Improving the resolution of Non-Invasive Time Domain Reflectometry

Non invasive time domain reflectometry (TDR) may be used to estimate the volumetric moisture content, θᵥ, with depth for a variety of sample materials. The forward physical model is couched in terms of a moments method where integration is performed over a discretised sample space to estimate the measured propagation time, tp down a pair of parallel transmission lines. We show that inverse solution to this, which recovers relative permittivity and thus θᵥ, is greatly facilitated by a simplification of the system geometry via, 1) realistically modeling the prior density of the sample, 2) using this prior with the inherent system symmetry to reduce the number of required discretisation cells, and 3) determining a physically meaningful reduction operator to allow a coarse discretisation mesh to be used. The observational equation is expressed in the Bayesian paradigm with the most accurate and robust solution obtained using the conditional mean of the posterior distribution constructed via a Monte Carlo method. Results of simulation show that the method is capable of providing accurate estimates of the moisture density profile down to a depth of 100 mm with an error < 4%. Further, the reduction in the number of discretised cells required to accurately estimate these profiles means that the inversion procedure is quick enough to enable the real time application of the equipment, a fundamental requirement in the development

Schülervorstellungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern

In Forschungsgemeinschaften spielen Kommunikation und Kooperation zwischen den beteiligten Personen und Arbeitsgruppen eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wurde bei der Konzeption des Schülerlabors SCIphyLAB_nano an der RWTH Aachen ein Verständnis der Kooperation zum zentralen Lernziel für Schülerinnen und Schüler erklärt. Der Sonderforschungsbereich 917 „Nanoswitches“ (SFB 917, 2017) diente dabei sowohl für die fachlichen Inhalte als auch für typische Arbeitsabläufe in den Naturwissenschaften als Vorbild. In einer explorativen Vorstudie wurden in einem offenen Erhebungsformat mit Zeichnungen und Texten die Schülervorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern von 189 SuS gesammelt und inhaltsanalytisch ausgewertet. Darauf aufbauend wurde unter Berücksichtigung eines von Wentorf, Höffler und Parchmann (2015) entwickelten Fragebogens ein Piktogramm-Text-Fragebogen gestaltet und getestet. Erste Ergebnisse zeigen sowohl einen positiven Einfluss des Einsatzes der Piktogramme im Erhebungsinstrument als auch des Schülerlaborbesuchs auf ausgewählte Vorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern

Schülervorstellungen über Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern

In Forschungsgemeinschaften spielen Kommunikation und Kooperation zwischen den beteiligten Personen und Arbeitsgruppen eine wichtige Rolle. Aus diesem Grund wurde bei der Konzeption des Schülerlabors SCIphyLAB_nano an der RWTH Aachen ein Verständnis der Kooperation zum zentralen Lernziel für Schülerinnen und Schüler erklärt. Der Sonderforschungsbereich 917 „Nanoswitches“ (SFB 917, 2017) diente dabei sowohl für die fachlichen Inhalte als auch für typische Arbeitsabläufe in den Naturwissenschaften als Vorbild. In einer explorativen Vorstudie wurden in einem offenen Erhebungsformat mit Zeichnungen und Texten die Schülervorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern von 189 SuS gesammelt und inhaltsanalytisch ausgewertet. Darauf aufbauend wurde unter Berücksichtigung eines von Wentorf, Höffler und Parchmann (2015) entwickelten Fragebogens ein Piktogramm-Text-Fragebogen gestaltet und getestet. Erste Ergebnisse zeigen sowohl einen positiven Einfluss des Einsatzes der Piktogramme im Erhebungsinstrument als auch des Schülerlaborbesuchs auf ausgewählte Vorstellungen zu Tätigkeiten von Naturwissenschaftlern

Erweiterung eines Praktikumsversuchs durch phyphox mit externen Sensoren

Die an der RWTH Aachen entwickelte App phyphox ermöglicht den Zugriff sowohl auf interne Smartphone-Sensoren als auch auf externe Sensoren über eine Bluetooth Low Energy Schnittstelle. Diese Möglichkeit wird genutzt, um einen Demonstrationsversuch aus dem Physikpraktikum für Medizinstudierende so zu erweitern, dass die Studierenden an der Messwertaufnahme direkt beteiligt sind. In dem genannten Versuch untersuchen die Studierenden die Temperaturabhängigkeit des Sättigungsdampfdrucks. Mithilfe eines Arduino Nano 33 BLE wurde ein Messmodul entwickelt, mit dem ein wasserfester Temperatursensor sowie ein Drucksensor für den Bereich von 10‑1000 hPa ausgelesen werden können.Durch diese Erweiterung können mehrere Studierende die Messdaten live auf ihrem Smartphone beobachten. Zusätzlich ermöglicht phyphox das direkte Visualisieren der Siedepunktkurve. Für eine weitere Auswertung können die Messdaten auch in Excel exportiert werden. Durch die direkte Einbindung der Studierenden wird ein gesteigertes Interesse am Praktikumsversuch erwartet, was durch den Einsatz von Fragebögen sowie die Auswertung von Smartpen-Aufnahmen aus dem Versuchsablauf untersucht wurde

Verbalization of the Concept "Machine" in the Linguistic World Views of Russian and English Speakers

The paper focuses on the verbalization of the concept of "machine" in the Russian and English linguistic conceptions of the world. The study provides a comparative analysis of representation of the concept "machine" in two cultures and reveals ethnocultural specificity for Russian and English speakers. The significance of the work is due to the interest of modern linguistics and the Intercultural Communication Theory in the process of encoding a national mentality in the form of linguistic units. The authors describe ethnoculutural similarities and differences in the verbalization of the concept “machine” in Russian and English

Reinduction of Hedgehog Inhibitors after Checkpoint Inhibition in Advanced Basal Cell Carcinoma : A Series of 12 Patients

For patients with advanced basal cell carcinoma (aBCC) first-line treatment with hedgehog inhibitors (HHIs) and second-line treatment with PD1 inhibitors (PD1i) is available, offering combination and sequencing options. Here, we focus on the efficacy and safety of HHI reinduction after PD1i failure. Retrospective data analysis was performed with 12 patients with aBCC (locally advanced (n = 8)/metastatic (n = 4)). These patients (male:female 6:6, median age 68 years) initially received HHIs, leading to complete/partial response (66%) or stable disease (33%). Median treatment duration was 20.8 (2–64.5) months until discontinuation due to progression (n = 8), adverse events (n = 3), or patient request (n = 1). Subsequent PD1 inhibition (pembrolizumab 42%, cemiplimab 58%) yielded a partial response (8%), stable disease (33%), or progression (59%). Median treatment duration was 4.1 (0.8–16.3) months until discontinuation due to progression (n = 9), adverse events (n = 1), patient request (n = 1), or missing drug approval (n = 1). HHI reinduction resulted in complete/partial response (33%), stable disease (50%), or progression (17%). Median treatment duration was 3.6 (1–29) months. Response duration in the four responding patients was 2–29+ months. Thus, a subgroup of patients with aBCC responded to reinduction of HHI following PD1i failure. Therefore, this sequential treatment represents a feasible treatment option

Strukturelle und kinetische Aspekte der kombinatorischen Materialsynthese am Beispiel der Phasenwechselmedien

Nowadays different competing techniques for reversible storage of huge amounts of data are used. One approach that has found extensive application is phase change recording, whereby data are encoded by using amorphous or crystalline states. Consequently the reading, writing and erasure of information is based on an optical approach whereby laser light is used to induce the corresponding reflectivity levels. In order to satisfy the rising demand for the design of new and superior phase change materials, an absolute experimentally Trial-and-Error-Method has been employed in the past. Efforts have been undertaken in this work to steer away from the trial and error approach by pursuing two systematic approaches to the design of phase change materials: On the one hand, the density functional theory has been utilized to predict the energetically favored crystal structure of an alloy. The influence of the crystal structure on the kinetics of the phase transformation and of the coordination number and the band gap on the optical properties was discussed. To this end, AgInTe and AgSbTe alloys were theoretically investigated for this purpose. The predicted structure for the Indium-based alloy is the chalcopyrite structure and it was also confirmed experimentally. The low coordination number of 4 leads to a weak overlap of the energy bands resulting in an energy gap of 1 eV. Compared to other phase change materials, the low change of density and therefore of the local atomic configuration leads to a weak optical contrast, which disqualifies this material for phase change recording applications. The exchange of the Indium fraction by an Antimony component led to a preference of the rocksalt structure, which was theoretically predicted and experimentally verified. The coordination number of 6 leads to a pronounced change of the optical properties, which accompanies the transformation from the amorphous to the crystalline state. These suitable optical properties of AgSbTe rendered the investigation of the transformation kinetics possible, which showed a minimal duration of 10 ns for a successful recrystallization. The mechanism of recrystallization was identified as volume crystallization. On the other hand the combinatorial material synthesis was employed to analyze the scaling of the physical properties with changes of the chemical composition in the %-range. For this purpose, the AgInSbTe alloy system has been prepared and characterized for optical properties, transformation kinetics, density change and the crystal structure. The optical band gap of the amorphous phase was determined to be in the range of 0.26-0.47 eV depending on the exact chemical composition. This variation is attributed to the change of the imaginary part of the dielectric function at 833 nm using a simple model. The optical properties were correlated with the results of the crystallization kinetics, where minimum durations of 200-1100 ns for a successful crystallization were found. The recrystallization of an amorphous volume could be obtained in 25-120 ns, which scaled in the same way with the chemical composition like the required duration for crystallization. Both processes were connected with the stoichiometry using a thermodynamical model, which describes the correlation of the glass temperature divided by the melting temperature with the kinetics. In summary it is noted that by the employment of the density functional theory, empirical relations and thermodynamic models a systematic design of phase change materials was demonstrated