francisco, aber auch in Berlin, Wien oder Zürich blühen drahtlose freie Bürgernetze auf. Die Wavelan-Technik zur Übertragung von Daten per Funk ermöglicht es, eigene Netze aufzubauen, in denen zu vergleichsweise geringen Kosten große Bandbreiten genutzt werden können. Die internationale Free-Network-Bewegung entstand, als die New Economy gerade in die Krise rutschte. Die Nachbarschaftsnetze auf WLAN-Basis bieten sich als Alternative zum kommerziellen Providermodell an. Anstatt die Nutzerinnen in die Rolle von Konsumenten zu zwängen, werden sie in diesen Netzen als gleichberechtigte Partner behandelt, als Anbieter von Information ebenso wie als Nutzer. Mittels des PicoPeering-Abkommens zu freien Datentransit wird der Datenaustausch zwischen den einzelnen unabhängigen Funknetzknoten geregelt. Allein in Großbritannien gibt es bereits über 3000 frei nutzbarer Hotspots, die von Netzwerkenthusiasten zum Wohle der Allgemeinheit bereitgestellt werden, und die weit bessere Bandbreiten als die UMTS-Netze bieten, was z.B. auch die Übertragung von Audio und Video mittels Laptop ermöglicht. Das rasche Wachstum der freien Bürgernetze hat manche ermutigt, bereits übereilt das Ende der Telekommunikationsindustrie zu prophezeien. Armin Medosch beschreibt die Entwicklung der Szene aus einer Nahperspektive: Woher stammt die Motivation, was wurde bisher geleistet, was sind die Ziele? Das Buch verfolgte den Aufbau freier drahtloser Netze in den Großstädten, auf dem Land und in Entwicklungsregionen. Medienpolitische Implikationen im Bereich der Regulierung des elektromagnetischen Spektrums, historische Vorläufer und Parellelen (Bürgernetze, Mailboxen), freie Software und freie Hardware kommen dabei ebenso zur Sprache wie die Auswirkungen auf die Medienfreiheit und die Freiheit der Kommunikation

Lange Wellen wirtschaftlicher Entwicklung in der Neuzeit: historische Befunde, Erklärungen und Untersuchungsmethoden

Es wird ein Überblick über die Forschung der 'Langen Wellen' in den Jahren 1884 bis heute gegeben, und zwar in ihrer Empirie, ihrer Methodologie und vor allem ihrer Theorie. Der Aufbau des Buches ist an der zeitlichen Entwicklung der wissenschaftlichen Diskussion orientiert und entspricht damit einer Dogmengeschichte. Der Schwerpunkt liegt bei der Darstellung der Forschung der letzten 20 Jahre. Für den Wirtschaftshistoriker scheint es dem Autor besonders wichtig, Trend und Zyklus in übergreifende soziale und politische Kräfteverhältnisse eingeordnet zu sehen. 'Lange Wellen haben wahrscheinlich nie existiert. Allerdings stellen sie ein höchst lebendiges Konstrukt dar, lebendig als Gedankengebilde, so lange Ökonomen und Wirtschaftshistoriker es denken.' (ICG

Effekte der Farbe von Hausfassaden auf deren Ausdrucksbeurteilung

Farbwirkung auf Fassaden ist ein kaum untersuchtes Thema. Aus diesem Grund fand eine Onlinebefragung bei 118 Wienerinnen und Wiener statt. Sie sollten vier Fassaden aus vier unterschiedlichen Baustilen beuurteilen. Jede dieser Fassaden wurde in acht verschiedenen Farben gefärt. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen, dass die am meisten präferierten Farben auf Fassaden Weiß, Gelb und auch Orange sind. Am wenigsten gefallen haben die Fassaden in Violett und Braun gefallen