På Kalmar Länssjukhus har det varit problematiskt att lokalisera rullstolar på sjukhusets område. För att underlätta den dagliga verksamheten kring dessa rullstolar har sensorer uppkopplade till LoRaWAN varit en möjlig lösning. Detta projekt har därför undersökt om LoRaWAN tillsammans med ett positioneringssystem uppfyller kriterierna för att vara en lämplig lösning.  De parametrar som undersökts var noggrannheten för geografisk positionsbestämning av en sensor, signalstyrkan och väntetiden för signalöverföringen. För att mäta de önskade parametrarna användes sensorer kopplade till spårningssystemet Traxmate. Sensorns geografiska position beräknades i Traxmate genom trilateration där MAC – adresser hos närliggande Wi – Fi accesspunkter utnyttjades. Spårningssystemet kunde därmed hämta rådata från sensorerna som därefter sammanställdes i MATLAB. Resultatet visade att LoRaWAN i sig kan vara lämpligt i en sjukhusmiljö. Däremot finns det brister i positioneringssystemet som bör vidareutvecklas för att kunna rekommenderas till ett sjukhus. / Kalmar Länssjukhus has been experiencing difficulties with localization of wheelchairs in the hospital area. In order to facilitate the work of the staff who are searching for the wheelchairs, sensors connected to the LoRaWAN wireless network can be used. Thus, this project has evaluated LoRaWAN together with a positioning system to determine whether the solution is suitable for a hospital environment.  The evaluated parameters where the accuracy of geographical position determination of a sensor, the received signal strength indicator, and the delayed time for the transmission of a signal. Sensors connected to the Traxmate tracking system were used to measure the desired parameters. The sensor’s geographical position was calculated in Traxmate by trilateration where MAC – addresses of nearby Wi – Fi access points were used. The tracking system was thus able to retrieve raw data from the sensors which were then compiled in MATLAB. The results showed that the wireless network structure LoRaWAN satisfied the criteria for usage in a hospital environment. However, the positioning system showed some flaws and thus it should be further investigated in order to be recommended for usage in a hospital environment.

Cette thèse présente l'étude de la dynamique d'un atome ou d'une molécule en interaction avec un agrégat en vue d'étudier comment un petit système (l'atome, la molécule) échange de l'énergie électronique, cinétique et vibrationnelle avec un système possédant de très nombreux degrés de liberté (l'agrégat).Le premier système est l'étude, expérimentale et théorique, de la dynamique en temps réel d'un atome de baryum déposé sur agrégat d'argon (BaArn). L'atome de baryum est excité dans des niveaux de Rydberg, il en résulte une dynamique extrêmement riche entre le chromophore et l'agrégat. L'interprétation théorique a nécessité la conception d'une méthode de dynamique originale, permettant de traiter à la fois le grand nombre d'états excités mis en jeu, couplés à de nombreux degrés de libertés atomiques. La mise en commun des informations théoriques et expérimentales a permis d'établir l'ensemble du chemin réactionnel ayant lieu au cours de cette dynamique.Le deuxième système concerne l'étude par fluorescence de la photo-dissociation de Ca2 déposé sur agrégat d'hélium ou sur agrégat mixte hélium-argon (Ca2Hen ou Ca2ArmHen). Ces résultats sont comparés à ceux obtenu sur agrégat d'argon pur (Ca2Hen). Les différences entre ces trois types de solvant montrent que les interactions sont différentes suivant que le solvant est ``quantique'' (l'hélium) ou ``classique'' (l'argon). Plusieurs canaux réactionnels ont été mis en évidence selon que l'atome de calcium excité qui résulte de la photo-dissociation est libre ou reste solvaté par de l'hélium et/ou de l'argon. Les rapports de branchement entre ces différents canaux ont également été mesurés. / The dynamics of the interaction of an atom or a molecule with a large cluster has been studied in this manuscript in view of characterising the exchange of electronic vibrational and kinetic energy between a small system with another having a large number of degrees of freedom, the cluster.We have first studied experimentally and theoretically, the real time dynamicsof a barium atom deposited on argon clusters , (BaArn). The Ba atom was excited in high Rydberg states. A rich dynamics ensues between the chromophore an the cluster. For the theoretical interpretation a new method has been developed. It its designed to take into account the large number of electronically accessed states and their coupling with the numerous nuclear degrees of freedom of the atomic movements. The combination of the experimental and theoretical informations has allowed the characterisation of a reaction path for these dynamics. The second system studied is the photodissociation of the Ca2 molecule deposited on helium clusters pure or doped with argon (Ca2Hen or Ca2ArmHen), fluorescence emission. A comparison is also made with the Ca2Hen system. Important differences appear depending upon the nature of the solvating medium be it quantal (helium) or classical (argon). Several reaction channels have been characterised and measured for the formation of the resulting calcium atom in helium or argon solvating media.

Die thermodynamischen Eigenschaften von Flüssighelium erfordern einen hohen technischen Aufwand zu dessen Lagerung und Transfer. Aufgrund der extrem niedrigen Normalsiedetemperatur von 4,2 K ist die Verflüssigung des unter Normbedingungen gasförmigen Heliums sehr energieintensiv. Darüber hinaus besitzt Helium eine sehr niedrige Verdampfungsenthalpie, weshalb bereits geringe Wärmeeinträge signifikante Verdampfungsverluste verursachen. Infolge der räumlichen Trennung von Heliumverflüssigungsanlagen und Verbrauchern ist ein Flüssigheliumtransfer in der Regel unvermeidlich. Beim Transfervorgang durch Wärmeeintrag und Druckverluste generiertes Heliumkaltgas muss erneut dem energieaufwändigen Verflüssigungsprozess zugeführt werden, bevor es als Kältemittel verwendet werden kann. Zur Etablierung eines verlustarmen Flüssigheliumtransfers mit einflutigen flexiblen Transferleitungen sind daher die Verdampfungsverluste im Rahmen der thermohydraulischen Optimierung zu reduzieren. Die Optimierung erfolgt dabei durch die Kopplung von systematischen Messungen mit thermohydraulischen Berechnungen. Untersuchungen mit instrumentierten Versuchstransferleitungen erfolgen an einem an der Heliumverflüssigungsanlage der Technischen Universität Dresden neu eingerichteten Versuchsstand. Dabei stellt sich heraus, dass der Gesamtdruckverlust vorwiegend durch das im flexiblen Abschnitt eingesetzte Wellrohr verursacht wird. Mittels eines gesonderten Messaufbaus werden verschiedene Wellrohrtypen hinsichtlich der resultierenden Reibungsdruckverluste untersucht und eine verlustarme Wellrohrgeometrie identifiziert. Neben den Druckverlusten wird auch der Wärmeeintrag durch Modifikationen des Isolationsaufbaus reduziert. Im Zuge der thermohydraulischen Optimierung vermindern sich die Verdampfungsverluste, wodurch die pro Zeiteinheit in der Transportkanne deponierte Flüssigheliummenge zunimmt. Zusätzliche Messungen während des Stillstands der Transferleitung liefern Rückschlüsse auf das Verhalten der Transferleitung, wenn kein Flüssighelium transferiert wird. Im Stillstand neigen die betrachteten Transferleitungsgeometrien zu thermisch angetriebenen Druckschwingungen, sogenannten thermoakustischen Oszillationen. Diese beeinflussen die Betriebssicherheit und die Lagergüte des stationären Speichers negativ, weshalb geeignete Methoden zur Dämpfung der thermoakustischen Oszillationen vorgeschlagen werden.

Hintergrund: Der Einsatz minimal invasiver Techniken in der onkologischen Chirurgie wird wegen der Berichte über Trokarmetastasen kontrovers diskutiert. Die Pathogenese von Inzisionsmetastasen und intraperitonealem Tumorwachstum ist bisher nicht bekannt. Als mögliche Ursachen kommen bei Einsatz der laparoskopischen Chirurgie auch Einflüsse von Gas und Druck auf das Peritoneum in Betracht. Dabei könnte eine peritoneale Inflammation die Adhäsion und das Wachstum von Tumorzellen begünstigen. Wir untersuchten den Einfluss eines CO2- und Helium- Pneumoperitoneums auf die Morphologie des Rattenperitoneums. Methoden: Bei insgesamt 50 Ratten (BD IX) erfolgte die intraabdominelle Injektion von Tumorzellen (DHB/TRb) und im Anschluß für 30 min der Aufbau eines CO2-oder Helium-Pneumoperitoneums mit einem Druck von 15 mm Hg. Nach definierten Zeitpunkten (2, 12, 24, 48 und 96h) wurden die Tiere geopfert und Proben des Peritoneums rasterelektronenmikroskopisch auf inflammatorische Veränderungen untersucht. Bei den Kontrolltieren wurde keine Pneumoperitoneum aufgebaut. Ergebnisse: Bei allen Kontrolltieren war das Peritoneum frei von entzündlichen Veränderungen. Sowohl in der CO2 als auch in der Helium-Gruppe lagen bei 21 von 25 Tieren ebenfalls keine entzündlichen Veränderungen vor. Lediglich bei vier Tieren jeder Gruppe fanden sich Alterationen des Mesothel, die auf eine Inflammation hindeuteten. Tumorzellen wurden in insgesamt sechs Tieren nachgewiesen. In keinem Fall kam es zu einem nodulären oder diffusen intraperitonealen Tumorwachstum. Schlussfolgerung: Morphologisch zeigt das Rattenperitoneum nach Tumorzellinjektion und CO2- bzw. Helium- Pneumoperitoneum keine Veränderungen, die ein intraperitoneales Tumorwachstum begünstigen könnten. Alterationen des Peritoneums infolge eines Pneumoperitoneums scheinen daher nicht die Ursache für das Auftreten von Metastasen nach minimal-invasiven Operationen zu sein. / Objective: Laparoscopic surgery in patients with cancer has been discussed controversially because of the susceptibility of laparoscopic incisions for metastatic tumour growth. The mechanisms of port-site metastases and intraperitoneal tumour growth are still unknown. One reason might be the influence of insufflation gas and pressure on the peritoneum. A structural damage of the mesothelial layer due to the pneumoperitoneum might facilitate tumour cell adhesion and growth. We have examined the influence of CO2- and helium- pneumoperitoneum on the morphology of the peritoneum. Methods: A total of 50 rats (BD IX) received colon carcinoma (DHB/TRb) cells intraperitoneally and CO2 or Helium were used for insufflation at a pressure of 15 mm Hg for 30 minutes. After different time periods (2, 12, 24, 48 and 96h) rats were killed and the peritoneum was examined by scanning electron microscopy. Controls were without pneumoperitoneum. The peritoneum was examined by scanning electron microscopy. Results: Controls and most of the rats with pneumoperitoneum showed no peritoneal alterations. In 4 animals of each group inflammatory alterations of the peritoneum such as bulging and retraction of mesothelial cells were observed at different time points. Tumour cells adherent to the peritoneum were found in a total of 6 animals. Peritoneal carcinomatosis, tumour nodules or infiltration of the peritoneum by tumour cells were not observed. Conclusions: Our study demonstrates that the morphologic integrity of the rat peritoneum is not disturbed when CO2 or helium are used for insufflation combined with the intraperitoneal injection of carcinoma cells. Pneumoperitoneum therefore is probably not the condition causing peritoneal changes that favour intraperitoneal tumour growth.

Hintergrund: Die Verletzung eines großen, venösen Gefäßes während eines lapa-roskopischen Eingriffs könnte die Entstehung einer fulminanten Gasembolie begüns-tigen. Die Verwendung von Helium als Insufflationsgas könnte aufgrund der geringen Löslichkeit ein deutlich erhöhtes Auftreten klinisch relevanter Gasembolien verursa-chen. Methodik: Bei insgesamt 20 Versuchstieren wurde unter Verwendung von CO2 [n=10] oder Helium [n=10)] als Insufflationsgase die Vena Cava inferior laparoskopisch inzi-diert. Nach 30 Sekunden wurde die Vene abgeklemmt, die Inzision laparoskopisch genäht und die Vene wieder geöffnet. Perioperativ wurden kontinuierlich Herzfre-quenz (HF), mittlerer arterieller Blutdruck (MAP), pulmonal arterieller Druck (PAP), pulmonal arterieller Verschlußdruck (PAWP), zentralvenöser Druck (ZVD), endexspi-ratorisches CO2 (ETCO2), Herzminutenvolumen (HMV), arterielle Blutgase (pH, Pa-CO2, PaO2) und arterielle Sauerstoffsättigung bestimmt. Ergebnisse: Die Letalität betrug 0% (mittlerer Blutverlust CO2, 157±50 ml; Helium, 173±83 ml). HMV und MAP zeigten in beiden Gruppen nach Inzision der Vene einen Abfall, der jedoch nach kurzer Zeit wieder vollständig kompensiert wurde. Das en-dexspiratorische CO2 stieg signifikant nach Beginn der CO2 Insufflation an (p / Background: Injury of venous vessels during elevated intraperitoneal pressure is thought to cause possible fatal gas embolism, and helium may be dangerous be-cause of its low solubility. Methods: Twenty pigs underwent laparoscopy with either CO2 (n=10) or helium (n=10) with a pressure of 15 mmHg and standardized lacera-tion (1 cm) of the vena cava inferior. After 30 s, the vena cava was clamped, closed endoscopically by a running suture and unclamped again. During the procedure changes of cardiac output (CO), heart rate (HR), mean arterial pressure (MAP), cen-tral venous pressure (CVP), pulmonary artery pressure (PAP), pulmonary artery wedge pressure (PAWP), end tidal CO2 pressure (PETCO2), and arterial blood gas analyses (pH, pO2 and pCO2) were investigated. Results: No animal died during the experimental course (mean blood loss during laceration: CO2, 157±50 ml; helium, 173±83 ml). MAP and CO values showed a decrease after laceration of the vena cava in both groups that had already been completely compensated for before sutur-ing. PETCO2 increased significantly after CO2 insufflation (P

Diese Dissertation beschäftigt sich mit der Ein-Photonen-Ionisation von einfachen Atomen und hierbei insbesondere mit der Interpretation von Photoionisationsquerschnitten im Lichte elektronischer Korrelationen. Die Arbeit gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil untersuchen wir die Einfachphotoionisation des Heliumatoms unterhalb der Doppelionisationsschwelle. Die korrelierte Dynamik der Elektronen drückt sich in diesem Energiebereich in der Existenz doppeltangeregter Resonanzzustände aus. Im Mittelpunkt dieses ersten Teiles steht die Analyse partieller Einfachphotoionisationsquerschnitte. Diese lassen sich anhand ihres gleichen Aussehens, wir sprechen von gleichartigen Resonanzmustern, quer durch die N-Mannigfaltigkeiten (d.h. über einen weiten Energiebereich) in sogenannte Ketten gruppieren. Die Deutung dieser Ähnlichkeitsmuster basiert auf der Klassifikation der doppeltangeregten Zustände mittels Quantenzahlen, die von approximativen Symmetrien im Heliumatom herrühren. Im zweiten Teil der Arbeit befassen wir uns mit der Mehrfachionisation von einfachen Atomen. Wir diskutieren zunächst einfache analytische Formfunktionen zur Beschreibung von Mehrfachionisationsquerschnitten. Den breitesten Raum des zweiten Teiles nimmt die Entwicklung eines Modells der Doppelphotoionisation ein, das auf der expliziten Separation der dominanten Ionisationsmechanismen beruht. Die zwei wesentlichen Mechanismen der Doppelphotoionisation (in nichtrelativistischer Dipolnäherung) sind die Knock-Out (KO)- und die Shake-Off (SO)-Ionisation. Im Rahmen unseres Modells beschreiben wir den KO-Mechanismus mittels einer konzeptionell wenig aufwendigen (quasi-)klassischen Phasenraummethode. Für den SO-Mechanismus stellen wir einen einfachen auf einer sudden approximation basierenden Zugang vor. Wir wenden unser Modell auf die Doppelionisation der Elemente der isoelektronischen Reihe von Helium an und diskutieren dabei die Bedeutung der Mechanismen in Abhängigkeit der Photonenenergie. Der KO-Beitrag zu den Querschnitten lässt sich im Rahmen des sogenannten Halbstoß-Modells der Doppelphotoionisation interpretieren, das eine Verbindung zur Elektronenstoßionisation herstellt.

Die Arbeit beschäftigt sich mit der Erzeugung und den Eigenschaften strahlungsinduzierter Defekte in Silizium. Zur Erzeugung der untersuchten Zentren werden Wasserstoff- und Helium-Ionenstrahlen im MeV-Bereich verwendet. Die Untersuchung erfolgt mittels Spreading-Resistance- und temperaturabhängiger Hall-Messungen. Betrachtet wird zunächst die Erzeugung einer n-Dotierung durch Wasserstoff-Implantation in Abhängigkeit von Implantationsparametern, - bedingungen und dem Ausheilprozess. Für Helium-bestrahltes Silizium werden die Auswirkungen der Bestrahlung auf Widerstand, Ladungsträgerkonzentration und Beweglichkeit untersucht.

L'influence du désordre sur les phénomènes critiques est jusqu'à présent essentiellement étudiée théoriquement. La motivation principale de ces études est de comprendre dans quelle mesure la différence de comportement entre les systèmes réels et les modèles théoriques idéaux résulte du désordre. Cette thèse aborde ce problème expérimentalement en étudiant la condensation de l'hélium 4 dans un aérogel de silice. En effet, ce système offre la possibilité de contrôler continûment l'influence du désordre. Plus précisément, nos résultats indiquent que ce phénomène est une réalisation expérimentale du modèle d'Ising avec champ aléatoire (Random Field Ising Model, RFIM) athermique étudié par Sethna et coll. (Phys. Rev. Lett., 70, 3347 (1993)). Pour cela, nous observons deux propriétés spécifiques à ce modèle, en accord avec les simulations numériques effectuées par Detcheverry et coll. sur un modèle de gaz sur réseau (Phys. Rev. E, 72, 051506 (2005)) : l'existence de points critiques contrôlés par le désordre ainsi que la mémoire du point de demi-tour (Return Point Memory, RPM). Les points critiques se manifestent par un changement de forme des isothermes d'adsorption mesurées par diffusion de la lumière. Nous avons mis au point une technique utilisant la grande sensibilité du speckle à la configuration microscopique locale des domaines liquide-gaz en vue de détecter les avalanches prédites par le modèle de Detcheverry et coll. Bien qu'aucune avalanche individuelle n'ait pu être isolée de façon claire, cette méthode a permis la première mise en évidence du RPM microscopique dans un système expérimental, justifiant ainsi le caractère athermique du système. Ces mesures sont les premières à observer le comportement du RFIM athermique dans un système non-magnétique. / Up to now, the effect of disorder on critical phenomena has been mainly studied theoretically. The motivation of these studies is to understand to what extent the difference between the behavior of the real systems and the ideal theoretical models is due to disorder. This thesis addresses this problem experimentally through the condensation of helium 4 in silica aerogels. This system provides the opportunity to tune the disorder strength. More precisely, we show that this phenomenon is an experimental realization of the athermal Random Field Ising Model (RFIM) studied by Sethna et al. (Phys. Rev. Lett., 70, 3347 (1993)). To this end, we observe two properties of this model, in agreement with numerical simulations done by Detcheverry et al. on a lattice gas model (Phys. Rev. E, 72, 051506 (2005)): the existence of disorder driven critical points and the Return Point Memory (RPM). The change of shape of the adsorption isotherms measured by light scattering is interpreted as the signature of the disorder driven critical points. In order to detect the avalanches predicted by the Detcheverry et al.'s model, we have developed a technique based on the great sensitivity of the speckle patterns to the local microscopic liquid-gas domains. Although no single avalanche could be clearly resolved, this method allowed the first observation of microscopic RPM in an experimental system, showing the athermal character of the system. These are the first measurements to exhibit the athermal RFIM behavior in a non-magnetic system.

Multielectron bubbles (MEBs) are micron sized cavities in liquid helium that contain electrons confined within a nanometer thick layer on the inner surface of a bubble. These objects present a rich platform to study the behavior of a two dimensional electron gas (2DES) on a curved surface. Most crucially, the surface electron densities in MEBs can vary over a wide range, making it a suitable candidate for studying classical Wigner crystallization and quantum melting in a single system. So far, there has been only limited experimental study of MEBs, with most of the previous investigation transient in nature. As we discuss in our presentation, we have built a cryogenic system for performing transport and optical measurements of MEBs down to 1.3 K. We have developed a new technique of generating MEBs, and trapping them using two different methods. In the first method, we trapped MEBs using a Paul trap for more than hundreds of milliseconds. This allows the MEBs to be further manipulated with buoyant and electric forces, such as to obtain reliable measurements of their physical properties. As we observe experimentally, the surface charge density of a single MEB can vary by orders of magnitude during the course of one measurement, thereby covering a previously unexplored section of the 2DES phase diagram. In the second method, we trapped MEBs using a dielectric coated metal electrode over many seconds. This also allowed the properties of MEBs to be measured in a non-destructive manner. Since MEBs are charged bubbles, their motion can be controlled by electric fields, which allowed us to measure the drag of MEBs as a function of Reynolds number by analysing the trajectories. Due to the low viscosity and surface tension of helium compared to other liquids, these measurements could be performed at Morton Numbers that have never been explored. We also show that how the shape of a single MEB evolves from spherical to ellipsoidal as their speeds vary. During the course of experiments, we observed number of interesting phenomena, such as coalescence of similarly charged bubbles, as well as their splitting into secondary bubbles at high speeds. Most interestingly, we have imaged their dynamics in the presence of static, as well as oscillating electric fields, which may provide insight into the phase of the electronic system present inside the bubbles.

Superconducting single-photon detectors (SSPDs) are the leading detectors in terms of high-speed single-photon counting and high detection efficiency (DE). One factor that limits the DE is the critical current Ic, which is the maximum current before the superconductor switches to the normal state. Increasing device’s bias current towards the Ic can improve the DE. However, the device’s Ic is reduced due to constriction and current crowding at the edges of the wire. Typically, this is caused by fabrication defects. Locally suppressing superconductivity at these defects can potentially lessen the occurrence of current crowding. In this thesis, we used the beam from the helium ion microscope (HIM) and measured the Ic to observe the effects of locally irradiating specific areas on a SSPD wire. Due to the HIM’s small spot size and high collimation, we can control the superconducting gap precisely at the center and edges of the wire. Suppressing the edges can potentially reduce current crowding and increase the device’s critical current while suppressing the center can improve detection sensitivity for photons incident at that location. Our results showed that the irradiated devices had reduced Ic compared to unirradiated devices for both cases. We then extend this method of local suppression of superconductivity to explore an alternative method of fabricating SSPDs by directly writing the device on the superconducting thin film. This can enable the fabrication of devices without the use of lithography resist. In our experiment, we fabricated a 3 μm wire using optical lithography that was disconnected at the center and connected it by writing a single 1 μm wire with the He+ ion beam. We measured the Ic for samples with and without the 1 μm wire pattern and observed that the Ic decreased as we increased the ion dose. Overall, this work aims to contribute to the continuing investigation of the detection mechanism for SSPDs and the improvement of nanofabrication methods using the HIM.