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In dieser Arbeit wurde eine neue fehleranalytische Methode zur industriellen Anwendung an neuen Technologien der Aufbau- und Verbindungstechnik entwickelt. Das Verfahren basiert auf der Wechselwirkung von thermischen Wellen und Defekten. Die Besonderheit ist dabei die Zerstörungsfreiheit, die Geschwindigkeit, das Auflösungsvermögen und die durch neueste IR-Detektoren erreichte Temperaturempfindlichkeit. Es wurden grundlegende Studien bezüglich Auflösung und parasitären Effekten bei der Anwendung unter industriellen Randbedingungen durchgeführt. Dabei wurde eine systematische Vorgehensweise bezüglich der Komplexität gewählt. Dies ermöglicht nun u.a. eine Vorhersage der zu erwartenden Prüfdauer zur Auflösung vergrabener Defekte, der Begrenzung der maximalen Anregungsimpulsbreite (bei gegebener Defekttiefe) und die quantitative Ermittlung des Einflusses einer Lackschicht. Methodisch kamen grundsätzlich Simulationen und vergleichende Experimente zum Einsatz. Es wurden spezielle Proben zur Isolierung und Klärung parasitärer Effekte verwendet. Letztlich konnte das Messsystem erfolgreich an industriellen Problemstellung demonstriert werden. Das entwickelte Messsystem zeichnet sich durch hohe Flexibilität aus. Verschiedene problemangepasste Anregungsquellen (interne und externe Anregung durch zahlreiche physikalische Effekte) kommen zum Einsatz. Das Messsystem besteht aus vier Hauptmodulen, der Differenzbild-Methode, der Impulsthermografie, und zwei Varianten der LockIn-Thermografie. Zusammen ist das System in der Lage, Voids, Delaminationen und Risse in verschiedenen Bereichen auch der modernen AVT sicher zu erkennen. Es werden dabei Temperaturauflösugnen bis zu 5 mK und laterale Auflösungen bis 17 µm erreicht. Diese Arbeit legt einen Grundstein für die Anwendung der thermischen Fehleranalytik in der Industrie, indem hier die Grenzen der IR-Messtechnik aufgezeigt und charakterisiert werden. / In this work a new failure analytical method for the industrial application of new technologies in electronic packaging has been developed. The developed method is based on the interaction of the thermal waves and defects. The special fature is non-destructive, speed, resolution and high temperature sensitivity due to latest IR-detectors. It fundamental studies regarding resolution and parasitic effects in the application were carried out cinsidering industrial conditions. Here, a systematic approach regarding the complexity has been selected. This now enables a prediction of the expected test period for detecting buried defects, limits for excitation pulse width (for a given defect depth) and the quantitative determination of the influence of parasitic paints. Methodically always simulations and comparative experiments were used. Simple samples for the isolation and purification of parasitic effects has been used. Finally, the measurement system has been successfully demonstrated on an industrial applications. The developed measurement system is characterized by high flexibility. Different problem-adapted excitation sources (internal and external excitation by numerous physical effects) are used. The measurement system currently consists of four main modules, the difference image method, the pulse thermography, and two variants of LockIn-thermography. Together, the system is capable of detecting voids, delaminations and cracks in various fields of electronic packageing. It will reach temperature resolutions up to 5 mK and lateral resolutions down to 17 µm. This work stes a foundation for the application of thermal failure analysis for industry by showing and charcterization the limits of IR imaging.

Aufgrund der stetig wachsenden Anforderungen hinsichtlich Gewichtsreduzierung und Funktionsintegration, besonders im Bereich des Automobilbaus, werden traditionell aus metallischen Werkstoffen gefertigte Komponenten immer häufiger durch Kunststoffbauteile substituiert. Dem entgegen steht derzeit die Tatsache, dass, trotz hohen Prozessverständnisses und des Wissens um die Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen beim Vibrationsschweißen, die theoretisch erzielbaren Schweißnahtfestigkeiten, von 90 % bis 100 % des unverstärkten Grundmaterials, in der industriellen Serienfertigung bei weitem nicht erreicht werden. Die Komplexität eines industriell gefertigten Bauteils wird an Plattenprüfkörpern simuliert. Die Ergebnisse der Schweißversuche zeigen, dass unterschiedliche Wandstärken im Schweißnahtbereich, Bauteilverzug und unterschiedliche Schwingrichungen innerhalb einer Schweißnaht zu ungleichmäßigen lokalen Prozessbedingungen währenden des linearen Vibrationsschweißprozesses führen. Diese hinterlassen lokale Schwachstellen, welche das Gesamtbauteilversagen bestimmen. Durch alternative Prozessführungsstrategien, wie das Hochdruckanfahren und die IR-Vorwärmung, können diese Schwachstellen reduziert und die Gesamtbauteilfestigkeit angehoben werden. Dies wird am Beispiel des Bauteilverzugs veranschaulicht. / Due to the increasing demands for weight reduction and integration of function, especially in the field of automotive, components made of metallic materials are increasingly being substituted by components made of thermoplastic materials. In contrast to this there is currently the fact that, despite the high process understanding of the vibration welding and the knowledge of the process-structure-property relationships, the theoretically achievable weld strengths of 90 % to 100 % of the unreinforced base material strength are far to be achieved in industrial series production. The complexity of an industrially manufactured component is simulated by using plate test specimens. The results of the welding experiments show that different wall thicknesses in the weld area, component warpage and different friction angle within the weld leads to nonuniform local process conditions during linear vibration welding process. This results in local weak spots, which reduce the total component strength. These local weak spots can be reduced by using alternative process strategies, such as in-process pressure variation and IR preheating. So not only the local strengths but also the total component strength will be increased. This is shown on the example of component warpage.

The present thesis is devoted to the investigation of novel superconductors by phase-sensitive terahertz transmission and infrared to ultraviolet spectroscopy. In particular, a nominally undoped Pr2CuO4 superconducting thin film, an FeTe0.5Se0.5 thin film, and a LiFeAs single crystal have been investigated. The emphasis is on the low-frequency part of the optical spectrum (i.e., the terahertz and infrared spectrum), as the goal of the study was to shed light on the size and symmetry of the superconducting gaps and also to determine the temperature dependences as well as the absolute values of the penetration depth, which are key input parameters for models applicable for new superconductors. In addition, niobium has been investigated as a reference, so as to see what is expected from conventional superconductors and to clarify the electrodynamics of niobium. A superconducting Nb thin film with Tc of 8.04 K has been investigated by backward wave oscillator-based (BWO-based) and time-domain terahertz (TDT) spectrometers in the frequency range between 4 and 100 cm−1 for temperatures ranging from 2 to 10 K. From these measurements an energy gap of 22.50 cm−1 = 2.79 meV = 4.02kBTc have been determined. The optical conductivity below Tc could nicely be described by calculations according to the Eliashberg theory, with the electron-phonon interaction evaluated from tunneling measurements. Absolute values of the penetration depth have been calculated from phase-sensitive terahertz measurements. The zero-temperature limit of at T = 0 is found to be 115 ± 5 nm. From this value, a London penetration depth of 43 ± 2 nm has been obtained. The overall temperature dependence of the penetration depth follows a behavior typical for conventional s-wave superconductors. A superconducting Pr2CuO4 film with T0 structure and Tc of 27 K has been investigated by use of optical methods in a wide frequency (5 – 55000 cm−1) and temperature (2 – 300 K) range. A Drude-like peak centered at zero frequency is observed in the optical conductivity below 150 K, above which it shifts to finite frequencies. The detailed analysis of the low-frequency conductivity reveals that the Drude peak and a far-infrared (FIR) peak centered at about 300 cm−1 persist at all temperatures. The FIR spectral weight is found to grow at the expense of the Drude spectral weight with increasing temperature. Absolute values of the penetration depth have been obtained from temperature and frequency-dependent measurements. The zero-temperature limit of is estimated to be 1600 ± 100 nm. The overall temperature dependence of follows a behaviour typical for cuprate superconductors. However, a closer look at the penetration depth at T 12 K reveals a flattening in the temperature dependence. A superconducting FeTe0.5Se0.5 thin film with Tc = 19 K has been investigated using a combination of BWO and TDT spectroscopy in the frequency range 4 - 80 cm−1 and between 3 and 150 K. From such measurements, a superconducting energy gap of 30 cm−1, representing a coupling strength = 2.27, is observed. Further, the penetration depth has been derived from the temperature dependence of the imaginary part of complex conductivity with the penetration depth = 530 ± 10 nm at lowest measured temperature. The temperature-dependent normalized superfluid density, just as is the case with most iron-based superconductors, could nicely be described by the so-called two-gap gamma model. Finally, a superconducting LiFeAs single crystal with Tc = 18 K has been investigated by optical spectroscopy in the frequency range 15 - 55000 cm−1 between 5 and 300 K. From these measurements, no clear signature of the superconducting energy-gap opening could be identified in spite of the spectral weight been suppressed in the infrared frequency regime below Tc. This indicates that LiFeAs single crystal is in a clean limit. With the aid of the Ferrell-Glover-Tinkham (FGT) sum rule, an absolute penetration depth of 215 nm has been calculated from the missing area at 5 K.

Die vorliegende Studie untersucht die nächtliche Habitatnutzung von Feldhasen in drei unterschiedlichen Habitaten. Das Untersuchungsgebiet Opferbaum ist stark ackerbaulich geprägt und das Untersuchungsgebiet Güntersleben sehr strukturreich durch das Vorkommen von Gehölzen und Waldrändern. Das Untersuchungsgebiet Fritzlar besitzt einen waldrandgeprägten sowie einen ackerbaulich intensiv genutzten Landschaftsteil. Die nächtlichen Aufenthaltsorte von Feldhasen wurden mittels Wärmebildkamera zwischen September 2004 bis April 2005 und September 2005 bis April 2006 kartiert. In jedem der Untersuchungsgebiete wurden einmal monatlich sogenannte Festpunkte angefahren, die umliegenden Landschaftsbereiche abgesucht und beobachtete Feldhasen in Arbeitskarten eingezeichnet. Eine Kartierung der von den Festpunkten einsehbaren Landschaftsteile geschah vor jedem Erfassungstermin bei Tageslicht. Den kartierten Feldhasen (Präsenz-Punkte) wurde im GIS eine zufällige Punktverteilung im beobachteten Landschaftsraum gegenüber gestellt (Pseudo-Absenz-Punkte). Für jeden dieser Punkte wurden bis zu 20 Minimaldistanzen zu verschiedenen Strukturelementen der Landschaft berechnet. In Generalisierten Linearen Modellen (GLM) wurden die univariaten und multivariaten Zusammenhänge der erklärenden Variablen mit der binomialen Zielvariablen modelliert. Zeitliche Aspekte der Habitatnutzung im Verlauf des Winterhalbjahres wurden mit einer multitemporalen Modellierung für zusammengefasste Zwei-Monats-Zeiträume untersucht. Die Modellselektion geschah mit Hilfe des Akaike Information Criterion (AIC). Insgesamt wurden 4.494 Standorte von Feldhasen in Opferbaum, 2.418 in Güntersleben und 1.391 in Fritzlar kartiert. Die univariate Analyse zeigt eine Meidung von Verkehrs- und Siedlungsstrukturen. Waldränder, Gehölze, Buntbrachen und Grünland werden in den Untersuchungsgebieten Fritzlar und Opferbaum bevorzugt, in Güntersleben werden die zwei letzteren gemieden. Die multivariaten Modelle zeigen eine Präferenz der Nahrungshabitate Wintergetreide und Raps, in Fritzlar und Opferbaum wird auch Grünland bevorzugt. Nach dem Nahrungshabitat wird von Feldhasen die Nähe zu potentiellen Deckungshabitaten präferiert, dabei werden nur Buntbrachen in allen Untersuchungsgebieten bevorzugt. Besonders Verkehrswege und Siedlungen werden gemiedenen, Ausnahme ist die Bevorzugung von Siedlungsbereichen in Güntersleben. Teilweise gegensätzliche Ergebnisse zeigt die Modellierung der Zwei-Monats-Zeiträume zwischen den Untersuchungsgebieten. Sie zeigen aber nur geringe Veränderungen der Habitatnutzung von Feldhasen im Verlauf des Winterhalbjahres. Allen selektierten Modellen gemein ist die geringe Erklärungsgüte von weniger als 5 % der Datenvarianz. Die Eignung der entwickelten Aufnahmemethodik und die Ergebnisse werden anhand der umfangreichen Literatur diskutiert. Die Art des Habitats ist von großer Bedeutung für die Habitatnutzung der Feldhasen. Durch die landwirtschaftliche Fruchtfolge bedingte strukturelle Veränderungen verändern ebenso die kleinräumige Habitatnutzung wie die Veränderungen der landwirtschaftlichen Schläge im Verlauf des Herbstes und Winters. Das opportunistische Habitatverhalten von Feldhasen erschwert dabei die Beobachtung von speziellem Habitatverhalten. Die zum Teil gegensätzlichen Ergebnisse werden auch vor dem Hintergrund potentieller Fehlerquellen der Methodik und einem möglichen Einfluss vernachlässigter Variablen diskutiert. Dabei stellt sich die Frage nach grundsätzlichen Konsequenzen für zukünftige Untersuchungen. Die unterschiedliche Habitatnutzung des Feldhasen in unterschiedlichen Habitaten muss sowohl bei der Wahl der Methodik als auch bei der Wahl der Gebietskulisse berücksichtigt werden. / The study presented in this thesis examined the nocturnal habitat use by hares in three different habitats. The study area Opferbaum is strongly influenced by agriculture whereas the landscape of the study area Güntersleben has very diverse structures such as groves and forest edges. The study area Fritzlar has a forest dominated landscape on the one hand and a landscape of intensive agricultural activities on the other hand. Hare locations were mapped using thermography between September 2004 to April 2005 and September 2005 to April 2006. In each of the study sites the surrounding landscape of selected viewpoints was observed once a month and hare distribution was plotted in topographical maps. Mapping of the visible landscape of the viewpoints took place during daytime. Up to 20 minimum distances to different structural elements of the landscape were calculated for each hare location (presence-points) and randomly distributed points (pseudo-absence points) in the observed landscape. Generalized linear models (GLM) were applied to model the univariate and multivariate relationships of explanatory variables with the binomial response variables (hare 1; pseudo-absence 0). Temporal aspects of habitat use during the winter were analyzed by multi-temporal modeling for combined two-month periods. The model selection was done using the Akaike Information Criterion (AIC). A total of 4,494 locations by hares were mapped in Opferbaum, 2,418 in Güntersleben and 1,391 in Fritzlar. The univariate analysis shows an avoidance of traffic and urban areas. Forest edges and groves are preferred in all study areas. Pasture and wildlife-friendly set-asides are preferred in Fritzlar and Opferbaum, but avoided in Güntersleben. The multivariate models show a preference of feeding habitats such as winter cereals and oilseed rape, hares also prefer pasture in Fritzlar and Opferbaum. After the feeding habitat, hares show a preference to be in proximity to shelter providing habitats. Wildlife-friendly set-asides were preferred in all study sites. Traffic and urban areas are avoided in Opferbaum and Fritzlar but urban areas preferred in Güntersleben. Modeling the two-month periods shows different results between the study areas but only small changes in habitat use by brown hares during the winter months. All selected models explain less than 5 % of the variance of data. The consideration of comparable studies shows that besides methodology and surveying time, the results of habitat use of brown hares are primarily influenced by the kind of the examined landscapes. The small-scale habitat use of brown hare is also influenced by structural changes in the agricultural crop rotation as well as a changing vegetation in autumn and winter. The opportunistic behaviour of brown hares make the observation of special habitat use difficult. The results are discussed in connection with error in methodology and unconsidered variables but also to fundamental consequences for future investigations. The differences in habitat use of brown hares in different habitats have to be considered in both, the choice of methodology and when choosing the study sites.

Die Nah-infrarot-Spektroskopie (NIRS) bestimmt kontinuierlich und nicht-invasiv anhand der Absorptionsänderung von nah-infrarotem Licht den Oxy- und Desoxyhämoglobingehalt sowie den Redoxstatus von Cytochrom a/a3 im Gewebe. Veränderungen von zerebralem Oxy- und Desoxyhämoglobingehalt und der daraus abgeleiteten Parameter reflektieren vor allem den venösen Sauerstoffstatus des Gehirns. Sie können ein früher und sensitiver Indikator für eine zerebrale Hypoxie sein. Der Redoxzustandes von Cytochrom a/a3 gibt als Korrelat des zerebralen Energiezustandes Hinweise auf ein kritisches Sauerstoffdefizit. Ziel der Untersuchung. In der experimentellen und klinischen Studie sollten mit einem kommerziell erhältlichen Gerät die Eignung der NIRS zur Überwachung des zerebralen Sauerstoffstatus während Anästhesie und Intensivtherapie bei Hund und Katze, die Messqualität, die auftretenden technischen Probleme und die darstellbaren Ereignisse geprüft werden. In der experimentellen Studie sollten die Veränderungen der zerebralen Oxygenierung und des Redoxzustandes von Cytochrom a/a3 nach verschiedenen zur Narkoseeinleitung beim Hund etablierten Protokollen sowie nach deren Antagonisierung ebenso untersucht werden wie der Zusammenhang der mittels NIRS erfassten Parameter mit denen des pulmonalen Gaswechsels und der Herz-Kreislauf-Funktion. Material und Methoden. In der klinischen Studie wurden Daten von 33 Hunden und 4 Katzen während Anästhesie oder Intensivüberwachung aufgezeichnet. Die experimentelle Studie wurde an 84 Foxhounds und 32 Beagle mit einem mittleren Alter von 12,96 Monaten (STD 13,42; 6,33–94,43 Monate) und einer mittleren Körpermasse von 24,76 kg (STD 6,6; 12,7–43 kg) durchgeführt, die zufällig auf vier Versuchsgruppen verteilt wurden. Die Sensorapplikation erfolgte in beiden Studien in Höhe der Ohrbasis auf geschorener Haut. Versuchsgruppen und –ablauf der experimentellen Studie: Gruppe Acepromazin/l-Methadon(AM): Narkoseeinleitung 0,1 mg/kg KM Acepromazin und 0,5 mg/kg KM l-Methadon i.v., keine weitere Erhaltung Gruppe Diazepam/l-Methadon(DM): 0,5 mg/kg KM Diazepam und 0,5 mg/kg KM l-Methadon i.v., keine weitere Erhaltung Gruppe Medetomidin/l-Methadon(MM): 40 mikrog/kg KM Medetomidin und 0,5 mg/kg KM l-Methadon i.v., keine weitere Erhaltung Propofol(P): Einleitung 0,1 mg/kg KM Propofol i.v., Erhaltung in dieser Gruppe 0,3 mg/kg/min Propofol i.v. In den Gruppen AM, DM und MM Antagonisierung 8 mikrog/kg KM Naloxon i.v. 30 min nach Einleitung, in der Gruppe MM zusätzlich 200 mikrog/kg KM Atipamezol i.v. 5 min später Kontinuierliche Überwachung von Herzfrequenz, EKG, Temperatur, invasiver Blutdruck,Pulsoxymetrie, Nah-infrarot-Spektroskopie. Blutgasanalyse 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 min nach Einleitung, 0, 2, 7 min nach Antagonisierung/Propofol-Ende Ergebnisse. Die Nah-infrarot-Spektroskopie ist prinzipiell bei Hund und Katze anwendbar, nicht jedoch bei schwarzhaarigen Tieren. Hauptprobleme sind Sensorbefestigung, Bewegungsartefakte und mangelnde Signalqualität. In der experimentellen Studie besteht im Mittel zu 80 % der ausgewerteten Zeit eine gute Messqualität. 14 % der Messungen sind ohne Störung, bei 17 % tritt in mehr als 50 % der Messzeit eine Störmeldung auf. Vor Narkoseeinleitung beträgt die regionale zerebrale Sauerstoffsättigung etwa 65 % (n=109, STD 7 %). Schon 1 Minute nach Einleitung bestehen signifikante Gruppenunterschiede. In Gruppe P steigt die zerebrale regionale Sauerstoffsättigung um etwa 8 %, sie fällt in Gruppe AM um 5 %, in Gruppe DM um bis zu 10 %, in Gruppe MM um maximal 20 % auf etwa 48 %, im weiteren Verlauf verweilt sie annähernd auf diesem Niveau. Zerebraler Oxy- und Desoxyhämoglobingehalt verhalten sich entsprechend. Der zerebrale Gesamthämoglobingehalt zeigt keine Gruppenunterschiede. Nach Antagonisierung erfolgt eine Änderung auf die Ausgangswerte vor Narkose ebenso prompt. Narkoseeinleitung und Antagonisierung haben keinen Effekt auf den Redoxzustand von Cytochrom a/a3. Korrelationen der zerebralen Oxygenierung mit arteriellem Sauerstoffstatus und Kohlendioxidpartialdruck bestehen. Eine periodische Atmung und eine Erhöhung des intraabdominellen Drucks spiegeln sich in parallelen Schwankungen der NIRS-Parameter wider. Die Auswirkungen von wechselnder Narkosetiefe, Erwachen, Hypoxie, Hyperventilation, Adrenalin, Pentobarbital, Herz-Kreislauf-Stillstand auf die NIRS-Parameter können dargestellt werden. Bewegungsartefakte stören häufig die Überwachung von Intensivpatienten. Bei Hunden mit Schädel-Hirn-Trauma ist die Signalqualität der limitierende Faktor. Diskussion. Die Nutzung eines für die Anwendung am Menschen bestimmten Gerätes bedingt aufgrund des spezifischen Weglängenfaktors einen Fehler unbekannter Bedeutung. Die zerebrale Messung konnte gesichert werden, der mögliche extrazerebrale Signalanteil bleibt unbekannt. Die nicht mögliche Nutzung bei schwarzen Tieren und die Artefaktanfälligkeit schränken den Wert der NIRS ein. Die ermittelten Störindizes sind stark methodisch beeinflusst, so dass ihre Beurteilung kritisch erfolgen sollte. Die NIRS ist geeignet, die durch Narkoseeinleitung und Antagonisierung beim Hund verursachten Veränderungen der zerebralen Oxygenierung aufzuzeigen. Eine Abnahme der regionalen zerebralen Sauerstoffsättigung um etwa 20 % (Gruppe MM) über die gesamte Messdauer scheint von klinischer Relevanz. Werte in dieser Höhe werden als Indiz einer kritischen zerebralen Sauerstoffversorgung beurteilt. Parallele Verläufe, positive Zusammenhänge mit dem arteriellen Sauerstoffstatus und negative zum Kohlendioxidpartialdruck zeigen ebenso wie die Effekte der Antagonisierung den entscheidenden Einfluss der Anästhetikabedingten Atemdepression auf den vaskulären zerebralen Sauerstoffstatus. Die mangelnde Reduktion von Cytochrom a/a3 deutet auf das Fehlen einer Störung der intrazellulären Sauerstoffversorgung hin. Die Reaktion der NIRS-Parameter auf eine Narkosekomplikation erfolgt schnell, jedoch unspezifisch, eine Interpretation ist nur in Zusammenhang mit anderen Parametern möglich. Die Beurteilung des Redoxzustandes von Cytochrom a/a3 erscheint schwierig, messtechnische Probleme sind nicht ausgeschlossen. Trotz aller messtechnischen und anwendungsbedingten Probleme wird die NIRS als Bereicherung der Überwachungsmöglichkeiten bei Hund und, sehr eingeschränkt, auch bei der Katze beurteilt. Sie eröffnet erstmals die Möglichkeit, die Auswirkungen von in der klinischen Routine eingeführten Verfahren auf die zerebrale Oxygenierung darzustellen. / ON NEAR-INFRARED-SPECTROSCOPY IN DOG AND CAT - EXPERIMENTAL AND CLINICAL STUDY ON PERIOPERATIVE MONITORING AS WELL AS EFFECTS OF ANAESTHESIA ON CEREBRAL OXYGEN STATUS Alef, Michaele Department of Small Animal Medicine, Faculty of Veterinary Medicine, University of Leipzig Habilitation thesis, 4. Dezember 2002 Near-Infrared-spectroscopy (NIRS) is a method to determine continuously and non-invasively the content of oxy- and deoxyhemoglobin as well as the redox status of cytochrome a/a3 in tissue via absorption changes of near-infrared light. Variations in cerebral content of oxy- and deoxyhemoglobin and parameters derived thereof reflect above all the venous oxygen status of the brain and may thus serve as an early and sensitive indicator of cerebral hypoxia. The redox status of cytochrome a/a3 correlates with the cerebral energy status and may thus serve as an indicator of a critical oxygen deficit. Aim of the study. The study was aimed at assessing in dogs and cats the suitability of NIRS and of an equipment used in human medicine for monitoring the cerebral oxygen status during anaesthesia and intensive therapy. The quality of the measurements, technical problems and the achievable results should be critically checked in experimental and clinical situations. Changes of cerebral oxygenation and of the redox status of cytochrome a/a3 with different established protocols of anaesthesia in dogs and after antagonising had to be investigated in the experimental study as well as well as relationships between parameters obtainable with NIRS and those of pulmonary gas exchange and cardiovascular function. Materials and methods. During the clinical study data from 33 dogs and 4 cats were recorded during anaesthesia and intensive supervision. The experimental investigations were performed with 84 foxhounds and 32 Beagles with a mean age of 12,96 months (STD 13,42; range 6,33–94,43) and a mean weight of 24.76 kg (STD 6.6, range 12.7–43), which were distributed at random into four experimental groups. Sensors were applied near the ear base on shaved skin. Experimental groups and design. Group Acepromazine/l-Methadone(AM): INduction 0.1 mg/kg BW Acepromazine and 0.5 mg/kg BW l-Methadonr i.v., no additional maintenance Group Diazepam/l-Methadone(DM): 0.5 mg/kg BW Diazepam and 0.5 mg/kg BW l-Methadone i.v., no additional maintenance Group Medetomidine/l-Methadone(MM): 40 mikrog/kg BW Medetomidine and 0.5 mg/kg BW l-Methadone i.v., no additional maintenance Group Propofol(P): Induction 0.1 mg/kg BW Propofol i.v., Maintenance 0.3 mg/kg/min Propofol i.v. In groups AM, DM und MM antagonization of the opioide with 8 mikrog/kg BW Naloxone i.v. 30 min after induction, in group MM 200 mikrog/kg BE Atipamezole i.v. 5 min later Continuos Monitoring of heart rate, ECG, temperature, invasive blood pressure,pulse oxymetry, near-infrared-spectroscopy. Blood gas analysis 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30 min post induction and 0, 2, 7 min post Naloxone/end of infusion. Results. NIRS is in principle applicable in dogs and cats but not, however, in black-haired animals. The main problems are the application of the sensor, movement artefacts and poor quality of the measurement signals. In the experimental study good measurement quality could be obtained in on average 80% of the investigation time, 14% of the recordings are without disturbance, in 17% disturbances are recorded in more than 50% of the investigation time. Before the start of anaesthesia the regional cerebral oxygen saturation amounts to about 65% (n=109, STD 7%). Already one minute after the beginning of anaesthesia significant differences between groups are found: In group P the regional cerebral oxygen saturation increases by about 8% while it decreases in group AM by 5%, in group DM by up to 10% and in group MM by maximally 20% to a value of about 48% where it remains roughly during the following time. Cerebral oxy- and deoxyhemoglobin content display an analogous behaviour. There are no inter-group differences in total cerebral hemoglobin content. After antagonising the initial values before the start of anaesthesia are rapidly attained again. Start of anaesthesia and antagonising do not show any influences on the redox status of cytochrome a/a3 while there are correlations between the cerebral oxygenation and the arterial oxygen status and the partial pressure of carbon dioxide. Periodic breathing and an increase of the intra-abdominal pressure are mirrored by variations of the NIRS-parameters, The effects of changing depth of anaesthesia, waking up, hypoxia, hyperventilation, adrenaline, pentobarbital and circulatory arrest can be demonstrated by the NIRS-parameters. Movement artefacts frequently interfere with the monitoring of intensive patients. The signal quality is frequently not sufficient in dogs with severe head trauma. Discussion. The direct application of factors established in humans leads to poorly defined errors. For cerebral measurements the applicability of the method could be confirmed, the possible contribution of extracerebral signals, however, remains unknown. The fact that black-haired animals cannot be investigated and proneness to artefacts limit the value of NIRS. Determined disturbance indices depend strongly on the methods used and should be seen critically. NIRS is suitable to give an indication of changes of cerebral oxygenation caused by the start of anaesthesia and antagonising. A decrease of about 20% in the regional cerebral oxygen saturation during the total measurement time (group MM) appears to be of clinical relevance. Values in this range are taken to be indicative of a critical cerebral oxygen supply. Parallelisms and positive correlations with the arterial oxygen status as well as negative correlations with carbon dioxide partial pressure and the effects of antagonising demonstrate the decisive influence of anaesthesia-related depression of breathing on the vascular cerebral oxygen status. The lack of cytochrome a/a3 reduction indicates that the intracellular oxygen supply is not disturbed. The reaction of NIRS-parameters on the start of anaesthesia is fast, but unspecific, and a meaningful interpretation is only possible in conjunction with other parameters. The evaluation of cytochrome a/a3 redox status appears to be difficult, and technical problems with the measurement cannot be excluded. In spite of these limitations in terms of measurements and applicability NIRS can be judged as a valuable addition for the clinical observation of dogs, less so with cats. The method opens for the first time the possibility to monitor the influence of clinical routines on cerebral oxygenation.

In dieser Arbeit wird ein Verfahren entwickelt (Infrared Transition Moment Orientational Analysis, IR-TMOA) um die dreidimensionale Ordnung auf molekularer Ebene in infrarot-durchlässigen Systemen zu quantifizieren. Es beruht auf der Messung zahlreicher Infrarotspektren, die unter systematisch variierender Polarisation des einfallenden Lichts und Ausrichtung der Probe relativ zur optischen Achse aufgenommen werden. So wird ein repräsentativer Ausschnitt des dreidimensionalen Absorptionsellipsoids gemessen. Die Tensordarstellung dieses Ellipsoids ist äquivalent zum quadratischen Mittel der Verteilungsfunktion der Orientierung der Übergangsmomente, was wiederum dem Ordnungsparameter entspricht. Von zentraler Bedeutung ist ebenfalls, dass die Ordnung (und Orientierung) spezifisch für verschiedene molekulare Untereinheiten angegeben werden kann, da im mittleren Infrarot die Übergangsdipolmomente definierten, lokalen Schwingungen zugeordnet sind. Im zweiten Teil der Arbeit wird IR-TMOA angewendet um die molekulare Ordnung von verschiedenen amorphen und kristallinen Untereinheiten in teil-kristallinen Polymeren (Polycaprolacton, PCL und Polyethylen, PE) zu bestimmen. So kann der Einfluss der Grenzflächen und der geometrischen Einschränkungen in PCL-Filmen auf Substraten in seiner Temperaturabhängigkeit charakterisiert werden. Ebenso wird erstmalig in freitragenden PCL-Filmen in durch mechanische Streckung plastisch deformierten Bereichen die stark biaxiale molekulare Ordnung quantifiziert. In industriell produzierten PE-Filmen, die unter dem Einfluss von äußerer mechanischer Spannung kristallisieren, wird die biaxiale Ordnung und Orientierung vollständig charakterisiert und in Abhängigkeit der Präparationsbedingungen analysiert. Des weiteren wird die Ordnung in einem System aus zwei Phasen untersucht: einer ferroelektrischen Polymermatrix mit mikrometer-großen Flüssigkristalleinschlüssen (Polymer Dispersed Liquid Crystals). Dies erlaubt es, den Einfluss eines äußeren elektrischen Feldes und des remanenten Feldes der Matrix auf die Flüssigkristalle zu quantifizieren. Durch IR-TMOA wird für alle Systeme, die infrarot aktive Vibrationen aufweisen, eine dreidimensionale molekulare Beschreibung der Orientierung und Ordnung ermöglicht. Dies stellt wiederum einen unverzichtbaren Beitrag zum Verständnis der unterliegenden strukturbildenden Prozesse dar und deren Beitrag zur resultierenden makroskopischen Struktur.

In dieser Arbeit werden kalt-abgeschiedene Mehrkomponentenschichtelektroden hin-sichtlich ihrer elektrokatalytischen Eigenschaften untersucht. Die Mehrkomponenten-schichten aus Gold, Nickel und ggf. Antimon werden auf einem Kohlenstoffträgermaterial abgeschieden. Dabei handelt es sich um Metallkomponenten, die sich unter ther-modynamischen Bedingungen nicht mischen. Unter UHV-Bedingungen wird ein hochdispergierter bzw. amorpher Zustand erzwungen. Die frisch hergestellte Mehrkomponentenschicht ist elektrochemisch inert. Zyklovoltammetrische Untersuchungen führen zu dem Schluß, daß sich die Oberflächenschicht im elektrochemischen Experiment verändert. Die Elektrooxidation der Alkohole Methanol, Ethanol und Ethylenglykol in KOH-Lösung tritt erst nach einer Aktivierungsphase auf. Die elektrokatalytischen Eigenschaften der reinen Metalle treten zutage. Mittels der in situ Infrarotspektroskopie werden Formiat, Acetat und Glykolat als Oxidationsprodukte der obengenannten Alkohole identifiziert. Oberflächen-Ramanmessungen werden unter der Fragestellung durchgeführt, ob die kalt-abgeschiedenen Schichten einen Oberflächenverstärkungseffekt (SERS-Effekt) zeigen: Es werden Ramanmessungen von Pyridin als Sondenmolekül in KOH-Lösung an Mehrkomponentenschichtelektroden und an massiven Mehrkomponentenelektroden durchgeführt. / The electrooxidation of methanol, ethanol and ethylene glycol at cold deposited trimetallic thin layers of gold, nickel and antimony on glassy carbon in contact with an alkaline electrolyte solution was studied with cyclic voltammetry and in situ infrared reflection absorption spectroscopy. A new procedure of spectra acquisition resulting in an improved suppression of spurious bands caused by volatile components in the sample chamber of the infrared spectrometer was employed. Formate, acetate and glycolate are detected as oxidation products. The thin layer electrodes are also investigated with Raman spectroscopy (surface enhanced Raman spectroscopy), whereby pyridine is used as probe molecule.

The present thesis is devoted to the investigation of novel superconductors by phase-sensitive terahertz transmission and infrared to ultraviolet spectroscopy. In particular, a nominally undoped Pr2CuO4 superconducting thin film, an FeTe0.5Se0.5 thin film, and a LiFeAs single crystal have been investigated. The emphasis is on the low-frequency part of the optical spectrum (i.e., the terahertz and infrared spectrum), as the goal of the study was to shed light on the size and symmetry of the superconducting gaps and also to determine the temperature dependences as well as the absolute values of the penetration depth, which are key input parameters for models applicable for new superconductors. In addition, niobium has been investigated as a reference, so as to see what is expected from conventional superconductors and to clarify the electrodynamics of niobium. A superconducting Nb thin film with Tc of 8.04 K has been investigated by backward wave oscillator-based (BWO-based) and time-domain terahertz (TDT) spectrometers in the frequency range between 4 and 100 cm−1 for temperatures ranging from 2 to 10 K. From these measurements an energy gap of 22.50 cm−1 = 2.79 meV = 4.02kBTc have been determined. The optical conductivity below Tc could nicely be described by calculations according to the Eliashberg theory, with the electron-phonon interaction evaluated from tunneling measurements. Absolute values of the penetration depth have been calculated from phase-sensitive terahertz measurements. The zero-temperature limit of at T = 0 is found to be 115 ± 5 nm. From this value, a London penetration depth of 43 ± 2 nm has been obtained. The overall temperature dependence of the penetration depth follows a behavior typical for conventional s-wave superconductors. A superconducting Pr2CuO4 film with T0 structure and Tc of 27 K has been investigated by use of optical methods in a wide frequency (5 – 55000 cm−1) and temperature (2 – 300 K) range. A Drude-like peak centered at zero frequency is observed in the optical conductivity below 150 K, above which it shifts to finite frequencies. The detailed analysis of the low-frequency conductivity reveals that the Drude peak and a far-infrared (FIR) peak centered at about 300 cm−1 persist at all temperatures. The FIR spectral weight is found to grow at the expense of the Drude spectral weight with increasing temperature. Absolute values of the penetration depth have been obtained from temperature and frequency-dependent measurements. The zero-temperature limit of is estimated to be 1600 ± 100 nm. The overall temperature dependence of follows a behaviour typical for cuprate superconductors. However, a closer look at the penetration depth at T 12 K reveals a flattening in the temperature dependence. A superconducting FeTe0.5Se0.5 thin film with Tc = 19 K has been investigated using a combination of BWO and TDT spectroscopy in the frequency range 4 - 80 cm−1 and between 3 and 150 K. From such measurements, a superconducting energy gap of 30 cm−1, representing a coupling strength = 2.27, is observed. Further, the penetration depth has been derived from the temperature dependence of the imaginary part of complex conductivity with the penetration depth = 530 ± 10 nm at lowest measured temperature. The temperature-dependent normalized superfluid density, just as is the case with most iron-based superconductors, could nicely be described by the so-called two-gap gamma model. Finally, a superconducting LiFeAs single crystal with Tc = 18 K has been investigated by optical spectroscopy in the frequency range 15 - 55000 cm−1 between 5 and 300 K. From these measurements, no clear signature of the superconducting energy-gap opening could be identified in spite of the spectral weight been suppressed in the infrared frequency regime below Tc. This indicates that LiFeAs single crystal is in a clean limit. With the aid of the Ferrell-Glover-Tinkham (FGT) sum rule, an absolute penetration depth of 215 nm has been calculated from the missing area at 5 K.

The radiation source ELBE is a scientific user facility able to generate electromagnetic radiation as well as beams of secondary particles. The figure below shows the layout of the facility. ELBE is based on a superconducting electron linac. The linac consists of two accelerating modules and uses TESLA type nine-cell niobium cavities, two cavities in each module. The cavities were developed at DESY in the framework of the TESLA linear collider project and the X-ray free electron laser (FEL) project. The ELBE linac is designed to operate with an accelerating field gradient of 10 MV/m so that the maximum design electron beam energy at the exit of the second module is 40 MeV. The essential difference of the ELBE linac from the future TESLA and X-ray FEL linacs is that ELBE operates in the continuous wave (CW) mode. ELBE delivers an electron beam with an average current of up to 1 mA. The electron source is a DC thermionic triode delivering beam with energy of 250 keV. The gun beam quality predefines the accelerated beam quality. One application of the electron beam is the generation of bremsstrahlung in the MeV energy range. The bremsstrahlung is used for nuclear spectroscopy experiments. Another application of the electron beam is the generation of quasi-monochromatic X-rays via channeling radiation in a single crystal. Thus X-rays with an energy from 10 keV through 100 keV can be generated. The channeling radiation is used for radio-biological and bio-medical experiments. In the future the ELBE electron beam will be used to produce monoenergetic positrons for material research. One more future application of the beam is the production of neutrons by bremsstrahlung via reactions. The neutrons will be used for material research oriented toward construction of future nuclear fusion reactors. In the author’s opinion, the most exciting and elegant application of the electron beam at ELBE is the infrared FEL. There are two FELs planned to run simultaneously at ELBE. The first one, with an undulator period of 27 mm, is going to operate in the wavelength range from 3 µm through 30 µm. The second one is in the design stage only but it will be built to work at longer wavelengths from 25 µm to 150 µm where the FEL has no competition from conventional quantum lasers. While an infrared FEL makes possible a great variety of experiments it is the device most sensitive to the electron beam quality. This dissertation is dedicated to the development of beam instrumentation and the measurement of electron beam parameters at ELBE. - In Chapter #1 we review fundamentals of FEL operation, discuss the importance of the electron beam quality for the FEL and lay down the requirements imposed by the FEL on the electron beam parameters. - Chapter #2 describes measurements of the transverse emittance we did at ELBE including an explanation of the experimental methods and the measurement error analysis. The transverse emittance was measured with the multislit method in the injector where the beam is space charge dominated. The transverse emittance of the accelerated beam was measured with the quadrupole scan method since the beam is emittance dominated. - Measurements of the electron bunch length, which is in the picosecond range, are described in Chapter #3. The bunch length was estimated from a frequency domain fit of a specially constructed analytical function to the measured power spectrum of the bunch. The power spectrum was obtained as a Fourier transform of the measured autocorrelation function of the coherent transition radiation (CTR). The CTR autocorrelation function was measured with the help of a Martin-Puplett interferometer. - A system of beam position monitors was designed, built, and commissioned in the framework of this effort. The design of our stripline BPM, the corresponding electronics and software is described in Chapter #4 along with the system performance as measured with the ELBE beam.