Determining auditory functioning in difficult-to-test populations such as cerebral palsy (CP) remains a challenge in paediatric audiology. The auditory brainstem response (ABR) is favoured as the procedure to assess auditory functioning in difficult-to-test populations such as CP. The CP population, however, offers unique challenges for the ABR procedure due to the presence of involuntary muscular movements that may compromise the signal-to-noise ratio (SNR) of the ABR. Conventional ABR technology attempts to improve the SNR by the modification of acquisition parameters e.g. adjusting the low cut filter or implementing stricter artifact rejection criteria. However, such modifications may compromise the waveform morphology of the ABR. Furthermore, sedation or general anesthesia can also be used to improve the SNR by reducing excessive muscular movements. The CP population, however, displays a high risk for developing upper airway obstruction when being sedated or anesthetized. Thus, the feasibility and reliability of the conventional ABR may be compromised when being employed in the CP population. In recent years a novel ABR system, the Vivosonic Integrity (VS) ABR has become clinically available. The device incorporates features such as pre-amplification of the ABR signal, Kalman filtering and wireless recording. These features promise to address the limitations of conventional ABR technology to obtain a reliable recording in the midst of excessive myogenic artifact. The aim of this study was therefore to evaluate the clinical utility of the VS system when assessing a sample of children with CP without the use of sedation. The clinical utility of the VS ABR system was determined by comparing its success rates, the threshold correspondence to behavioural pure tone (PT) thresholds and recording time to a conventional ABR system when using click and 0.5 kHz TB stimuli. A cross-sectional within-subject comparison research design was selected in order to compare thresholds obtained with different procedures. The experimental part of this study was represented by the within-subject control condition where the VS ABR system and the conventional ABR system were simultaneously conducted in each subject. This unique setup was important in the research as equivalent test conditions in terms of EEG and environmental conditions had to be ensured for both ABR systems. 15 CP subjects between the ages of 12 and 18 years were included in the project. A diagnostic audiological test battery including immittance, distortion product otoacoustic emissions and behavioural audiometry was conducted on each subject prior the administration of the ABR procedures. The variability of the audiological test battery results – between the subjects and when compared to previous research – emphasized the heterogeneity of the CP population. Furthermore, more than half of the research sample (53%; n=15) responded inconsistently to behavioural pure tone (PT) stimuli. It was suggested that the severity of physical impairments as well as additional impairments such as mental retardation might have influenced the consistency of the subjects’ responses during behavioural PT audiometry. The ABR results indicated that there were no significant differences with regards to threshold correspondence and recording time between the two ABR systems when using click and 0.5 kHz TB stimuli (p>0.05). With regards to the success rates, the VS system was successful in more cases than the conventional ABR system using click and 0.5 kHz TB stimuli. Although results also showed no statistically significant value for click p=.1121) and 0.5 kHz TB stimuli p=.1648), there was a tendency towards the 95% confidence level in both cases suggesting that the VS ABR system may produce a statistically significant success rate for click as well as for 0.5 kHz TB stimuli, provided a larger sample is tested. The research indicated that, since the VS ABR system was more successful across a wider range of subjects during click-evoked and 0.5 kHz TB recordings, it may increase the clinical usefulness of the ABR especially in terms of hearing screening in the CP population. The research suggested that excessive muscular movements during the recordings influenced not only the VS ABR’s, but also the conventional ABR’s threshold correspondences to PT thresholds as well as the recording time of the measurements. Therefore it may still be necessary to use a light sedative in some CP patients to reduce excessive myogenic interference despite the possible advantages of the VS ABR system. / Dissertation (MCommunication Pathology)--University of Pretoria, 2010. / Speech-Language Pathology and Audiology / unrestricted

Abstract Purpose: To compare the frequency specific Cortical Auditory Evoked Potential (CAEP) and the chirp-evoked 40 Hz Auditory Steady State Response (ASSR) with equivalent residual noise levels for behavioural threshold prediction in adults with normal hearing and with SNHL. Method: The study tested 23 adults with normal hearing and 20 adults with SNHL. The participants were aged between 18–65 years. A repeated measures within- participant descriptive design was used to collect the quantitative data. The participants underwent behavioural pure tone, CAEP and ASSR testing on the same day. Results: Similar CAEP difference scores across frequencies for the participants with normal hearing (mean=12.32-14.40 dB) and with SNHL (mean=10.00-16.47 dB) were measured. However, for the ASSR difference scores across frequencies slightly smaller difference scores were measured for the participants with SNHL (mean=10.17-17.30 dB) than for the participants with normal hearing (mean=11.74- 17.14 dB). CAEP thresholds were significantly closer to the behavioural pure tone thresholds at 500 (p=0.028; mean absolute difference 14.40 dB) and 2000 (p=0.016; mean absolute difference 12.56 dB) Hz for participants with normal hearing. In participants with sensorineural hearing loss, CAEP and ASSR thresholds were measured at similar sensation levels and were not statistically different (p>0.05). Conclusion: For the purpose of threshold estimation, representing the auditory function to the level of the auditory cortex the CAEP was closer to the behavioural hearing thresholds than the 40 Hz ASSR at all frequencies except at 4000 Hz, regardless of the hearing sensitivity. Keywords: Auditory steady state response (ASSR), Cortical auditory evoked potential (CAEP), Auditory evoked potential (AEP), Residual noise, Signal to noise ratio (SNR), objective threshold estimation, awake adults. / Dissertation (MA (Audiology))--University of Pretoria, 2019. / Speech-Language Pathology and Audiology / MA Audiology / Unrestricted

Recent interests in computer based tools and simulations for PET imaging studies have been a leading source for many new developments. A strong emphasis in these studies has been to improve and optimize the PET scanners for better image quality and quantification of related system parameters. In this project, an attempt has been made to develop a Matlab tool intended to be of educational nature for new students where one can perform demonstration of PET-like imaging in a simple and quick way. This demonstration tool utilizes a high resolution, voxel based digital brain (Zubal) phantom as a primary study object. A tumor of specific size is defined by the user on a chosen slice of the phantom. The output images from this tool show the exact location of the predefined tumor. The algorithm attempts to estimate the positron emission direction, positron range distribution and photon detection in a circular geometry. Additional attempt has been made to estimate certain statistical parameters against a specific amount of radiotracer uptake. These include spatial resolution, photons count, signal-to-noise ratio (SNR) and contrast-to-noise ratio (CNR) of the ultimate PET image. Dependence of these estimated results by the tool on different system input parameters has been studied.

The angle of arrival estimation of multiple sources plays a vital role in the field of array signal processing as MIMO systems can be employed at both the transmitter and the receiver end and the system capacity, reliability and throughput can be significantly increased by using array signal processing. Almost all applications require accurate direction of arrival (DOA) estimation to localize the sources of the signals. Another important parameter of localization systems is the array geometry and sensor design which can be application specific and is used to estimate the DOA. In this work, various array geometries and arrival estimation algorithms are studied and then a new scheme for multiple source estimation is proposed and evaluated based on the performance of subspace and non-subspace decomposition methods. The proposed scheme has shown to outperform the conventional Multiple Signal Classification (MUSIC) estimation and Bartlett estimation techniques. The new scheme has a better performance advantage at low and high signal to noise ratio values (SNRs). The research work also studies different array geometries for both single and multiple incident sources and proposes a geometry which is cost effective and efficient for 3, 4, and 5 antenna array elements. This research also considers the shape of the ground plane and its effects on the angle of arrival estimation and in addition it shows how the mutual couplings between the elements effect the overall estimation and how this error can be minimised by using a decoupling matrix. At the end, a novel miniaturised multi element reconfigurable antenna to represent the receiver base station is designed and tested. The antenna radiation patterns in the azimuth angle are almost omni-directional with linear polarisation. The antenna geometry is uniplanar printed logspiral with striplines feeding network and biased components to improve the impedance bandwidth. The antenna provides the benefit of small size, and re-configurability and is very well suited for the asset tracking applications.

No description available.

Antal datortomografiundersökningar har ökat under flera år i Sverige tack vare tekniska utvecklingar och ökad tillgänglighet på sjukvård. Södertälje sjukhus röntgenavdelningen är i behov av att byta ut en utdaterad datortomograf (eng: Computed tomography, CT) och avdelningen för medicinsk teknik har föreslagit ett inköp av en CT med fotonräknande-detektor. Bilddata framställdes genom en fantomstudie för att påvisa förhållandet mellanstråldosparametern CTDIvol och kontrast-brus-förhållandet (CNR) hos CT-systemen: SOMATOM Drive och NAEOTOM Alpha. Den genererade datan påvisade att det finns en väsentlig skillnad i CNR-CTDIvol-förhållandet mellan SOMATOM Drive och NAEOTOM Alpha. Resultaten tydliggör att NAEOTOM Alpha kan producera bilder med betydligt mindre brus vid lägre stråldoser. Ett inköp av en fotonräknande detektor CT skulle kunna rättfärdigas utifrån bildkvalitéförbättringen som systemet kan erbjuda. / The number of computed tomography (CT) scans has increased during the past years in Sweden due to technical advancements and increased availability of healthcare. The x-ray department at Södertälje hospital is in need of replacing an outdated computed tomography and the departmentof clinical engineering has proposed a purchase of a photon-counting detector CT. Image data was produced through a phantom study to demonstrate the relationship between the parameter CTDIvol radiation dose and the contrast-to-noise ratio (CNR) of the CT systems: SOMATOM Drive and NAEOTOM Alpha. The generated data demonstrated that there is a substantial difference in the CNR-CTDIvol relationship between SOMATOM Drive and NAEOTOM Alpha. The results entail that NAEOTOM Alpha can produce images with considerably less noise at lower radiation doses. The purchase of a photon-counting CT could be justified by the improved image quality it can offer.

This thesis presents the results of the development of a user-friendly computer code (in MATLAB) that can be used to calculate co-channel interferences, both in the downlink and in the uplink of a single satellite/space-based mobile communications system, due to the reuse of frequencies in spot beams or coverage cells. The analysis and computer code can be applied to any type of satellite or platform elevated at any height above earth. The cells or beams are defined in the angular domain, as measured from the satellite or the elevated platform, and cell centers are arranged in a hexagonal lattice. The calculation is only for a given instant of time for which the system parameters are input into the program. The results obtained in one program run are for the overall carrier to interference ratio (CIR) along with CIR for both the uplink and downlink paths. An overall carrier to noise plus interference ratio (CNIR) is also calculated, which exemplifies the degradation in the carrier to noise ratio (CNR) of the system. Comparisons for systems with differing system scenarios are also made. For example, overall CIRs are compared for different reuse numbers (3, 4, 7, and 13) in LEO and GEO satellite systems. In conclusion, as expected, it is observed that the co-channel interference generally increases as we decrease the reuse number employed for the frequency reuse in the cells. It is also observed that co-channel interference can cause substantial degradation to the overall CNR of a system. / Master of Science

During hospitalisation in the SCBU premature neonates may undergo a significant number of radiographic procedures to assist mainly in the diagnosis and management of lung diseases, which represent one of the most life threatening conditions in the newborn. Additionally, repeated radiographs are required to confirm correct positioning of tubes and catheters inserted during the course of their management. Special attention should be paid in optimising exposures, as neonates have an increased risk of radiation induced malignancy compared to adults due to the high radiosensitivity of mitotic cells and their longer life expectancy. Another consideration in the frequent imaging of neonates, while in the SCBU, is that handling of the neonate should be minimised. Current clinical practice mainly involves positioning the cassette on the bed directly behind the neonate. However, lifting or moving the infant to position the cassette, can lead to hypoxia, bradycardia, cerebral haemorrhage and could cause accidental dislodgment of tubes, lines and probes. Additionally, medical and nursing issues include increased risk of cross infection and changes in the stable microenvironment of the incubator, e.g. humidity and temperature. Modern incubators incorporate an imaging tray under the bed to facilitate placement of the radiographic cassette without the need to disturb the infant. Paediatricians and nurses urge the use of the tray for the benefit of the neonate. One the other hand, great concerns form the radiographers were expressed, regarding increased dose and poor image quality due to greater attenuation of the beam, as well as for repeat exposures due to artifacts or misalignment. The current study was divided in three parts. The first objective of the study was to perform a survey of the doses encountered in two Special Care Baby Units, one at the University Hospital of Patras in Greece and the other one at the Royal Victoria Infirmary in Newcastle upon Tyne in the UK. The first part of this study was performed in Greece and an optimized radiographic protocol for film-screen was suggested according to neonatal birth weight. In the second part, realized in the UK, the use of the incubator imaging tray is investigated for positioning the CR cassette, with regards to detector dose, exposure index, image quality and radiation dose to patient. Part three is studying the effect of the new tissue radiosensitivity factors, published in the new report from the International Commission on Radiological Protection 2007, on the effective dose conversion coefficients in computed tomography examinations in paediatric patients. / Τα νεογνά, και ιδιαίτερα τα πρόωρα (διάρκεια κύησης έως και 24 εβδομάδες και βάρος γέννησης έως και 600 g) αμέσως μετά την γέννηση τους διανύουν μια περίοδο υψηλού κινδύνου και συχνά έχουν να αντιμετωπίσουν μια ποικιλία από σοβαρές έως και απειλητικές για τη ζωή επιπλοκές στην υγεία τους, που συχνά απαιτούν ειδική φροντίδα κατά τη διάρκεια των πρώτων ημερών στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας Νεογνών. Τόσο η καθυστερημένη ενδομήτρια ανάπτυξη, όσο και ο πρόωρος τοκετός αποτελούν σημαντικές αιτίες για την εμφάνιση αναπνευστικών ή καρδιαγγειακών προβλημάτων. Το ποσοστό επιβίωσης αυτών των νεογνών, ωστόσο, έχει αυξηθεί δραματικά κατά τις τελευταίες δύο δεκαετίες, που βασίζεται τόσο στην άµεση διάγνωση όσο και στην έγκαιρη και αποτελεσματική θεραπεία. Η ακτινογράφηση νεογνών είναι ένα απολύτως αναγκαίο και ισχυρό «εργαλείο» που συμβάλλει σηµαντικά όχι µόνο στην έγκαιρη αρχική διάγνωση και εκτίµηση της ασθένειας (π.χ αναπνευστική δυσχέρεια, εισρόφηση µηκωνίου, βρογχοπνευµονική δυσπλασία, πνευµοθώρακας, νεκρωτική εντεροκολίτιδα κτλ) αλλά και στην τοποθέτηση και επιβεβαίωση της σωστής θέσης των διαδερµικών ενδοφλέβιων κεντρικών γραµµών, οµφαλικών καθετήρων και ενδοτραχειακών σωλήνων που απαιτούνται κατά την αντιµετώπιση των συµπτωµάτων αυτών καθώς και κατά την παρακολούθηση της θεραπείας. Συνεπώς, ανάλογα µε τα κλινικά συμπτώματα που παρουσιάζουν, τα πρόωρα νεογνά υποβάλλονται σε ένα αρκετά σηµαντικό αριθµό ακτινογραφικών εξετάσεων θώρακος και κοιλίας (έως και > 60 ακτινογραφίες) κατά τις πρώτες µέρες ζωής. Επιπλέον, τα νεογνά πιθανόν να υποβληθούν σε μια ποικιλία από άλλες ακτινολογικές τεχνικές κατά τη διαχείριση της κατάστασής τους. Αν και η αξονική τομογραφία σε νεογνά (computed tomography- CT) π.χ. για την εκτίμηση των συγγενών ανωμαλιών της καρδιάς ή τραύμα στο κεφάλι, είναι σχετικά σπάνια σε σύγκριση με την ακτινογράφηση, ενόψει των υψηλών δόσεων που συνδέονται με την τεχνική αυτή, είναι σημαντικό για τους ακτινολόγους και τους τεχνολόγους να είναι σε θέση να εκτιμήσουν την δόση και τα στοχαστικά αποτελέσματα, όπως την πιθανότητα εμφάνισης καρκίνου η λευχαιμίας, εξαιτίας της ακτινοβολίας. Κατά τη διάρκεια εξετάσεων CT, η ενέργεια εναποτίθεται στα διάφορα όργανα με ένα περίπλοκο τρόπο, ανάλογα με την ακτινοβολούμενη ανατομική περιοχή και τις διαστάσεις του σώματος του ασθενή. Η εκτίμηση του κινδύνου καρκίνου απαιτεί γνώση των εν λόγω δόσεων στα όργανα. Ως εκ τούτου, κρίθηκε απαραίτητο να διερευνηθεί και να επαναπροσδιοριστεί μια μεθοδολογία δοσιμέτρησης, με σκοπό να συμβάλλει στη βελτιστοποίηση των ακτινολογικών τεχνικών στις αξονικές εξετάσεις νεογνών. Η ακτινοευαισθησία κάθε ιστού είναι ευθέως ανάλογη του ρυθµού εξάπλωσης και πολλαπλασιασµού των κυττάρων. Τα νεογνά είναι έως και δέκα φορές πιο ευαίσθητα σε σχέση µε τους ενήλικες στις χρωµοσωµατικές καταστροφικές συνέπειες της ακτινοβολίας, εξ’ αιτίας της υψηλής µιτωτικής δραστηριότητας των κυττάρων τους. Επιπλέον, κρίσιµα και ακτινοευαίσθητα όργανα, όπως ο µαστός, ο θυρεοειδής αδένας, οι γονάδες και ένα µεγάλο τµήµα του αιµοπαραγωγικού µυελού των οστών βρίσκονται κοντά ή εντός της πρωτογενούς δέσµης και ακτινοβολούνται απ’ ευθείας. Επίσης, λόγω του µεγαλύτερου προσδόκιµου ζωής των νεογνών σε σχέση µε οποιαδήποτε άλλη οµάδα ασθενών, υπάρχει μεγαλύτερη περίοδος της πιθανής εµφάνισης κακοήθειας εξ’ αιτίας της ακτινοβολίας. Ένα άλλο στοιχείο σχετικό με την συχνή απεικόνιση των νεογνών, κατά την παραμονή τους στην μονάδα, είναι ότι ο χειρισμός και η αλληλεπίδραση με το νεογνό θα πρέπει να ελαχιστοποιούνται. Τα πρόωρα νεογνά δέχονται ιατρική φροντίδα σε θερμοκοιτίδες, οι οποίες είναι σχεδιασμένες για να παρέχουν το βέλτιστο ελεγχόμενο μικροπεριβάλλον, ιδανικό για το μωρό, όπου οι ζωτικές λειτουργίες του μπορούν να παρακολουθούνται προσεκτικά συνεχώς. Κατά την ακτινογράφηση, στην τρέχουσα κλινική πρακτική, η κασέτα τοποθετείται κυρίως πάνω στο κρεβάτι, ακριβώς πίσω από το νεογνό. Ωστόσο, η ανάγκη για μετακίνηση και ανύψωση του νεογνού μπορεί να οδηγήσει σε υποθερμία, υποξία, βραδυκαρδία, εγκεφαλική αιμορραγία, καθώς και μεταφορά μολύνσεων και τυχαία εκτόπιση των κεντρικών γραμμών και καθετήρων. Οι σύγχρονες θερμοκοιτίδες είναι εφοδιασμένες με ένα μια υποδοχή/συρόμενο δίσκο απεικόνισης (imaging tray) κάτω από το κρεβάτι που διευκολύνει την τοποθέτηση της ακτινολογικής κασέτας με σκοπό την ελάχιστη ενόχληση του μωρού και μεταβολή των συνθηκών μέσα στην θερμοκοιτίδα. Για ακτινογραφίες που λαμβάνονται χρησιμοποιώντας το συρόμενο δίσκο απεικόνισης, λόγω της εξασθένησης που προκαλείται από το κρεβάτι, το στρώμα και τα άλλα υλικά που παρεμβαίνουν στην δέσμη, πιθανόν να απαιτείται αύξηση των παραμέτρων έκθεσης, με αποτέλεσμα το νεογνό να εκτεθεί σε υψηλότερη δόση. Το κρεβάτι συνήθως δεν είναι κατασκευασμένο από υλικά χαμηλής απορρόφησης, αλλά από ένα απλό πλαστικό υλικό, έτσι ώστε υπάρχουν ισχυρά επιχειρήματα που να υποστηρίζουν ότι η τοποθέτηση της κασέτας πίσω από το νεογνό είναι πιο συνεπής με την αρχή της βελτιστοποίησης. Η παρούσα μελέτη αποτελείται από τρία βασικά μέρη. Ο πρώτος στόχος της μελέτης ήταν να πραγματοποιηθεί μια έρευνα σχετικά με τον καθορισμό της δόσεων που σχετίζονται με ακτινογραφικές εξετάσεις θώρακος στην Μονάδα Εντατικής Θεραπείας Νεογνών στο Πανεπιστημιακό Νοσοκομείο της Πάτρας στην Ελλάδα, η σύγκριση των δόσεων αυτών με τα διεθνή διαγνωστικά επίπεδα αναφοράς και ανάπτυξη και η παρουσίαση ενός βελτιστοποιημένου ακτινογραφικού πρωτοκόλλου με χρήση ακτινολογικού φιλμ, ανάλογα με το σωματικό βάρος γέννησης του νεογνού, βασισμένη σε κλινικές εικόνες νεογνών. Δεδομένου ότι η ψηφιακή ακτινογράφηση είναι σήμερα η πλέον χρησιμοποιούμενη μορφή απεικόνισης σε πολλά κέντρα, η μελέτη αναπτύχθηκε περαιτέρω ώστε να συγκρίνει τις τεχνικές και τις παραμέτρους έκθεσης που εφαρμόζονται κλινικά στην μονάδα εντατικής θεραπείας νεογνών στο Royal Victoria Infirmary (RVI) στο Newcastle Upon Tyne, στο Ηνωμένο Βασίλειο. Επιπλέον, ερευνήθηκε η επίδραση της χρήσης του συρόμενου δίσκου απεικόνισης της θερμοκοιτίδας για την τοποθέτηση της κασέτας κατά τη ακτινογράφηση θώρακος, σε σχέση με τη δόση στη κασέτα, το δείκτη έκθεσης της ψηφιακής εικόνας, την ποιότητα της εικόνας και των επιπτώσεων από τη χρήση του δίσκου στο νεογνό. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε βασισμένη σε εικόνες από ανθρωπόμορφο ομοίωμα νεογνού με ψηφιακο ανιχνευτή (computed radiography-CR). Στο τρίτο μέρος μελετάται και επαναπροσδιορίζεται μια μεθοδολογία δοσιμέτρησης σε εξετάσεις CT, καθώς και η επίδραση των νέων παραγόντων ακτινοευαιθησίας των ιστών, όπως δημοσιεύθηκαν στην νέα έκθεση από τη Διεθνή Επιτροπή Ακτινοπροστασίας το 2007 (International Radiological Protection Board-ICRP), στην ενεργό δόση (effective dose- E) και στους συντελεστές μετατροπής της δόσης (effective dose per dose length product- EDLP). Αρχικά η μελέτη επικεντρώθηκε σε νεογνά, ωστόσο εφόσον οι συντελεστές μετατροπής δόσης εξαρτώνται από τις διαστάσεις του ασθενούς, θεωρήθηκε σκόπιμο να επεκταθεί και σε εξετάσεις παιδιών, συμπεριλαμβανομένων των ηλικιών 1, 5 και 10 ετών.Η μέθοδος και τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης μπορεί να παρέχουν ένα πρακτικό και αποτελεσματικό τρόπο στους ακτινολόγους και στους τεχνολόγους για την αποτελεσματική εκτίμηση της δόσης στην καθημερινή κλινική πρακτική. Αυτό μπορεί να συμβάλει στη βελτιστοποίηση των παραμέτρων έκθεσης και να βοηθήσει στον υπολογισμό της πιθανότητας εμφάνισης καρκίνου εξαιτίας της ακτινοβολίας για νεογνά και παιδιά διαφορετικών διαστάσεων, ενισχύοντας έτσι τα κριτήρια αιτιολόγησης της εξέτασης.

This work focuses on the evaluation of the feasibility to employ silicon (Si) nanowire based parallel arrays of Schottky-barrier field effect transistors (SB-FETs) as transducers for potentiometric biosensors and their overall performance as building blocks for novel functional electronics. Nanowire parallel arrays of SB-FETs were produced and electrically characterized during this work. Nominally undoped Si nanowires with mean diameter of 20nm were synthesized by chemical vapor deposition (CVD) driven bottom-up growth and subsequently transferred via a printing process to Si/SiO2 chip substrates. Thereby, dense parallel aligned nanowire arrays are created. After dry oxidation of the nanowires, standard photolithography and deposition methods are employed to contact several hundred nanowires with interdigitated Ni electrodes in parallel. A silicidation step is used to produce axially intruded Ni-silicide (metallic) phases with a very abrupt interface to the Si (semiconducting) segment. Acting as front gate dielectric, the chip surface is entirely covered by an Al2O3 layer. For sensor applications, this layer further serves as electrical isolation of the electrodes and protects them from corrosion in electrolytes. Fabricated devices are part of the SOI (Si on insulator) transistor family with top (front) and back gate and exhibit ambipolar rectifying behavior. The top gate exhibits omega geometry with a 20nm thin Al2O3 dielectric, the back gate planar geometry with a 400nm thick SiO2 dielectric. The influence of both gates on the charge transport is summarized in the statistical analysis of transfer and output characteristic for 7 different lengths (for each 20 devices) of the Si conduction channel. A nonlinear scaling of on-currents and transconductance with channel length is revealed. Off-currents are influenced from both p- and n-type conduction at the same time. Increasing lateral electric fields (LEF) lead to a decline of suppression capability of both p- and n-currents by a single gate. This is reflected in a deteriorated swing and higher off-current towards decreasing channel lengths (increasing LEF). However, by individual gating of Schottky junction and channel, p- and n-type currents can be controlled individually. Both charge carrier types, p and n, can be suppressed efficiently at the same time leading to low off-currents and high on/off current ratio for all investigated channel lengths. This is achieved by a combined top and back double gate architecture, for which the back gate controls the Schottky junction resistance. It is demonstrated that a fixed high Schottky junction serial resistance, severely impairs the transconductance. However, the transconductance can be significantly increased by lowering this resistance via the back gate, enhancing the transducer performance significantly. Al2O3 covered SB-FETs were employed as pH sensors to evaluate their performance and signal to noise ratio (SNR). Current modulation per pH was observed to be directly proportional to the transconductance. The transistor related signal to noise ratio (SNR) is thus proportional to the transconductance to current noise ratio. Device noise was characterized and found to limit the SNR already below the peak transconductance regime. Statistical analysis showed that the nanowire SB-FET transconductance and noise both scale proportional with the current. Therefore, the SNR was found to be independent on the nanowire channel lengths under investigation. The high process yield of nanowire SB-FET parallel array fabrication close to hundred percent enables this platform to be used for simple logic and biosensor elements. Because of the low fabrication temperatures needed, the foundation is laid to produce complementary logic with undoped Si on flexible substrates. For previously reported results, the presence of Schottky junctions severely impaired the transconductance, restricting the applicability of SB-FETs as transducers. This work shows, that an electric decoupling of the Schottky junction can reduce these restrictions, making SB-FETs feasible for sensor applications. / Diese Dissertation ist der Bewertung von Silizium (Si) Nanodraht basierten Parallelschaltungen von Schottky-Barrieren-Feld-Effekt-Transistoren (SB-FETs) als Wandler für potentiometrische Biosensoren und deren generelle Leistungsfähigkeit als Bauelement neuartiger funktioneller Elektronik gewidmet. In dieser Arbeit wurden Parallelschaltungen von Nanodraht SB-FETs hergestellt und elektrisch charakterisiert. Nominell undotierte Si Nanodrähte mit durchschnittlichem Durchmesser von 20nm wurden mittels chemischer Dampfphasenabscheidung (CVD) synthetisiert und anschließend durch einen Druckprozess auf ein Si/SiO2 Chip-Substrat transferiert. Damit wurden dicht gepackte, parallel ausgerichtete Nanodraht Schichten erzeugt. Nach Trockenoxidation der Nanodrähte wurden diese mit Standard Lithographie und Abscheidungsmethoden mit interdigitalen Nickel (Ni) Elektroden als Parallelschaltung kontaktiert. Durch einen Temperprozess bilden sich axial eindiffundierte metallische Ni-Silizid-Phasen, mit einer sehr abrupten Grenzfläche zum halbleitenden Si Segments des Nanodrahts. Die Chipoberfläche wird vollständig mit einer Al2O3-Schicht bedeckt, welche als Frontgate-Dielektrikum oder als elektrische Isolation und Korrosionsschutzschicht für Elektroden in Elektrolytlösungen im Falle der Sensoranwendungen dient. Die hier gezeigten Bauelemente sind Teil der SOI (Si on insulator) Transistoren-Familie mit Top- (Front) und Backgate und zeigen ein ambipolares Schaltverhalten. Die Topgates besitzen eine Omega-Geometrie mit 20nm dickem Al2O3 Dielektrikum, das Backgate eine planare Geometrie mit 400nm dickem SiO2 Dielektrikum. Der Einfluss beider Gates auf den Ladungstransport ist in einer statistischen Analyse der Transfer- und Output-Charaktersitiken für 7 unterschiedliche Si-Leitungskanallängen zusammengefasst. Eine nichtlineare Skalierung von Strom und Transkonduktanz mit Leitungskanallänge wurde aufgedeckt. Die Ströme im Aus-Zustand des Transistors sind durch das Vorhandensein gleichzeitiger p- als auch n-Typ Leitung bestimmt. Die Zunahme lateraler elektrischer Felder (LEF) führt zu einem Verlust des gleichzeitigen Ausschaltvermögens von p- und n-Strömen bei Ansteuerung mit einem einzelnen Gate. Dies äußert sich durch einen graduell verschlechterten Swing und höheren Strom im Aus-Zustand bei verringerter Leitungskanallänge (gleichbedeutend mit erhöhten LEF). Durch eine getrennte Ansteuerung von Schottky-Kontakt und Leitungskanal lassen sich p- and n-Leitung jedoch unabhängig voneinander kontrollieren. Beide Ladungsträgertypen können so simultan effizient unterdrückt werden, was zu einem geringen Strom im Aus-Zustand und einem hohen An/Aus- Stromverhältnis für alle untersuchten Kanallängen führt. Dies wird durch eine Gatearchitektur mit kombiniertem Top- und Backgate erreicht, bei der das Backgate den Ladungstransport durch den Schottky-Kontakt und dessen Serienwiderstand kontrolliert. Es wird gezeigt, dass ein konstant hoher Schottky-Kontakt bedingter Serienwiderstand die Transkonduktanz erheblich vermindert. Jedoch kann die Transkonduktanz im höchsten Maße durch eine Herabsetzung des Serienwiderstandes durch das Backgate gesteigert werden. Dies erhöht die Leistungsfähigkeit des SB-FET als Wandler deutlich. Al2O3 oberflächenbeschichtete SB-FETs wurden als pH-Sensoren erprobt, um deren Tauglichkeit und Signal-zu-Rausch-Verhältnis (SNR) zu evaluieren. Die Strommodulation pro pH-Wert konnte als direkt proportional zur Transkonduktanz bestätigt werden. Das Transistor bedingte SNR ist daher proportional zum Verhältnis von Transkonduktanz und Stromrauschen. Bei der Analyse des Transistorrauschens wurde festgestellt, dass dieses das SNR bereits bei einer niedrigeren Transkonduktanz als der maximal Möglichen limitiert. Eine statistische Auswertung zeigte, dass sowohl SB-FET Transkonduktanz als auch Stromrauschen proportional zu dem Transistorstrom skalieren. Somit ist deren Verhältnis unabhängig von der Nanodraht-Leitungskanallänge, im hier untersuchten Rahmen. Die geringe Ausschuss bei der Fabrikation der Nanodraht SB-FET-Parallelschaltungen ermöglicht eine Nutzung dieser Plattform für simple Logik und Biosensorelemente. Durch die geringen Prozesstemperaturen wurde die Grundlage geschaffen, komplementäre Logik mit undotiertem Si auf flexiblen Substraten zu fertigen. Vorangegangene Resultate zeigte eine verminderte Transkonduktanz durch die Präsenz von Schottky-Barrieren, was die Anwendbarkeit von SB-FETs als Wandler einschränkt. Diese Arbeit zeigt, dass eine elekrtische Entkopplung der Schottky-Kontakte zu einer Aufhebung dieser Beschränkung führen kann und somit den Einsatz von SB-FETs als praktikable Wandler für Sensoranwendungen zulässt.

Durant la dernière décade, les radars millimétriques en bande W (75 - 110 GHz) pour les applications civiles que ce soit dans le domaine de l'aide à la conduite ou de la sécurité. La maturité de ces systèmes et les exigences accrues en termes d'application, orientent actuellement les recherches vers l'insertion de fonctions permettant l'identification. Ainsi, des systèmes d'imagerie radar ont été développés, notamment à l'aide d'imagerie qualitative (SAR). Les premiers résultats sont très prometteurs, cependant, afin de reconstruire les propriétés électromagnétiques des objets, il faut travailler de manière quantitative. De nombreux travaux ont déjà été conduits en ondes centimétriques, mais aucun système d'imagerie quantitative n'existe, à notre connaissance, en gamme millimétrique. L'objectif du travail présenté dans ce manuscrit est de poser les bases d'un système d'imagerie quantitative en gamme millimétrique et de le comparer à l'imagerie radar de systèmes développés en collaboration avec l'Université d'Ulm (Allemagne). L'ensemble des résultats obtenus valide le processus développé pour d'imagerie quantitative. Les recherches doivent être poursuivies. D'une part le système de mesure doit évoluer vers un vrai système multi-incidences/multivues. D'autre part, le cas 2D-TE doit être implémenté afin de pouvoir traiter un objet 2D quelconque dans n'importe quelle polarisation. Enfin, les mesures à partir de systèmes radar réels doivent être poursuivies, en particulier pour rendre exploitables les mesures des coefficients de transmission. Ces dernières sont indispensables si l'on veut un jour appliquer les algorithmes d'inversion à des mesures issues de systèmes radar. / In the last decade, microwave and millimeter-wave systems have gained importance in civil and security applications. Due to an increasing maturity and availability of circuits and components, these systems are getting more compact while being less expensive. Furthermore, quantitative imaging has been conducted at lower frequencies using computational intensive inverse problem algorithms. Due to the ill-posed character of the inverse problem, these algorithms are, in general, very sensitive to noise: the key to their successful application to experimental data is the precision of the measurement system. Only a few research teams investigate systems for imaging in the W-band. In this manuscript such a system is presented, designed to provide scattered field data to quantitative reconstruction algorithms. This manuscript is divided into six chapters. Chapter 2 describes the theory to compute numerically the scattered fields of known objects. In Chapter 3, the W-band measurement setup in the anechoic chamber is shown. Preliminary measurement results are analyzed. Relying on the measurement results, the error sources are studied and corrected by post-processing. The final results are used for the qualitative reconstruction of all three targets of interest and to image quantitatively the small cylinder. The reconstructed images are compared in detail in Chapter 4. Close range imaging has been investigated using a vector analyzer and a radar system. This is described in Chapter 5, based on a future application, which is the detection of FOD on airport runways. The conclusion is addressed in Chapter 6 and some future investigations are discussed.