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Hintergrund: Gonarthrose ist die am weitesten verbreitete Gelenkerkrankung der Welt und hat in Deutschland laut einer Auswertung der NAKO (Nationale Kohortenstudie) aus dem Jahre 2020 eine Prävalenz von 10,6 %. Da durch den demographischen Wandel eine weiter steigende Prävalenz zu erwarten ist, sind wirksame Therapien von großer Bedeutung. Mit einer Behandlung durch wIRA (wassergefiltertes Infrarot-A) in anderen Bereichen (chronisch venöse Ulzera, Arthritis psoriatica, M. Bechterew usw.) konnte bereits eine klinische Wirksamkeit gezeigt werden. Eine Patient*innenbeobachtung von Merle aus dem Jahre 1995 gab Hinweise auf eine Reduktion von Schmerzen und Schmerzmittelbedarf bei Gonarthrose-Patient*innen. Die hier vorgestellte randomisierte kontrollierte Studie soll den Effekt einer täglichen wIRA- Behandlung gegenüber der Standardtherapie von Gonarthrose untersuchen. Methoden: Es wurden 108 Patient*innen randomisiert auf eine Interventionsgruppe und eine Kontrollgruppe verteilt. Die Proband*innen der Interventionsgruppe bestrahlten ihr betroffenes Knie im häuslichen Umfeld über den Zeitraum von 30 Tagen jeweils mindestens eine Stunde pro Tag. Bei beidseitiger Gonarthrose wurde das beschwerdedominante Knie behandelt, bei gleicher Symptomatik das Knie des „seitenführenden“ Beins. Die Kontrollgruppe erhielt keine über die zuvor bereits durchgeführten Therapiemaßnahmen hinausgehende Intervention. Zu Beginn und Ende der Studie wurden alle Teilnehmer*innen klinisch evaluiert (Bewegungsumfang, Einbeinstand, KOOS, Schmerzen, Lebensqualität, etc.), zusätzlich wurden die Proband*innen wöchentlich mittels Fragebögen beurteilt. Ergebnisse: Es zeigten sich zwei homogene Studiengruppen. Die Schmerzen im Knie unter Belastung zeigten sich schon nach 2 Wochen wIRA-Behandlung statistisch signifikant verbessert (VAS -12 vs. -2 mm; p, Objective: Knee osteoarthritis is the most common joint disease in the world. According to the National Cohort Study (NAKO), the prevalence in Germany is 10.6 %. With the rising age of the population, improving the treatment of knee osteoarthritis is of high importance. wIRA has been successfully used in other fields of medicine treating diseases such as chronic venous ulcers, psoriasis- arthritis and Bechterew’s disease. A small study by Merle 1995 showed signs of positive impact on the pain level and painkiller intake of patients with knee osteoarthritis. The objective of this study is to test whether daily treatment with water filtered infrared-A (wIRA) will significantly improve the symptoms of patients with knee osteoarthritis compared to a control-group. Material and Methods: 108 patients were randomly divided into the wIRA- and the control-group. The patients that were assigned to the wIRA group were given a wIRA-irradiator and treated their pain-dominant knee at home over the course of 30 days at least one hour daily. When both knees were equally affected, the knee of the “leading” leg was treated. The control group received no additional treatment but could continue their standard therapy schemes. Patients were clinically evaluated at the start and end of the study (range of motion, one leg stand test, KOOS, pain, quality of life, etc.). Additional weekly questionnaires were filled out. Results: We saw two homogenous study-groups. Pain under stress decreased statistically significant after only two weeks of wIRA-treatment (VAS -12 vs. -2 mm; p

As dairy herds increase in size, close monitoring of health becomes a necessity, but this is expensive and labour-intensive. Early detection of febrile diseases is essential for economical and welfare reasons and to prevent the spread of disease. The goal of this study was therefore to evaluate a mobile, non-invasive technique for measuring the body temperature of cows that precludes the need for restraint of the animals.An infrared thermographic imaging camera installed on a smart phone was used to measure the surface temperature of cows. In experiment 1, a metal block heated to defined temperatures was used to obtain infrared thermographic measurements (THM). The accuracy of THM made at different distances from the block and at 2 different ambient temperatures was determined. In experiment 2, non-febrile cows underwent infrared thermographic imaging, and the body regions with the highest correlations between thermographic and rectal temperature were identified. In experiment 3, THM were made in febrile and neighbouring non-febrile cows.In experiment 1, the thermographic and true temperatures of the block had the strongest relationships at 0.5 and 1.0 m (r = 0.98). The ambient temperature had a significant effect on the THM, which had larger variations and greater deviations from the block temperature at 14.8 °C than at 23.8 °C. In experiment 2, the maximum temperature at the eye (r = 0.37), THM at the muzzle (r = 0.28) and the medial canthus (r = 0.27) showed the strongest relationships with the rectal temperature. After correcting the THM with the mean difference between thermographic and rectal temperatures of the non-febrile cows, sensitivities of 88, 90 and 82 %, respectively, were calculated for THM at the muzzle, eye and medial canthus in febrile cows in experiment 3. The corresponding specificities were 6, 23 and 32 %.Based on the low specificities of the infrared THM, the thermographic imaging camera has limited usefulness for the mass screening of dairy cows for febrile conditions. Cattle falsely identified as febrile need to be separated, caught and re-examined, which causes unnecessary stress to the animal and increases labour input.ZIEL: Mit zunehmenden Bestandsgrößen wird ein engmaschiges Gesundheitsmanagement unumgänglich, aber aufwendiger. Die frühzeitige Erkennung fieberhafter Erkrankungen ist dabei essenziell, um deren Ausbreitung zu verhindern. Ziel dieser Untersuchung war, eine mobile, nicht invasive Methode zur Messung der Körpertemperatur zu evaluieren, die keine Fixation der Tiere erfordert.Getestet wurde eine mit einem Mobiltelefon verbundene Infrarotkamera, mit der thermografisch die Oberflächentemperatur eines Objekts bestimmt werden kann. Im ersten Schritt erfolgten Infrarotmessungen (IR-Messungen) an einem auf verschiedene Temperaturen (25–45 °C) erhitzten Metallblock. Die Genauigkeit der Messung bei verschiedenen Abständen (0,5–5 m) und 2 Umgebungstemperaturen (14,7 °C und 23,8 °C) wurde bestimmt. Im zweiten Schritt wurde bei Kühen ohne Fieber ( 39,3 °C, n = 30) die Körperregion gesucht, deren Temperatur in der IR-Messung die höchste Korrelation zur Rektalmessung zeigte. Hierzu dienten Messungen in einem Abstand von 0,5 und 1 m an Flotzmaul, Auge, Flanke, Kronsaum, Euter und Schwanzbereich. An den 3 Stellen mit der höchsten Korrelation wurden die Messungen anschließend bei Kühen mit Fieber (n = 34) und deren fieberfreien Nachbarkühen (n = 23) durchgeführt. Bland-Altman-Plots wurden erstellt und Regressionsanalysen, Klassifikations- sowie Kappa-Tests berechnet.Die Ergebnisse der IR-Messung korrelierten bei einem Abstand von 0,5 m und 1 m am engsten mit den entsprechenden Temperaturen des Metallblocks (jeweils r = 0,98). Neben dem Abstand hatte die Außentemperatur einen signifikanten Einfluss auf die Messung. So variierten die Messergebnisse bei einer Außentemperatur von 14,8 °C stärker und wichen deutlicher von der Blocktemperatur ab als bei 23,8 °C. Bei den Kühen ohne Fieber wies die Maximaltemperatur am Auge sowie die Temperatur am medialen Augenwinkel und am Flotzmaul die höchsten Korrelationen (r = 0,37 bzw. 0,27 bzw. 0,28) zur rektal bestimmten Körpertemperatur auf. Nach Korrektur der IR-Messergebnisse mit der mittleren Abweichung zwischen der IR- und der Thermometermessung bei den gesunden Kühen ergab sich eine Sensitivität der IR-Messungen von 88 % am Flotzmaul, von 90 % am Auge und 82 % am medialen Augenwinkel zur Erkennung von Kühen mit Fieber. Allerdings lag die Spezifität bei 6 %, 23 % bzw. 32 %.Aufgrund der niedrigen Spezifität der IR-Messungen mit dem Wärmebild-Kameramodul sind diese nur begrenzt geeignet, um ein Screening nach Kühen mit Fieber durchzuführen. Die falsch-positiv detektierten Tiere müssten jeweils fixiert und nachuntersucht werden, was ein erheblicher zusätzlicher Aufwand für das Betreuungspersonal und Stress für die Tiere wäre.

Thermographic examination of 157 German Holstein heifer calves was performed to investigate the feasibility of this technique for on-farm recording of surface temperature of the head and to examine potential factors that affect the recordings. Baseline values were obtained from six defined locations on the head including both eyes, both horn buds, the muzzle and the mucous membrane of the muzzle using a high-end thermographic camera (ThermoPro TP8, Firma DIAS Infrared GmbH). Evaluation of the influence of various factors on thermographic measurements showed that ambient temperature had the largest effect on surface temperature of the head (regression coefficient, 0.10 to 0.32, p ≤ 0.01) whereas humidity had no effect (in t-test p ≥ 0.33 over all locations). There was a no correlation between rectal temperature and surface temperature (rp ≤ 0.05). The surface temperature decreased with increasing age of the calves (regression coefficient, - 0.42 to - 0.14, p ≤ 0.01). The agreement between double readings made shortly after one another was excellent at all locations (r ≥ 0.95). The emission of infrared energy varied among different locations; the most infrared energy was emitted by the eyes and the least by the muzzle. Paired locations (eyes and horn buds) had symmetric emission patterns of infrared energy. Measuring the surface temperature of the head of calves in their normal barn environment using a standardised protocol was feasible and thus could potentially be used for monitoring calves under field conditions.Mittels Infrarot-Thermographie wurden 157 gesunde, weibliche Deutsch-Holstein Kälber thermographisch untersucht. Es war das Ziel der Studie, Oberflächentemperaturen an definierten Lokalisationen im Kopfbereich von Deutsch-Holstein Kälbern unter Stallbedingungen standardisiert zu erfassen und die Einflussfaktoren auf die Ergebnisse zu charakterisieren. Im Rahmen der Studie wurden mittels einer High-End Wärmebildkamera (ThermoPro TP8, Firma DIAS Infrared GmbH) Ruhewerte von sechs Lokalisationen im Kopfbereich (linkes Auge (liAu), rechtes Auge (reAu), linke Hornanlage (liHa), rechte Horn­anlage (reHa), Flotzmaul (FM), Schleimhaut des Flotzmauls (SHFM)) erfasst. Die Umgebungstemperatur hatte einen Einfluss auf die Oberflächentemperaturen (r = 0,10 bis 0,32; p ≤ 0,01). Die Luftfeuchtigkeit wirkte sich nicht auf die Messergebnisse aus (im t-Test p ≥ 0,33 über alle Lokalisationen) . Es war kein Zusammenhang zwischen der rektal erfassten Körperinnentemperatur und den thermographisch ermittelten Oberflächentemperaturen feststellbar (rp ≤ 0,05). Mit zunehmendem Alter der Tiere konnte ein Abfall der Oberflächentemperaturen beobachtet werden (r = – 0,42 bis – 0,14; p ≤ 0,01). Die Wiederholbarkeit der thermographischen Doppelmessungen war sehr gut (r ≥ 0,95). An den verschiedenen Lokalisationen wurde Wärme in unterschiedlichem Maße emittiert, wobei die Augen die höchsten und das Flotzmaul die niedrigsten Oberflächentemperaturen aufwiesen. Die paarigen Lokalisationen (liAu:reAu, liHA:reHa) wiesen ein symmetrisches Wärmestrahlungsmuster auf. Die Thermographie kann im Kopfbereich von weiblichen Deutsch-Holstein Kälbern im Milchviehbetrieb zur Erfassung von unterschiedlichen Oberflächentemperaturen eingesetzt werden.Un total de 157 veaux femelles provenant d’un troupeau de 1 500 vaches holstein ont été examinées au moyen d’une caméra thermographique haut de gamme (Ther-moPro TP8, Firma DIAS Infrared GmbH). Le but de la présente étude était d’étudier la faisabilité de cette technique pour l’enregistrement à la ferme de la température de surface de la tête de veaux laitiers et d’examiner les facteurs potentiels qui affectent les enregistrements. Tous les veaux ont été doucement tenus par une personne formée afin de normaliser la procédure. Les valeurs de base ont été obtenues à partir de six endroits définis sur la tête, y compris les deux yeux, les deux boutons de corne, le mufle et la muqueuse du museau. L’évaluation de l’influence de divers facteurs sur les mesures thermographiques a montré que la température ambiante avait le plus grand effet sur la température de surface de la tête (coefficient de régression, 0,10 à 0,32, p ≤ 0,01) alors que l’humidité n’avait aucun effet (dans le test t, p ≥ 0,33 sur tous les lieux). Il n’y avait pas de corrélation entre la température rectale et la température de surface (rp ≤ 0,05). La température de surface diminuait avec l’âge des veaux (coefficient de régression, -0,42 à -0,14, p ≤ 0,01). La concordance entre les lectures doubles faites peu de temps après les autres était excellente dans tous les sites (r ≥ 0,95) L’émission d’énergie infrarouge variait selon les endroits. L’énergie infrarouge la plus importante a été émise par les yeux et la plus faible par le mufle. Les sites appariés (yeux et cornes) présentaient des profils d’émission symétriques d’énergie infrarouge. La thermographie peut être utilisée chez veaux Holstein pour la détection de différentes température de surface de la tête.La termografia a infrarossi è un metodo di imaging non invasivo, rapido e senza contatto, per la misurazione delle temperature superficiali utilizzata per diverse indicazioni mediche in medicina veterinaria. L’obiettivo del presente studio era quello di studiare la fattibilità di questa tecnica per la registrazione in stalla della temperatura superficiale della testa dei vitelli Holstein tedeschi e di esaminare i potenziali fattori che influenzano i risultati. A tale scopo, 157 giovenche sane di razza tedesca Holstein di un’azienda da latte con 1500 vacche sono state esaminate termograficamente con una telecamera termografica di fascia alta (ThermoPro TP8, DIAS Infrared GmbH). Tutti i vitelli sono stati trattenuti delicatamente da una persona addestrata per standardizzare la procedura. Nell’ambito dello studio si sono registrati i valori di riferimento ottenuti da sei posizioni localizzate sulla testa, (occhio sinistro (liAu), occhio destro (reAu), corno sinistro (liHa), corno destro (reHa), muso (FM), mucosa dello specchio nasolabiale (SHFM)). È stato esaminato in che modo determinati fattori hanno influenzato le misurazioni termografiche. La temperatura ambientale ha avuto la maggiore ­influenza sulle temperature superficiali (coefficienti di regressione da 0,10 a 0,32; p ≤ 0,01). L’umidità non ha influenzato i risultati della misurazione (nel test t p ≥ 0,33 su tutte le posizioni). Non vi è stata nessuna relazione tra la temperatura rettale registrata e la temperatura superficiale rilevabile termograficamente (rp ≤ 0,05), D’altra parte, con l’aumentare dell’età degli animali si può osservare una diminuzione delle temperature superficiali (coefficienti di regressione da - 0,42 a - 0,14; p ≤ 0,01). La ripetibilità delle doppie misurazioni termografiche consecutive per ogni localizzazione è stata molto buona (r ≥ 0,95). Il calore veniva emesso a vari livelli nelle varie posizioni, dove gli occhi avevano le temperature superficiali più alte e lo specchio nasolabiale le temperature superficiali più basse. Le posizioni accoppiate (liAu:reAu, liHA:reHa) presentavano modelli di radiazione simmetrica del calore. Pertanto, nelle aziende, un uso della termografia per il rilevamento delle temperature superficiali nell’area della testa delle giovenche di razza tedesca Holstein è possibile. Queste misurazioni forniscono la base per un potenziale uso della termografia per monitorare la salute dei vitelli.

This paper presents a system calibration method for a trifocal sensor, which is sensitive to different spectral bands. The trifocal camera system consists of a stereo camera, operating in the visual (VIS) spectrum and a thermal imaging camera, operating in the Long-Wave- Infrared (LWIR) spectrum. Intrinsic parameters and spatial alignment are determined simultaneously. As calibration target a passive aluminium chessboard is used. Corner detection and subsequent bundle adjustment is done on all synchronized image triplets. The remaining reprojection errors are in the sub-pixel range and enable the system to generate metric point clouds, colored with thermal intensities in real-time.

We describe a 1-inch aperture pointing system realized with a rope transmission driven by geared stepper motors for operation at the surface of Mars. The system is intended to serve in the Fourier-transform spectrometer to observe both the sun through the atmosphere and the thermal emission of the atmosphere. The scanner covers a full 2π field of view (the upper hemisphere). The accuracy of 0.1 mrad (~21 arcsec) for the sun tracking is achieved using an automatic control system with an IR array sensor (32x32) in the loop. The optics of the pointing system consists of three flat mirrors and a germanium inlet window. The mass of the subsystem does not exceed 0.8 kg. The design accounts for the necessity of dust protection in the Martian environment. The effect of a finite accuracy of the pointing and tracking on the instrument signal to noise ratio is modeled.

Einleitung: Die Abnahme von motorischen Fähigkeiten der Arme und Hände wie beispielsweise bei Multipler Sklerose und Morbus Parkinson hat beträchtliche Auswirkungen auf das Alltagsleben von betroffenen Personen. Die Benutzung von Fernbedienungen, wie etwa für den Fernseher, ist bei Fortschreiten der Erkrankung oft nicht mehr möglich. Ziel der Arbeit ist es, die Anforderungen an eine Fernbedienung für diese Personengruppe zu erheben. Daraus sollen mit den Betroffenen individuelle Prototypen gestaltet, diese evaluiert und die Ergebnisse als Do It Yourself Anleitung für Fernbedienungen zusammengefasst werden. Methode: Die Arbeit stützt sich auf die Forschungsphilosophie des User Centered Design. Um die Fragestellungen zu beantworten, wurden qualitative Interviews mit zwei Ergotherapeutinnen und vier Patient*innen geführt. Die Interviews wurden durch die Inhaltsanalyse nach Gläser und Laudel (2010) ausgewertet. Anhand der abgeleiteten Anforderungen wurden Prototypen mit den Betroffenen designt und qualitativ evaluiert. Ergebnisse: Unabhängig voneinander zeigte sich bei den Befragungen beider Personengruppen, wie individuell die Erkrankungen verlaufen können und welche unterschiedlichen Auswirkungen auf das Alltagsleben der Betroffenen damit einhergehen. Aufgrund dieser Individualität wurde mit drei Patient*innen gemeinsam je eine eigene Fernbedienung entwickelt. Wie aus der Evaluation hervorging, konnten die Erkrankten mit Hilfe dieser Prototypen den Fernseher selbstständig bedienen. Weiters konnten die Erfahrungen aus diesem Co-Design Prozess durch die Ausarbeitung einer Do It Yourself Anleitung für individuelle Fernbedienungen festgehalten werden. Conclusio: Eine einheitliche Gestaltung von alternativen Fernbedienungen für Personen mit motorischen Einschränkungen scheint aufgrund der unterschiedlichen Ressourcen und Defizite nicht zielführend zu sein, wie hier am Beispiel von MS und Parkinson Patient*innen gezeigt werden konnte. Durch individuell designte Fernbedienungen konnten jedoch für alle Patient*innen zufriedenstellende Ergebnisse erzielt werden. Deshalb erscheint auch der Do It Yourself Ansatz vielversprechend, weil dadurch ebenfalls angepasste Designs ermöglicht werden. Im Sinne dieses Ansatzes können Betroffene individuelle Hilfsmittel selbst bzw. mit Hilfe von Angehörigen oder Gesundheitsdienstleister*innen gestalten. Um den Nutzen und die Machbarkeit von Do It Yourself Assistiven Technologien zu erheben und mögliche weitere Anwender*innengruppen dieser zu identifizieren, sind weiterführende Studien notwendig. Einen möglichen Ansatzpunkt bietet die in der vorliegenden Arbeit entwickelte Anleitung zum Bau einer Do It Yourself Fernbedienung. Introduction: Everyday life changes dramatically when people are diagnosed with a neurological disease like Multiple Sclerosis or Morbus Parkinson. Motor disabilities of arms and hands are common symptoms, which makes using remote controls difficult or even impossible. The aim of this thesis is to identify the requirements of individual remote controls that can be used by this group of people and to design and evaluate individual prototypes. The findings from that process will be summarized in a Do-It-Yourself construction manual for individual remote controls. Method: This thesis draws on the research approach of User Centered Design. To answer the research questions, qualitative interviews were conducted with two occupational therapists as well as four patients. The interviews were evaluated based on the content analysis method of Gläser & Laudel (2010). Using the findings derived from literature research and interviews with the therapists, individual prototypes of remote controls were developed and evaluated together with the patients. Results: Interviews with both the occupational therapists and patients showed how Multiple Sclerosis or Morbus Parkinson can progress differently for each individual patient. They also demonstrated how the effects of these illnesses on the everyday lives vary among those affected. Based on these individual requirements, customized remote controls were designed and prototypes made for three of the patients. The evaluation of these prototypes found that all of the patients were able to control the TV independently again. The learnings from this co-design process were collected in a Do-It-Yourself construction manual for individual remote controls. Conclusions: A uniform design for alternative remote controls is not appropriate due to the individual disease symptoms and patients’ different requirements. Designing individual prototypes was an appropriate solution for this problem and so it seems the Do-It-Yourself approach is ideal because it allows for such customized designs. Using this approach, patients can design their own, personalized assistive technology with the help of family members or health professionals. Additional research is needed in order to assess the feasibility of Do-It-Yourself Assistive Technology and to identify other potential users for this kind of alternative remote control devices. A possible starting point is the construction manual for individual remote controls developed in this thesis. Wien, FH Campus Wien, Masterarb., 2019

A high share of heating energy consumption by buildings is due to poorly insulated building envelopes. Identification of poorly insulated building envelopes is still a challenge. Nowadays, remote sensing equipment has become increasingly inexpensive and accessible. This paper evaluates the potential of using unmanned aerial vehicles (UAVs) carried equipment for quantitative analysis of the thermal properties of building envelopes. A comprehensive uncertainty analysis of the U-value measurement is conducted. In the uncertainty budget, an error in temperature measurement with IR camera contributes the largest share of uncertainty. Additionally, IRT measurements are compared with the heat flux meter (HFM) method.

Existing buildings often have low energy efficiency standards. For the preparation of retrofits, reliable high-quality data about the status quo is required. However, state-of-the-art analysis methods mainly rely on on-site inspections by experts and hence tend to be cost-intensive. In addition, some of the necessary devices need to be installed inside the buildings. As a consequence, owners hesitate to obtain sufficient information about potential refurbishment measures for their houses and underestimate possible savings. Remote sensing measurement technologies have the potential to provide an easy-to-use and automatable way to energetically analyze existing buildings objectively. To prepare an energetic simulation of the status quo and of possible retrofit scenarios, remote sensing data from different data sources have to be merged and combined with additional knowledge about the building. This contribution presents the current state of a project on the development of new and the optimization of conventional data acquisition methods for the energetic analysis of existing buildings solely based on contactless measurements, general information about the building, and data that residents can obtain with little effort. For the example of a single-family house in Morschenich, Germany, geometrical, semantical, and physical information are derived from photogrammetry and quantitative infrared measurements. Both are performed with the help of unmanned aerial vehicles (UAVs) and are compared to conventional methods for energy efficiency analysis regarding accuracy of and necessary effort for input data for building energy simulation. The concept of an object-oriented building model for measurement data processing is presented. Furthermore, an outlook is given on the project involving advanced remote sensing techniques such as ultrasound and microwave radar application for the measurement of additional energetic building parameters.

We present the results of the first systematic "round-robin" comparison of far-infrared transmittance spectra measurements, which was performed by five laboratories and piloted by Physikalisch-Technische (PTB). The transmittance spectra of four different samples were measured by the participating laboratories in the 600 cm-1 to 10 cm-1 range (16.67 µm to 1000 µm) in a blind comparison. Different types of instruments, Fourier transform infrared (FT-IR) spectrometers of Michelson type and a laser radiation-based system were used for the transmittance measurements. FT-IR spectrometers are the most popular and commonly used instruments for the spectral characterization of materials in the infrared spectral range, and are well established for quantitative measurements in the mid- and near-infrared spectral ranges. However, obtaining quantitative transmittance measurements in the far-infrared spectral range by means of these instruments is challenging, because it involves weaker radiation sources, stronger diffraction effects, significant radiation originating from the sample itself and temperature gradients inside the spectrometer that may not be given proper consideration. Therefore, this comparison was initiated to test the actual capability of and identify problems with FT-IR transmittance measurements in this spectral region. We discuss the results and the possible reasons for the observed discrepancies.

We report about the derivation of visible (VIS) and infrared (IR) albedo maps and spectral indicators of Saturn's satellite Tethys from the complete Cassini‐Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) data set. The application of a photometric correction is necessary to remove illumination and viewing effects from the I/F spectra, to compute spectral albedo and to correctly associate spectral variations to changes in composition or physical properties of the surface. In this work we are adopting the photometric correction proposed by Shkuratov et al. (2011, https://doi.org/10.1016/j.pss.2011.06.011) to derive albedo maps of Tethys from disk‐resolved Cassini‐VIMS data. After having applied a similar methodology to Dione's data (Filacchione et al., 2018, https://doi.org/10.1002/2017GL076869), we present here the results achieved for Tethys: surface albedo maps and photometric parameters are computed at five visible (0.35, 0.44, 0.55, 0.70, and 0.95 μm) and five infrared (1.046, 1.540, 1.822, 2.050, and 2.200 μm) wavelengths and rendered in cylindrical projection with a 0.5° × 0.5° angular resolution in latitude and longitude, corresponding to a highest spatial resolution of 4.7 km/bin. The 0.35‐ to 0.55‐ and 0.55‐ to 0.95‐μm spectral slopes and the water ice 2.050‐μm band depth maps are computed after having applied the photometric correction, in order to trace the leading‐trailing hemisphere dichotomy, to constrain the shape of the equatorial lens generated by the bombardment of high‐energy magnetospheric electrons on the leading hemisphere, and to observe the stronger water ice band depth and reddening within the floors of Odysseus and Penelope impact craters.

Summary We have studied the diffuse UV emission from Lockman Hole using 23 Deep Imaging Surveys (DIS) of GALEX mission in order to quantify different components of diffuse UV radiation and search for extragalactic emission. The region is important due to the presence of minimal amount of gas and dust and the GALEX images cover more than 10 square degrees in the region. The UV emissions in the region are compared with Infrared 100 μm emission and we find a slight anti-correlation between UV and IR flux, which we attribute to the presence of extragalactic contribution in the diffuse background. Using the positional details of Spitzer – SERVS and SWIRE surveys, the contribution of extragalactic light was extracted as 192 photons cm −2 sr −1 s −1 A −1 in FUV and as 201 photons cm −2 sr −1 s −1 A −1 in NUV with the AB magnitude range of 17–27.

The ESA project „SEOM-Improved Atmospheric Spectroscopy Databases (IAS)“ will improve the spectroscopic database for retrieval of the data products CO, CH4, O3 and SO2 column amounts measured by the TROPOMI instrument (TROPOspheric Monitoring Instrument) aboard the Sentinel-5 Precursor. The project was launched in February 2014 with 3 years duration extended to 4 years recently. The spectroscopy of CO, CH4 and O3 in the 2.3 ?m region is covered first while UV measurements of SO2 and UV/FIR/IR measurements of ozone will be carried out later. Measurements were mainly taken with a high resolution Fourier Transform spectrometer combined with a coolable multi reflection cell. Cavity ring down measurements served for validation. The analysis has been completed. A clear improvement can be seen when using the new data for CH4, H2O and CO retrieval from ground-based high resolution solar occultation measurements obtained with instrumentation in the TCCON and NDACC network.

eingereicht von DI Eugen Baumgartner Universität Linz, Dissertation, 2017

We combine aluminum back surface field (Al-BSF) solar cell precursors with an additional rear side infrared active floating emitter in a tandem cell configuration. This emitter is implemented area selectively by fs-laser hyperdoping in a sulfurous atmosphere. Its design as a floating emitter conceals losses induced by the laser process as long as n-doping occurs. All processes are adapted and supplemented by just a single new process step.

For the first time an upconversion based detection scheme is demonstrated for lidar measurements of atmospheric CO2-concentrations, with a hard target at a range of 3 km and atmospheric backscatter from a range of similar to 450 m. The pulsed signals at 1572 nm are upconverted to 635 nm, and detected by a photomultiplier tube, to test how the upconversion technology performs in a long range detection system. The upconversion approach is compared to an existing direct detection scheme using a near-IR detector with respect to signal-to-noise ratio and quantum efficiency. It is for the first time analyzed how the field-of-view of a receiver system, for long range detection, depends critically on the parameters for the nonlinear upconversion process, and how to optimize these parameters in future systems. (C) 2016 Optical Society of America

Zusammenfassung Unter Infrarotdeflektometrie versteht man die Anwendung des Messprinzips der Deflektometrie im thermischen Infrarotspektrum. Dadurch lässt sich ausnutzen, dass vor allem raue, metallische Oberflächen in diesem Spektrum spiegelnd erscheinen und so eine deflektometrische Inspektion ermöglicht wird. Diese Arbeit befasst sich mit dem Problem der Erzeugung der notwendigen thermischen Codemuster und deren Auswertung. Es werden verschiedene Ansätze vorgestellt, um Oberflächen mit Hilfe eines Industrieroboters oder im Durchlauf zu inspizieren. Darüber hinaus wird zur Auswertung der Muster zu einer Registrierung ein neues Verfahren vorgestellt. Die Ergebnisse werden an praktisch relevanten Beispielen demonstriert.

We present a combination of a versatile low-temperature scattering-type near-field infrared microscope (LT-s-SNIM ) with a tunable infrared free-electron laser (FEL). Our s-SNIM operates over a broad temperature range from 15 - 300 K and is unique in being tunable over a broad frequency range, thanks to the FEL. The over-all LT-s-SNIM functionality down to lowest temperature was tested on both standard gold and structured silicon dioxide samples, revealing net near-field contrasts and no topography cross-talk. Secondly, we investigated several ferroelectric phase transitions in barium titanate single crystals at 273 K and 193 K, allowing to associate clear near-field resonances to every phase and each ferroelectric domain; here, the clear benefit of our LT-s- SNOM pays off, being able to record s-SNOM, PFM, KPFM and topographic data with one and the same tip from every sample surface spot. Thirdly, we used the Jahn-Teller-Transition in the piezoelectric material GVS to quantify the local temperature increase under the AFM tip upon IR irradiation.

DLR has to submit two deliverables in Workpackage 4. These contain several measurement techniques applied at a straight turbine cascade. The measurements are divided in two parts. This report includes measurements with and without cooling. The second part contains measurements with the former cooling configuration and air jet vortex generators (AJVG ́s), additionally. The second report will be delivered at the end of the project. The profile contour was designed by RRD and handed over at the beginning of the project. Besides do other partners numerical simulations for these flow cases. The following measurement techniques are applied: Schlieren technique, Infrared thermography, Hot-wire anemometry, Pressure tapping’s, Wake traverses. The hot-wire anemometry was deployed to investigate the inflow conditions. These results were already handed over to the partners, who adopt the numerical part, for their inlet boundary conditions. The measurements are utilized to compare them with the numerical results. This report is subdivided in the description of the wind tunnel system, the metrology, a subsequent chapter about uncertainties estimations and the presentation of the measurements will be done in the chapter Results and Discussion.

Auf landwirtschaftlichen Betrieben werden zunehmend automatisierte Systeme eingesetzt. Das Problem der automatischen Gesundheitsüberwachung der Milchkühe ist dabei noch nicht vollständig gelöst. Da Mastitiden, Klauenerkrankungen und Fieber symptomatische Veränderungen der Temperatur hervorrufen, stellt die präzise Messung der Oberflächentemperatur mittels Infrarot-Thermographie einen vielversprechenden Ansatz zur Erkennung dieser dar. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit konnten in drei Betrieben folgende Einflussfaktoren auf die Messung der Oberflächentemperatur identifiziert werden: Umgebungstemperatur, Alter, Laktationsstadium, Tageszeitpunkt der Messung. Hinsichtlich der Eutergesundheit konnte festgestellt werden, dass es keine korrelativen Zusammenhänge zwischen Oberflächentemperatur der Euterviertel und viertelspezifischer elektrischer Leitfähigkeit im Vorgemelk sowie zwischen Oberflächentemperatur und somatischer Zellzahl gibt. Es konnten signifikante Unterschiede zwischen Eutervierteln mit normaler Sekretion und unspezifischer Mastitis nachgewiesen werden. Tiere mit Eutererkrankungen können mit einer Sensitivität von 30 bis 60% bei Spezifität von 40 bis 70% detektiert werden. Bei den Klauenerkrankungen wurden signifikante Unterschiede zwischen Klauen ohne Befund und Klauen mit Rusterholzschem Sohlengeschwür sowie zwischen Klauen ohne Befund und Klauen mit Mortellaro festgestellt werden. Die Identifikation von klauenkranken Tiere kann mit einer Sensitivität von fast 50% bei einer Spezifität von 70% erfolgen. Zwischen der Rektaltemperatur und der Oberflächentemperatur an der Schenkelfläche konnte kein korrelativer Zusammenhang gefunden werden. Dennoch sind Tiere mit Fieber mit einer Sensitivität 40 bis 50% bei einer Spezifität von 50% identifizierbar. Durch die IR-Thermographie ist Erkennung von euter- und klauenkranken Tieren sowie von Tieren mit Fieber möglich. More and more automatic systems are used on the farms. Until now there is no solution for automatic health monitoring of dairy cows. Mastitis, claw diseases and fever cause symptomatic changes in temperature. Therefore they should be detected by precise temperature measurement with the help of infrared -thermography. For this thesis measurements on three different farms were realized. As influencing factors on the measurement of surface temperature the ambient temperature, the age and stage of lactation of cows and the daytime of measurement were identified. There was no correlation between udder surface temperature and quarter specific electrical conductivity found. Furthermore there was no correlation between udder surface temperature and somatic cell count. But udder quarters with specific mastitis showed significantly different surface temperature then udder quarters with normal secretion. Cows with udder diseases could be detected by ir-thermography with sensitivity of 30 to 60% and specificity of 40 to 70%. Claws with sole ulcers showed significantly higher surface temperature than claws without any disease. Also claws with digital dermatitis or claws with several diseases also showed significantly higher surface temperatures than claws without disease. The identification of cows with claw diseases was possible with sensitivity of 50% and specificity of 70%. There was no correlation between rectal temperature and surface temperature on the lower leg found. But animals with fever could be identified by ir-thermography with sensitivity of 40 to 50% and specificity of 50%. By ir-thermography the detection of cows with udder or claw diseases as well the identification of cows with fever is possible.

The biological properties of a protein critically depend on its conformation, which can vary as a result of changes in conditions such as pH or following the addition of various substances. Being able to reliably assess the quality of protein structures under various conditions is therefore of crucial importance. Infrared (IR) spectroscopy of the Amide I band of proteins is a powerful method for the determination of protein conformations and further allows the analysis of continuously flowing solutions of the target molecule. Here, a commercial Fourier-transform infrared spectrometer was coupled to a microfluidic mixer to allow the on-line monitoring of protein conformation under varying conditions. The validity of the concept was demonstrated by continuously recording the variations of the IR spectrum of poly-L-lysine resulting from repetitive, pH-induced conformational changes.

Duisburg, Essen, Univ., Diss., 2010 Low-cost FIR-Kamerasysteme mit ungekühlten Bolometern werden zunehmend nachgefragt. Viele Arbeiten beschäftigen sich mit der Technologie zur Herstellung und Optimierung vom Sensorelement. In der analogen Schaltungstechnik besteht der Bedarf an einer Hilfestellung für die Auswahl einer geeigneten Schaltung zur Auslese von Bolometer-Arrays. Daher werden unterschiedliche Schaltungsvarianten zur Auslese vorgestellt und umfangreiche Rauschberechnungen, welche zur Ermittlung der NETD benötigt werden, durchgeführt. Des Weiteren stellt sich bei jeder neuen Bolometer-Array-Entwicklung die Frage nach der Architektur. Anhand der optimalen Akquisitionszeit wird auch hier eine Lösungsmöglichkeit angeboten. In Kapitel 2 werden kurz allgemeine Grundlagen zu infraroter Strahlung zusammengefasst. Die Unterschiede zwischen NIR und FIR werden erläutert. In Kapitel 3 werden zunächst unterschiedliche Sensorelemente zur Detektion von FIR-Strahlung vorgestellt und dann ausführlich die physikalischen Zusammenhänge des Bolometers als Grundstein für diese Arbeit eingeführt. Responsivität, NETD, eine Wärmebilanzgleichung, Dynamik etc. werden erläutert. Die Modellierung des Rauschens ist hier ebenfalls beschrieben. In Kapitel 4 wird die bereits vorgestellte Wärmebilanzgleichung erweitert und so der Realität näher gebracht. Strahlung von der Linse und dem Gehäuse werden zusätzlich berücksichtigt. Zudem werden Transmissionen und Reflexionen miteinbezogen. Daraus entstanden ist ein VerilogA-Modell, welches zur elektrischen Simulation unter Berücksichtigung der thermischen Vorgänge im Bolometer in einem Schaltungssimulator benutzt werden kann. In Kapitel 5 werden mögliche Schaltungen zur Auslese eines Bolometers vorgestellt und umfangreiche Rauschberechnungen durchgeführt. Die NETD wird für jede einzelne Schaltungsvariante analytisch berechnet. Ein abschließender Vergleich der NETDs, bei dem nur weißes Rauschen von den Bolometern, Referenzwiderständen bzw. Stromquellen und 1/f-Rauschen der Bolometer berücksichtigt werden, zeigt, dass die Favoriten die Integrator-Schaltungen und die innovativen SDM-Schaltungen sind. Die SDM-Schaltungen weisen zwar eine geringfügig schlechtere zu erwartende NETD hervorgerufen von weißem Rauschen auf, jedoch liegt das Ausgangssignal hier bereits in digitaler Form vor. Die anderen „primitiven“ Schaltungen wie der Spannungsteiler mit Constant Voltage Bias oder Constant Current Readout können die Rauschbandbreite aufgrund einer hohen benötigten Auflösung nicht ausreichend begrenzen. Bei der NETD hervorgerufen von 1/f-Rauschen sind die Unterschiede bei fast allen Schaltungen eher gering, da der variable Parameter, die Akquisitionszeit, in einem Logarithmus steht. Keine der Schaltungen ist in der Lage, das 1/f-Rauschen des Bolometers wirksam zu begrenzen. In Kapitel 6 wird die optimale Akquisitionszeit für eine Integrator- und eine SDM-Schaltung mit den Vorgabewerten und den angenommenen Bolometerdaten bestimmt. Die NETD hervorgerufen von 1/f-Rauschen des Bolometers limitiert die resultierende NETD. Die optimale Akquisitionszeit liegt in dem Bereich, in dem die NETD hervorgerufen von weißem Rauschen ungefähr gleich der NETD hervorgerufen von 1/f- Rauschen ist. Eine weitere Vergrößerung der Akquisitionszeit zeigt dann eine immer geringer werdende Wirkung auf die resultierende NETD und ist daher nicht mehr verhältnismäßig. Aus der optimalen Akquisitionszeit lässt sich die optimale Architektur ableiten. Kapitel 7 stellt die Realisierung von zwei Bolometer-Arrays vor. Im Rahmen dieser Dissertation wurden ein 160 x 120 Bolometer-Array mit Integrator-Auslese (Pulsed Bias Betrieb mit konstanter Spannung) und ein innovatives 640 x 480 Bolometer-Array mit SDM 2. Ordnung mit implementiertem SINC-Filter 3. Ordnung entwickelt. Beim Integrator-Array befindet sich eine Ausleseschaltung in jeder Spalte. Zwei DACs in jeder Spalte dienen zur Kalibration jedes einzelnen Sensorelementes. Beim VGA-Array werden so genannte Auslesekacheln gebildet, wobei eine Kachel aus einem SDM 2. Ordnung und einem SINC-Filter 3. Ordnung besteht. Eine Kachel dient zur Auslese von 32 Bolometern und erstreckt sich über acht Spalten und vier Zeilen. Insgesamt befinden sich ca. 10000 Auslesekacheln unterhalb der Bolometer-Matrix. Umfangreiche Rauschberechnungen werden anhand der realen Parameter bei beiden Schaltungen durchgeführt. Da zum Zeitpunkt der Abgabe dieser Arbeit noch keine Bolometer verfügbar waren, ist die zu erzielende NETD geschätzt worden.

The goal of this thesis was the computation of the forward-backward asymmetry in the e^+e^--production of heavy quarks to next-to-next-to-leading order in QCD (NNLO-QCD). Final states comprising up to four partons contribute to the corrections of order alpha_s^2. The two-parton contributions are known for a while. The novel part is the computation of the three- and four-parton contributions. One main task of these computation was to explicitly show the cancellation of the infrared singularities arising in many of the contributing expressions. The other task was to ensure a stable numerical evaluation of the forward-backward asymmetry. The ultraviolet-divergences of the one loop integrals in the three-parton contributions are removed using renormalized perturbation theory. The infrared-divergence in the the three-parton final state contribution to the symmetric and antisymmetric cross sections cancels when building the forward-backward asymmetry out of these cross sections. This has been shown explicitly in this thesis by performing a Laurent-expansion of the relevant differential cross sections around the singular point in phase space. The infrared-divergences in the second-order three-parton contribution to the forward-backward asymmetry arising in the loop integrals, which are regularized in d=4-2epsilon dimensions are quantified by epsilon-poles of up to second order and proportional to the leading-order contribution to the observable. The symmetric and antisymmetric contributions to the four-parton final state exhibit one-parton and two-parton unresolved infrared-singularities. In this thesis a modified version of the dipole subtraction formalism has been used to show that the one-parton-unresolved singularities of the four-parton final state cancel the infrared-singularities in the loop integrals of the contributions from the three-parton final states. Identifying the points in the four-parton phase space corresponding to the two-parton-unresolved singularities and computing homogeneous trajectories of the four-parton final state contributions to the forward-backward asymmetry the cancellation of this type of singularities was shown numerically. The results of the described procedures were analytic expressions which in principle can be integrated in a numerically stable way over the respective phase spaces. Using the expressions for the three- and four-parton final states of the symmetric and antisymmetric cross sections in NNLO-QCD, calculated as described above and reproducing the remaining contributions to order alpha_s^2, the forward-backward asymmetry for massive b quarks was calculated at the Z pole using both the quark and the thrust direction. For t quarks the forward-backward asymmetry was calculated using the quark direction for center of mass energies ranging from 360 GeV to 1000 GeV.

Im Folgenden präsentieren wir die Ergebnisse der thermodynamischen und strukturellen Untersuchungen von n-Alkoholen im Bereich von Butanol bis Hexadekanol im bulk-Zustand und in porösem Silizium und Siliziumoxid mittels Infrarot- und dielektrischer Spektroskopie. Um die Auswirkungen verschiedener physikalischer Größen, insbesondere aber des Porenradius, auf die Phasenübergangstemperaturen und die Struktur in der Festphase beurteilen zu können, werden die porösen Wafer mittels Stickstoff-Sorptionsisothermen charakterisiert. Dabei beobachtet man eine Zunahme des Porenradius mit längerer Ätzzeit. Für dielektrische Messungen werden die porösen Wafer bei 900°C oxidiert. Als Resultate ergeben sich eine Zunahme des Probenvolumens, eine Abnahme der Porosität und unveränderte Porenradien. Von den Alkoholen sind zwei Kristallstrukturen bekannt, die orthorhombische beta- und die monokline gamma-Form. Obwohl die bulk-Alkohole eine monokline gamma-, beziehungsweise eine polykristalline Struktur aus beta- und gamma-Form ausbilden, führt das confinement zu einer Änderung der Struktur des Festkörpers der untersuchten Alkohole. Während die langkettigen Alkohole aufgrund der irregulären Struktur der Poren eine orthorhombische Form bevorzugen, zeigen die kurzkettigen Alkohole einen Übergang in die Glasphase. Die gemessenen Phasenübergangstemperaturen sind bei den Infrarot- und dielektrischen Messungen identisch. Bei den confinement-Messungen ist die Absenkung des Phasenübergangs dabei umso größer, je kleiner der Porenradius ist. In the following we want to present the results of the thermodynamic and structural investigations of n-alcohols in the range of butanol and hexadecanol in its bulky state and confined in porous silicon and porous silicon oxide by infrared and dielectric spectroscopy. To be able to estimate the effects of characteristic, physical quantities of the porous layers, but especially the pore size, we determinate these quanities of the porous wafers by nitrogen sorption-isotherms. Thereby we get an increase in pore-radius with longer etching time. For dielectric measurements the samples get oxidized at 900°C. This results in an increase of sample volume, a decrease in porosity and unchanged pore-radii. Two different crystalline structures of the alcohols are known, an orthorhombic beta- and a monoclinic gamma-form. While bulk-alcohols show a monoclinic gamma- or rather a polycrystalline structure of beta- and gamma-form, confinement results in a change of the structure of the solid phase. While the long-chain alcohols prefer - because of the irregular shape of the pores - the orthorhombic beta-form, the short-chain alcohols do not crystallize but show a glass transition. The measured phase transition temperatures are equal for infrared and dielectric spectroscopy. For the confinement-investigations the lowering of the transition temperature increases with decreasing pore-radius.

Scientists at the Fraunhofer IWU Chemnitz work on innovative forming technologies. Examples are the tempered hydroforming and in particular the press hardening of tubes and profiles during the hydroforming process. During this process the capture of parameters like the surface temperature of the part is important. These temperatures can be measured inside the closed tool with a new technique. The basis is a fully integrated infrared sensor which captures surface temperatures of tool and part contactless during the forming process. This allows an intelligent process control which results in an increasing process and part quality.

International audience

Nadir observations in the shortwave infrared channels of SCIAMACHY onboard the ENVISAT satellite can be used to derive information on CO, CH4, N2O, CO2, and H2O. BIRRA (Beer InfraRed Retriaval Algorithm) is a nonlinear least squares fit of the measured radiance: Trace gas vertical profiles are scaled to fit the observed data, further auxiliary parameters are code dependent. Here we discuss some features of the code and present results of carbon monoxide vertical column densities retrieved from SCIAMACHY infrared nadir observations.

Theoretische Grundlagen zur temperaturabhängigen Modellbildung bipolarer Leistungshalbleiter wurden untersucht, optimiert und validiert. Basierend auf der neuen Formulierung von Trägerbeweglichkeiten nach Mnatsakanov wurde eine neue Kontinuitätsgleichung zur Beschreibung des bipolaren Stromtransports in schwach dotierten Driftzonen hergeleitet und charakterisiert. Ein vollständiges Leistungsdioden-Modell wurde erstellt. Zur temperaturabhängigen Validierung wurden experimentelle Techniken entwickelt, durch erstmalige Messungen (IR-Absorption) bauelemente-interner Trägerkonzentrationen zwischen 100K und 400K konnte eine Inkonsistenz der bisherigen Standardtheorie gezeigt werden. Subject of the dissertation is the investigation of physical modeling bipolar power semiconductor devices (silicon) in the temperature range between 400K and 100K. The main task are the investigation of the validity of adequate transport equations and the elaboration of fundamentals for developing compact network models. The results are also covering modeling fundamentals in general, e.g. device simulations. The static and transient pecularities of bipolar power semiconductors are predominated by the properties of the low doped drift layer. Thus particular effects of charge carrier interactions have to be correctly taken into account. Since there are significant uncertainties of describing carrier mobilities when the influence of electron-hole-scattering is becoming predominant the presented work may contribute to clear up the situation. For doing this the most proper devices are structures of power diodes. Thus other complicating effects as occuring in devices like IGBTs or GTOs have to be not taken into account. A consistent set of modeling equations is presented. The descriptions of basic doping and temperature effecs are discussed. Significant importance is attached to the formulation of carrier mobilities with particular respect to electron-hole-scattering. Properties of the sophisticated mobility description by Mnatsakanov are discussed and compared with standard formulations. In order to take the specific pecularities of the Mnatsakanov mobility theory into account, a new continuity equation is derived and characterized. A complete and temperature dependent power diode model is developed. The validation was done not only by standard electrical measurements, but additionally by infrared (IR) absorption measurements for probing the device internal spatial and temperature dependent carrier concentrations. For that a temperature controled optical cryostat was designed. The experimental techniques and experiences are described. For analyzing these firstly performed temperature dependent IR absorption measurements, the temperature dependent free carrier absorption coefficient for the wavelength of 1.32e-6m was calibrated between 150K and 400K. The experimental results of the static electrical diode characteristics and device internal carrier distribitions are compared with according simulated results. By using a standard diode model in comparison to the here presented model it is shown that the obtained simulated results are not consistent, when standard formulations of carrier mobilities and of the continuity equation are used. At conditions with increasing predominant significance of carrier-carrier interactions for carrier mobility, i.e. at temperatures below 250K, voltage drops as well as carrier concentration are calculated definitely too small. This problem can be not solved by simply adapting equation parameters. The better the simulated voltage results coincide with the measurements the more the discrepancies of the carrier concentrations are increasing, respectively vice versa, too. However good results are obtained by applying the here presented diode model. All calculated voltage drops excelently coincide with measurements, as well as the simulated spatial carrier concentrations between 400K and 200K. For lower temperatures the bending of the carrier distribution is overestimated which is due to the used carrier lifetime model. Nevertheless the calculated quantities are within a sufficiently acceptable common range with the measured carrier concentrations at 100K. Finally consequences of the found results for modeling power devices are drawn and discussed in general.

Polarization-modulation infrared reflection-absorption spectroscopy (Pm-irras) is a sensitive tool for the analysis of species residing at gas–solid and gas–liquid interfaces. the polarization-modulation allows excellent back-ground compensation and the analysis of surface/interface species under moderate pressure (e.g. atmospheric pressure of ir-absorbing gases) is possible. we demonstrate a new possibility to extract simultaneously information of gas and solid phases in addition to surface species from the Pm-irras experiments, using co oxidation over Pt film as an example. modulation excitation spectroscopy (mes) has been combined with this technique to enhance the sensitivity and to analyze the kinetic behavior of species. the surface species involved in the oxidation process, the state of Pt, and the gas phase species (co and co2) could be simultaneously monitored in situ and analyzed quantitatively. the technique can serve as a valuable tool for investigations of various dynamic phenomena occurring at gas-solid interfaces.

The circular photogalvanic effect (CPGE), induced by infrared radiation, has been observed in (0001)-oriented GaN quantum well (QW) structures. The photocurrent changes sign upon reversing the radiation helicity demonstrating the existence of spin-splitting of the conduction band in k-space in this type of materials. The observation suggests the presence of a sizeable Rashba type of spin-splitting, caused by the built-in asymmetry at the AlGaN/GaN interface., Comment: 7 pages, 3 figures

Katalysatoren besitzen in der heutigen Zeit einen großenStellenwert. Die Tatsache, dass bereits kleine Mengen große Wirkungerzielen, ist besonders für die Wertschöpfung in der chemischenIndustrie von zentraler Bedeutung. Als Beispiel sei dieAmmoniak-Synthese nach Haber und Bosch genannt, die ohne den Einsatzvon Katalysatoren unwirtschaftlich wäre. Bereits in der Antike wurde Katalyse betrieben, wenn auch nur reinempirisch, denn Reaktionsabläufe waren nicht bekannt. Erst gegenEnde des 18. Jahrhunderts begannen sich Wissenschaftler dafür zuinteressieren, dass bei manchen Reaktionen ein zusätzlicher Stoffvorhanden war, ohne den die Reaktion nicht ablief, der sich aberselbst nicht zu verändern schien. Besonders Säuren, Metalle undMetalloxide wurden als Katalysatoren eingesetzt. Das hat sich bisheute nicht geändert. Die bereits erwähnte Ammoniak-Synthese wirddurch Eisen katalysiert. Auch der Abgaskatalysator im Auto enthältauf Keramikträger aufgebrachte Metallpartikel, um zu gewährleisten,dass die Verbrennung von Kohlenwasserstoffen quantitativ verläuftund der in Stickoxiden gebundene Sauerstoff auf Kohlenstoffmonooxidund auf noch nicht oxidierte Kohlenwasserstoffe übertragen wird. Nurnoch Stickstoff und Kohlenstoffdioxid bleiben als ungefährliche Gasezurück. In Anbetracht der Tatsache, dass die Umweltverschmutzung einzentrales Problem der heutigen Zeit ist, stellen die Umsetzungtoxischer Gase in umweltverträgliche Stoffe einen wichtigenLösungsansatz dar. Derartige Gasreaktionen finden an den katalytischaktiven Oberflächen der Metalle statt. Daher ist es wichtig zuverstehen, was genau an der Metalloberfläche passiert. Unter realenBedingungen gestaltet sich das jedoch schwierig, weil die Systeme zukomplex sind. Es wurden vereinfachte Modellsysteme geschaffen inForm von Einkristallen unter Ultrahoch-Vakuum-Bedingungen. Dieseidealisierten Bedingungen ergaben 'pressure gap' (Drucklücke) und'materials gap' (Materiallücke). Mittels geeigneter Messmethoden,die auch bei höheren Drücken reproduzierbare Ergebnisse erzielen,konnte dieses Problem für manche Systeme gelöst werden. DieInfrarot-Reflexions-Adsorptions-Spektroskopie (IRAS) gehört zu denMessmethoden, mit deren Hilfe es möglich ist, dieReaktionsmechanismen an katalytisch aktiven Oberflächen zuuntersuchen und die Drucklücke zu überwinden. In Kapitel 1 werde ich zunächst auf die Grundlagen derSchwingungsspektroskopie und der Fourier-Transformation eingehen,bevor ich in Kapitel 2 dieInfrarot-Reflexions-Absorptions-Spektroskopie im Detail erläutere.Als Beispiel einer katalysierten Reaktion habe ich die Oxidation vonKohlenstoffmonoxid an Ruthenium ausgewählt, welches eingehenderforscht worden ist. Im praktischen Teil meiner Arbeit (Kapitel 4)werde ich die Adsorption von CO auf Ruthenium in Abhängigkeit vonder Bedeckung untersuchen. Im Anhang dieser Arbeit sind verschiedene Literaturquellen zum Thema IRAS angegeben, in denen Grundlagen und Anwendungen vermittelt werden. Zudem ist das aktuelle Skript für den Versuch am FT-IR-Spektrometer beigefügt, welches ich in Zusammenarbeit mit Studenten im Rahmen des Fortgeschrittenenpraktikums am Physikalisch-Chemischen Institut überarbeitet habe.

Spin-sensitive saturation of absorption of infrared radiation has been investigated in p-type GaAs QWs. It is shown that the absorption saturation of circularly polarized radiation is mostly controlled by the spin relaxation time of the holes. The saturation behavior has been investigated for different QW widths and in dependence on the temperature with the result that the saturation intensity substantially decreases with smaller QW width. Spin relaxation times were experimentally obtained by making use of calculated (linear) absorption coefficients for inter-subband transitions. The question of selection rules for intersubband transitions between hole subbands is addressed.

Im Zusammenhang mit der technischen Weiterentwicklung von Brandschutzgläsern werden kalorimetrische und thermogravimetrische Untersuchungen am System Polyvinylalkohol / Borsäure im Molverhältnis von 1:10 bis 1:2000 in einem Temperaturbereich von 30 °C bis 550 °C durchgeführt. Die Proben werden durch direkte Reaktion von PVA mit Borsäure in wässriger Lösung hergestellt. Die entstandenen Additivprodukte von Polyvinylalkohol und Borsäure sind laut beschriebener Literatur 'Monodiol-Komplexe', die mit Hilfe der Infrarotspektroskopie charakterisiert werden. Die infrarotspektroskopischen Untersuchungen zeigen bei zwei Verbindungen zusätzlich Absorptionsbanden der Borsäure, was darauf schließen lässt, dass bei diesen Additivprodukten Borsäure mitgerissen worden ist.Die kalorimetrischen Messungen werden mit einem Wärmeleitungs-Differenz-Scanning-Kalorimeter (DTSC) und die thermogravimetrischen Messungen mit einer Thermowaage durchgeführt.Bei den thermoanalytischen Untersuchungen (DSC- und DTG-Kurven) wird in einem Temperaturbereich von 30 - 250 °C die Desorption von adsorbiertem Wasser, in einem Temperaturbereich von 250 - 375 °C eine erste Zersetzungsstufe des Polymeren und von 375 - 550 °C eine weitere Zersetzungsstufe der gebildeten Additivprodukte beobachtet.Die ermittelte Änderung der Enthalpie pro Massenverlust der ersten Zersetzungsstufe zeigt einen Sprung zwischen reinem Polyvinylalkohol und dem ersten Additivprodukt mit einem Molverhältnis von 1 Mol PVA zu 10 Mol Borsäure. Bei den weiteren Verbindungen ergibt sich eine kontinuierliche Abnahme der Änderung der Enthalpie pro Massenverlust.Mit Hilfe der Inkrementenmethode wird versucht, die Änderung der Enthalpie pro Massenverlust der ersten Zersetzungsstufe zu modellieren. Dabei zeigt sich, dass sich der Polyvinylalkohol vorwiegend durch Dehydratation und Kettenspaltungen zu Aldehyden zersetzt und das es bei den Additivprodukten vermehrt zu pericyclischen Reaktionen kommt während mit wachsendem Borsäuregehalt die Kettenspaltungssreaktionen abzunehmen scheinen.

In dieser Arbeit wird die Struktur der Alkohole 2,2-Dimethyl-3-ethyl-3-pentanol und3-Ethyl-3-pentanol in flüssiger Phase untersucht. Die spektroskopischen Sonden (OHStreckschwingungund 1H-chemische Verschiebung) zeigen charakteristische Änderungenmit Zustandekommen von Wasserstoffbrückenbindungen. Man erhält sie zum einen durchexperimentelle Messung, zum anderen durch quantenmechanische Berechnungen. Aus letzterenlassen sich mittels der statistischen Thermodynamik auch Aussagen über die Wahrscheinlichkeitbestimmter Strukturelemente treffen.Die experimentellen IR-Banden sind nur unzureichend aufgelöst. In der Arbeit wird einVerfahren entwickelt, die Temperaturabhängigkeit der Banden auszunutzen und so dieSpektren zerlegen zu können.Für 2,2-Dimethyl-3-ethyl-3-pentanol ergibt sich eine Zusammensetzung der reinen Flüssigkeitaus monomeren und dimeren Strukturen, wobei mit steigender Temperatur die Dimeredurch Monomere ersetzt werden. In Fall des 3-Ethyl-3-pentanol tauchen zusätzlichringförmige Trimere und ebenfalls zyklische Tetramere auf., In this work the structure of liquid 2,2-dimethyl-3-ethyl-3-pentanol and 3-ethyl-3-pentanolis investigated. The spectroscopic properties (OH stretching vibration, 1H chemical shift)show characteristic changes with appearing hydrogen bonds. One can measure these propertiesas well as calculate them using quantum mechanical methods. Based on the laterthe use of statistical thermodynamics allows to predict the probability of specific structures.The experimental IR-bands are poorly resolved. In this work an algorithm is developedto use the temperature dependence of these bands for decomposition.In the case of 2,2-dimethyl-3-ethyl-3-pentanol monomers and dimers are found in theneat liquid. The dimers are replaced by monomers with increasing temperature. Liquid3-ethyl-3-pentanol consists of additional cyclic trimers and tetramers.

Ziel dieser Arbeit war der Aufbau eines Systems zur Summenfrequenzerzeugungs-(SFG-) spektroskopie bei Gasdrücken vom UHV bis zu einigen 100 mbar und die Messung der CO-Adsorption an unterschiedlichen Modellkatalysatoren. Die SFG-Spektroskopie vereinigt die Oberflächenselektivität nichtlinear-optischer Methoden mit der Adsorbatspezifik der Schwingungsspektroskopie und ist für Messungen bei hohen Gasdrücken geeignet. Die SFG-Messungen der CO-Adsorption an einem Ni(100)-Einkristall unter UHV-Bedingungen stehen in Übereinstimmung bekannten IRAS-Messungen. Auf einem Pt(111)-Einkristall wurden SFG-Untersuchungen in einem CO-Druckbereich vom UHV bis 200 mbar durchgeführt. Die bei einer Temperatur von 300 K und CO-Drücken oberhalb von 10 mbar gemessenen SFG- Spektren ergaben eine deutliche Abweichung von bisher veröffentlichten SFG- Messungen. Bei einer Probentemperatur von 160 K konnte der Einbau des CO in eine Eisschicht beobachtet werden. Am Modellkatalysatorsystem Pd/Al2O3 /NiAl(110) wurden die ersten SFG-Messungen an Nanopartikeln durchgeführt. Es wurde die CO-Adsorption auf Partikeln unterschiedlicher Größe in einem CO- Druckbereich von 10-7 mbar bis 200 mbar und bei unterschiedlichen Temperaturen untersucht. Die in den Spektren sichtbaren Signalmaxima konnten dem an die Partikel bridge- bzw. ontop-gebundenen CO zugeordnet werden. Bei hohen CO Drücken war ein von UHV-Messungen abweichendes Adsorptionsverhalten der Partikel zu beobachten., The goal of this thesis was the set-up of an apparatus for the performance of Sum-Frequency-Generation-(SFG-) Spectroscopy at gas pressures from UHV to several hundred mbar and the measurement of the adsorption of CO on several model catalysts. SFG spectroscopy combines the surface sensitivity of nonlinear-optical methods with the adsorbate specificity of vibration spectroscopy and can be applied also at high gas pressures. The SFG measurements of the CO adsorption on Ni(100) are in good agreement with known IRAS measurements. The CO adsorption on Pt(111) was studied in a pressure range from UHV to 200 mbar. The spectra obtained at a temperature of 300 K and a CO pressure above ten mbar were in disagreement with previously published SFG measurements. At a temperature of 160 K, the integration of the CO into an ice layer could be observed. The SFG spectra obtained from the model catalyst Pd/Al2O3/NiAl(110) were the first published measurements of that kind on nanoparticles. The CO adsorption on particles with different sizes was studied. The spectra obtained show two features which can be assigned to the bridge- and ontop-bound CO respectively. At higher CO pressures, an adsorption behaviour different from the UHV measurements was detected.

Die freien Parameter einer Eichfeldtheorie sind durch die Theorie nicht festgelegt. Im Raum der mit der Impulsskala gleitenden Parameter (Renormierungsgruppenfluß) existieren spezielle Lösungen (Fixmannigfaltigkeiten), die sich dadurch auszeichnen, daß sie unabhängig von Anfangswerten sind und auf den gesamten Renormierungsgruppenfluß zum Infraroten hin attraktiv wirken. Sie werden bei der Voraussage von Observablen genutzt. In dieser Arbeit werden die Fixmannigfaltigkeiten einer Feldtheorie mit beliebiger Eichgruppe und Darstellungen der Materie in relevanten Teilen des Eich-Yukawa-Sektors und weichbrechenden Sektors der Supersymmetrie in Ein-Schleifen-Ordnung mit Hilfe eines Ansatzes, der die Symmetrien der Renormierungsgruppengleichungen ausnutzt, analytisch bestimmt, womit erstmals Fixlösungen bekannt sind, die über die einfache Struktur von Fixpunkten hinausgehen. Mit diesen Ergebnissen werden im folgenden ganze Theorieklassen simultan untersucht und im Anschluß für konkrete Modelle ausgewertet: SM, MSSM, LR-Modelle und die Erweiterung um eine zusätzliche Wechselwirkung mit abelscher Eichgruppe.

Plasma polymer films of vinyltrimethylsilane (VTMS) were deposited by radiofrequency (RF, 13.56 MHz) or Microwave (MW, 2.45 GHz) discharges in two reactors of the same volume and geometry. - The polymer films were characterized by electron spectroscopy for chemical analysis (ESCA) and infrared spectroscopy (FTIR). It turned out, that the RF - and the MW - polymers had almost the same Si/C-composition ratio of 1/5 in the entire range of RF- and MW-power (60 - 150 W). Although the Si/C film-composition remains almost constant, the binding states of Si- and C-atoms in the respective ESCAspectra are changing. While the C-Si part of the Cls-peak increases with the RF- or MW- power, the C-H/C-C part of the peak decreases, indicating a loss of hydrogen in the polymer films. - Obviously the fragmentation of the VTMS-monomer is quite different for the two types of plasma discharges. While films of the RF-plasma clearly show strong contributions of the methyl and vinyl groups, these groups are c ompletely missing for the MW-plasma polymers. - From these results structure models of the plasma polymers have been developed.

Die neuartigen Phosphinocarbonyl-Komplexe (C5Me5)(CO)2FeC(O)PR1R2 (3a–c) sind durch Reaktion von [(C5Me5)Fe(CO)3]+BFmath image (1) mit den Lithiumphosphiden 2a–c zuganglich. Bei der Umsetzung von 1 mit LiPPh2 entsteht der Komplex (C5Me5)(CO)2FePPh2 (4d) als ein Vertreter der monomeren Metalliodiorganylphosphane. Weitere Komplexe diese Typs werden aus (C5Me5)(CO)2FeBr und 2a–c synthetisiert. Von 4d wurde eine Rontgenstrukturanalyse durchgefuhrt.

The synthesis and the thermal behaviour of the (methylphenylsilyl)methyl carbonates CH3(C6H5)Si(H)CH2OC(O)X (6: X = OCH3; 7: X = Cl; 8: X = N(CH3)2) is described. 8 rearranges in toluene solution at 100 °C quantitatively to give the carbam oyloxysilane C6H5(CH3)2SiOC(O)N(CH3)2 (11), whereas neat 6 and 7 at 135 °C undergo quantitative formation of C6H 5(CH3)2SiOCH3 (12) and C6H5(CH3)2SiCl (13), respectively. The formation of 12 and 13 is explained by a rearrangement reaction (by analogy to the rearrangement of 8), follow ed by a decarboxylation. The thermally induced transformations 6 →12, 7 →13, and 8 →11 were found to be first-order reactions with half-lifes of ~2.6 h (135 °C, neat), ~4.5 h (135 °C, neat), and ~3.7 h (100 °C, in toluene), respectively.

A reliable mode-locking device which can be used to generate short CO/sub 2/ laser pulses has been developed and investigated. The device uses p-type germanium filters cooled to 78 /sup 0/K, having a low threshold (10--15 MW/cm/sup 3/) and a short bleaching time (< or approx. =0.1 nsec). As a whole, the system can withstand more than 10/sup 5/ lasing cycles without appreciable damage to the antireflection coatings and laser elements.

Zusammenfassung The diarsenyl complex (η 5 -C 5 Me 5 (CO) 2 FeAsAsR (R = 2,4,6-t-Bu 3 C 6 H 2 ) (IV) is formed by the reaction of (η 5 -C 5 Me 5 )(CO) 2 FeAs(SiMe 3 ) 2 with RAsCl 2 . By-products are the diarsene RAsAsR (V) and the cyclotetraarsane [(η 5 -C 5 Me 5 )(CO) 2 Fe] 2 -As 4 R 2 (VI). The isolation of pure IV failed. The interception of this compound as its Cr(CO) 5 -derivative (η 5 -C 5 Me 5 )(CO) 2 FeAs[Cr(CO) 5 ]AsR (VII) could be achieved by treatment of the freshly prepared reaction mixture with [Z-cyclooctene] Cr(CO) 5 . The elucidation of the structures of VI and VII is based on analytical methods and by 1 H, 13 C NMR, MS, and IR spectroscopy.