Erzeugung intensiver Pulse im Terahertzfrequenzbereich mittels laser-generieter Plasmen

Die opto-elektronische Erzeugung intensiver Terahertz-Pulse unter Verwendung von Verstärkerlaser-Systemen stellt eine leistungsfähige und im wissenschaftlichen Umfeld etablierte Technik dar. Es ist anzunehmen, dass diese Technik in Zukunft auch für kommerzielle Anwendungen eingesetzt werden wird. (Z.B. entwickelt die Firma Nikon, Japan ein Echtzeit- Bildgebungssystem mit opto-elektronisch erzeugter Terahertz-Strahlung basierend auf einem Verstärkerlaser.) In dieser Arbeit werden gängige und neuartige opto-elektronische Terahertz-Emitter für Verstärkerlaser theoretisch und experimentell untersucht. Zur experimentellen Untersuchung wurde die Methode der elektro-optischen Detektion, welche in der Arbeit ausführlich vorgestellt wird, verwendet. Dabei wird insbesondere die spektrale Detektorempfindlichkeit dargestellt und eine Methode zur Durchführung kalibrierter Messungen vorgestellt, welche auch für die Verwendung mit Verstärkerlasern geeignet ist. Zu den untersuchten bekannten Emittern gehört der vor ca. 10 Jahren erstmals vorgestellte groß- flächige GaAs-Emitter mit externem Feld. Obwohl dieser Emitter in der Literatur bereits ausführlich untersucht wurde, werden in der vorliegende Arbeit über den Stand der Literatur hinausgehende neue Aspekte wie die Feldabschirmung auf Grund von Ladungsträgerverschiebung und die Abhängigkeit der erzeugten THz-Feldstärke bzw. der THz-Pulsenergie von der Emitterfläche diskutiert. Zudem erfolgt die Behandlung dieses Emitters erstmals vollständig quantitativ, wobei eine gute Übereinstimmung mit den experimentellen Daten erreicht wird. Der zweite in der Arbeit untersuchte Emitter ist der großflächige ZnTe-Emitter. Die elektro-optische Erzeugung von THz-Strahlung in ZnTe-Kristallen mit hoch-repetierlichen Kurzpuls-Lasersystemen ist langjährig bekannt. Die Verwendung großflächiger ZnTe-Kristalle in Verbindung mit Verstärkerlasern wurde allerdings in Rahmen dieser Arbeit erstmals demonstriert. Vor dem Hintergrund der demonstrierten hervorragenden Eigenschaften dieses Emitters ist dieses besonders erstaunlich. Der Hauptteil der Arbeit beschäftigt sich mit der neuartigen Erzeugung von THz-Pulsen in laser-generierten Plasmen. Dabei wurden zwei Methoden untersucht. Die erste Methode, welche im Rahmen dieser Arbeit erstmals realisiert wurde, basiert auf einer Vorspannung des Plasmas mit einem externen elektrischem Feld. Die Methode ist vergleichsweise wenig effektiv, stellt aber eine gute Möglichkeit zur Überprüfung der in der Arbeit entwickelten Modelle für die THz-Emission dar. Die zweite Methode, die erstmals von Cook et al. im Jahre 2000 demonstriert wurde, basiert auf einer "optischen Vorspannung" des Plasmas mittels der Überlagerung des Laserpulses der Fundamentalfrequenz mit einem phasensynchronen Laserpuls der zweiten Harmonischen. Die ausführliche experimentelle und theoretische Untersuchung dieser Methode beinhaltet eine quantitative Modellierung der zu erwartenden Ergebnisse auf Basis des von Cook et al. vorgestellten phänomenologischen Modells, welches auf zeitunabhängigen Nichtlinearitäten dritter Ordnung im Plasma oder in der Luft beruht. Die in dieser Arbeit vorgestellte quantitative Analyse legt die Schlussfolgerung nahe, dass das phänomenologische Modell von Cook et al. in der vorliegenden Form in Frage gestellt werden muss. Daher wurde im Rahmen der Arbeit ein einfaches Modell zur Erklärung der mikroskopischen Ursache der Nichtlinearität entwickelt. Dieses Modell beinhaltet die Kopplung der Nichtlinearität mit dem lokalen Ionisierungsprozess und damit formal auch eine explizite Zeitabhängigkeit der Nichtlinearität im Plasma. Die quantitative Modellierung der makroskopischen THz-Emission auf Basis des mikroskopischen Bildes der Generations-Nichtlinearitäten zeigt, dass das Modell die experimentellen Befunde zufriedenstellend beschreiben kann. Die Arbeit schließt mit einem Vergleich der untersuchten Emitter in Bezug auf spektrale Eigenschaften, Effizienz und Sättigungsverhalten. Bei der Darstellung des Sättigungsverhaltens wird anhand der in der Arbeit entwickelten Modelle versucht die Entwicklung der erzeugten THz-Feldamplituden für Laserpulsenergien von bis zu 50 mJ vorauszusagen. Diese Abschätzung lässt vermuten, dass der Plasma-Emitter für Laserpulsenergien von 10mJ und mehr das Potential hat, deutlich höhere THz-Feldamplituden zu erzeugen als alle gängigen Standardemitter. Entsprechende Experimente in diesem Laserpuls-Energiebereich sind am Front-End des PHELIX-Lasers der GSI (Gesellschaft für Schwerionenforschung) in Darmstadt im Rahmen der Fortführung der Forschungsarbeiten geplant

Determination of the Carrier-Envelope Phase of Few-Cycle Laser Pulses with Terahertz-Emission Spectroscopy

The availability of few-cycle optical pulses opens a window to physical phenomena occurring on the attosecond time scale. In order to take full advantage of such pulses, it is crucial to measure and stabilise their carrier-envelope (CE) phase, i.e., the phase difference between the carrier wave and the envelope function. We introduce a novel approach to determine the CE phase by down-conversion of the laser light to the terahertz (THz) frequency range via plasma generation in ambient air, an isotropic medium where optical rectification (down-conversion) in the forward direction is only possible if the inversion symmetry is broken by electrical or optical means. We show that few-cycle pulses directly produce a spatial charge asymmetry in the plasma. The asymmetry, associated with THz emission, depends on the CE phase, which allows for a determination of the phase by measurement of the amplitude and polarity of the THz pulse

Limited role for extended maintenance temozolomide for newly diagnosed glioblastoma

Objective: To explore an association with survival of modifying the current standard of care for patients with newly diagnosed glioblastoma of surgery followed by radiotherapy plus concurrent and 6 cycles of maintenance temozolomide chemotherapy (TMZ/RT -> TMZ) by extending TMZ beyond 6 cycles. Methods: The German Glioma Network cohort was screened for patients with newly diagnosed glioblastoma who received TMZ/RT -> TMZ and completed >6 cycles of maintenance chemotherapy without progression. Associations of clinical patient characteristics, molecular markers, and residual tumor determined by magnetic resonance imaging after 6 cycles of TMZ with progression-free survival (PFS) and overall survival (OS) were analyzed with the log-rank test. Multivariate analyses using the Cox proportional hazards model were performed to assess associations of prolonged TMZ use with outcome. Results: Sixty-one of 142 identified patients received at least 7 maintenance TMZ cycles (median 11, range 7-20). Patients with extended maintenance TMZ treatment had better PFS (20.5 months, 95% confidence interval [CI] 17.7-23.3, vs 17.2 months, 95% CI 10.2-24.2, p = 0.035) but not OS (32.6 months, 95% CI 28.9-36.4, vs 33.2 months, 95% CI 25.3-41.0, p = 0.126). However, there was no significant association of prolonged TMZ chemotherapy with PFS (hazard ratio [HR] 5 0.8, 95% CI 0.4-1.6, p = 0.559) or OS (HR 5 1.6, 95% CI 0.8-3.3, p = 0.218) adjusted for age, extent of resection, Karnofsky performance score, presence of residual tumor, O-6-methylguanine DNA methyltransferase (MGMT) promoter methylation status, or isocitrate dehydrogenase (IDH) mutation status. Conclusion: These data may not support the practice of prolonging maintenance TMZ chemotherapy beyond 6 cycles. Classification of evidence: This study provides Class III evidence that in patients with newly diagnosed glioblastoma, prolonged TMZ chemotherapy does not significantly increase PFS or OS

The diagnosis of BCR/ABL-negative chronic myeloproliferative diseases (CMPD): a comprehensive approach based on morphology, cytogenetics, and molecular markers

Recent years showed significant progress in the molecular characterization of the chronic myeloproliferative disorders (CMPD) which are classified according to the WHO classification of 2001 as polycythemia vera (PV), chronic idiopathic myelofibrosis (CIMF), essential thrombocythemia (ET), CMPD/unclassifiable (CMPD-U), chronic neutrophilic leukemia, and chronic eosinophilic leukemia (CEL)/hypereosinophilic syndrome, all to be delineated from BCR/ABL-positive chronic myeloid leukemia (CML). After 2001, the detection of the high frequency of the JAK2V617F mutation in PV, CIMF, and ET, and of the FIP1L1–PDGFRA fusion gene in CEL further added important information in the diagnosis of CMPD. These findings also enhanced the importance of tyrosine kinase mutations in CMPD and paved the way to a more detailed classification and to an improved definition of prognosis using also novel minimal residual disease (MRD) markers. Simultaneously, the broadening of therapeutic strategies in the CMPD, e.g., due to reduced intensity conditioning in allogeneic hematopoietic stem cell transplantation and the introduction of tyrosine kinase inhibitors in CML, in CEL, and in other ABL and PDGRFB rearrangements, increased the demands to diagnostics. Therefore, today, a multimodal diagnostic approach combining cytomorphology, cytogenetics, and individual molecular methods is needed in BCR/ABL-negative CMPD. A stringent diagnostic algorithm for characterization, choice of treatment, and monitoring of MRD will be proposed in this review

Peri-operative red blood cell transfusion in neonates and infants: NEonate and Children audiT of Anaesthesia pRactice IN Europe: A prospective European multicentre observational study

BACKGROUND: Little is known about current clinical practice concerning peri-operative red blood cell transfusion in neonates and small infants. Guidelines suggest transfusions based on haemoglobin thresholds ranging from 8.5 to 12 g dl-1, distinguishing between children from birth to day 7 (week 1), from day 8 to day 14 (week 2) or from day 15 (≥week 3) onwards. OBJECTIVE: To observe peri-operative red blood cell transfusion practice according to guidelines in relation to patient outcome. DESIGN: A multicentre observational study. SETTING: The NEonate-Children sTudy of Anaesthesia pRactice IN Europe (NECTARINE) trial recruited patients up to 60 weeks' postmenstrual age undergoing anaesthesia for surgical or diagnostic procedures from 165 centres in 31 European countries between March 2016 and January 2017. PATIENTS: The data included 5609 patients undergoing 6542 procedures. Inclusion criteria was a peri-operative red blood cell transfusion. MAIN OUTCOME MEASURES: The primary endpoint was the haemoglobin level triggering a transfusion for neonates in week 1, week 2 and week 3. Secondary endpoints were transfusion volumes, 'delta haemoglobin' (preprocedure - transfusion-triggering) and 30-day and 90-day morbidity and mortality. RESULTS: Peri-operative red blood cell transfusions were recorded during 447 procedures (6.9%). The median haemoglobin levels triggering a transfusion were 9.6 [IQR 8.7 to 10.9] g dl-1 for neonates in week 1, 9.6 [7.7 to 10.4] g dl-1 in week 2 and 8.0 [7.3 to 9.0] g dl-1 in week 3. The median transfusion volume was 17.1 [11.1 to 26.4] ml kg-1 with a median delta haemoglobin of 1.8 [0.0 to 3.6] g dl-1. Thirty-day morbidity was 47.8% with an overall mortality of 11.3%. CONCLUSIONS: Results indicate lower transfusion-triggering haemoglobin thresholds in clinical practice than suggested by current guidelines. The high morbidity and mortality of this NECTARINE sub-cohort calls for investigative action and evidence-based guidelines addressing peri-operative red blood cell transfusions strategies. TRIAL REGISTRATION: ClinicalTrials.gov, identifier: NCT02350348

Method and system for three-dimensional detection of objects using Thz radiation

For optical frequencies, there are systems known from the prior art which not only make it possible to represent an object two-dimensionally, but also detect it three-dimensionally, in other words to determine the distance between the object and the detector for individual pixels. In contrast, the object of the present invention is to provide a system and a method for detecting an object three-dimensionally using high-frequency electromagnetic radiation at a frequency in a range of 100 GHz to 10 THz. According to the invention, this object is met by a system for detecting an object three-dimensionally using high-frequency electromagnetic radiation, the system comprising a radiation source for radiating high frequency radiation at a frequency in a range of 100 GHz to 10 THz, a receiver for detecting the high frequency radiation emitted from the radiation source, said receiver comprising an antenna element and a field effect transistor for mixing the high frequency radiation emitted by the radiation source with a local oscillator signal, wherein the field effect transistor comprises a source, a drain and a gate, and comprising a signal source for generating an electric modulation signal, wherein the signal source is connected to the radiation source in such a way that the high frequency radiation can be modulated by the modulation signal, and wherein the signal source is connected to the gate of the field effect transistor in such a way that the sensitivity of the field effect transistor can be modulated using a local oscillator signal coupled at a fixed phase to the modulation signal