We present channel length and stream order for possible fluvial channels present in Cassini Synthetic Aperture Radar (SAR) data from Ta to T19. These features are present at most latitudes observed, with the bulk of the channels located in near-equatorial latitudes. Many of them are also organized into four branching channel networks, three of third order and one of fourth order, similar to river systems on Earth and Mars. These networks appear well integrated, with few streams that are not incorporated into the higher order branches. The median channel length for all channels on Titan is 29 km, with the longest channels all being incorporated into the channel networks. Estimates of channel width and depth of 1 km and 100m respectively result in a channel volume of 1012 m3 which, when extrapolated to the entire surface of Titan results in 1013 m3 of sediment.

Saturn’s largest moon Titan (2575 km radius) is the second largest in the Solar system. Titan is the only known moon with a fully developed nitrogen-rich atmosphere with ionosphere extending to ~2000 km altitude, hosting complex organic chemistry. One of the main scientific interests of Titan’s atmosphere and ionosphere is the striking similarity to current theories of those of Earth ~3.5 billion years ago. The Cassini spacecraft has been in orbit around Saturn since 2004 and carries a wide range of instruments for investigating Titan’s ionosphere, among them the Langmuir probe, a “space weather station”, manufactured and operated by the Swedish Institute of Space Physics, Uppsala. This thesis reviews the first half of the PhD project on the production of pre-biotic molecules in the atmosphere of Titan and early Earth, focusing on the ion densities and dynamics in Titan’s ionosphere derived from the in-situ measurements by the Cassini Langmuir probe. One of the main results is the detection of significant, up to ~2300 cm-3, charge densities of heavy (up to ~13000 amu) negative ions in Titan’s ionosphere below 1400 km altitude. On the nightside of the ionosphere at altitudes below 1200 km, the heavy negative ion charge densities are comparable to the positive ion densities and are in fact the main negative charge carrier, making this region of the ionosphere exhibit properties of dusty plasma. The overall trend is the exponential increasing of the negative ion charge densities towards lower altitudes. Another important result is the detection of ion drifts that between 880-1100 km altitudes in Titan’s ionosphere translate to neutral winds of 0.5-5.5 km/s. Ion drifts define three regions by altitude, the top layer (above ~1600 km altitude) where the ions are frozen into the background magnetic field, the dynamo region (1100 – 1600 km altitudes) where the ions are drifting in partly opposing directions due to ion-neutral collisions in the presence of the magnetic and electric fields and the bottom layer (below 1100 km altitude) of the ionosphere, where the ions are coupled to neutrals by collisions.

Zugl.: Zürich, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Universiẗat, Diss., 2002--Kiel.

The diploma thesis focuses on analysis of mechanism of chip formation during machining of titan alloys. Application of titan alloys in metal-working and engineering industry is currently very significant topic. The mechanism of titan chip formation is dissimilar to steel and its foundation plays an important role in optimization of cutting process.

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HCN is an important constituent in Titan's upper atmosphere, serving as the main coolant in the local energy budget. In this study, we derive the HCN abundance at the altitude range of 960-1400 km, combining the Ion-Neutral Mass Spectrometer data acquired during a large number of Cassini flybys with Titan. Typically, the HCN abundance declines modestly with increasing altitude and flattens to a near constant level above 1200 km. The data reveal a tendency for dayside depletion of HCN, which is clearly visible below 1000 km but weakens with increasing altitude. Despite the absence of convincing anti-correlation between HCN volume mixing ratio and neutral temperature, we argue that the variability in HCN abundance makes an important contribution to the large temperature variability observed in Titan's upper atmosphere.

Die Notwendigkeit einer operativen Versorgung von Glenoidrandfrakturen des Typs I nach Ideberg bzw. knöcherner Bankartfrakturen wird in der Literatur kontrovers diskutiert. Implantat bedingte Langzeitversager und Spätkomplikationen nach operativer Behandlung stehen im Gegensatz zu wiederholten Rezidivluxationen und Deformierungen der Glenoidoberfläche mit der Gefahr von Spätarthrosen nach konservativer Therapie. In einer retrospektiven klinischen Studie wurden 32 Patienten, darunter neun Frauen (26,5%) und 25 Männer (73,5%), mit einem Durchschnittsalter von 39,7 Jahren (16-77) nach einem mittleren Zeitraum von 42 Monaten (8-121) radiologisch und klinisch im Constant- (CS) und Rowe-Score (RS) sowie mittels Simple-Shoulder-Test nachuntersucht. Sämtliche Patienten berichteten über ein initial traumatisches Luxationsereignis mit nachfolgenden Rezidivluxationen unterschiedlicher Häufigkeit. Die Indikation für die operative Versorgung mittels kanülierter Titanschrauben nach Resch umfasste große, dislozierte Glenoidrandfrakturen mit einer Beteiligung von mindestens 15% des Gelenkflächendurchmessers. Neben der Darstellung der Gesamtergebnisse im Kollektiv wurden mehrere Gruppen unterschieden: eine Untergruppe ohne schwerwiegende Begleitverletzungen (RM-(teil)-Ruptur oder Tuberculum majus-Fraktur, n=16, Gruppe 1A) und eine Untergruppe, bei welcher diese Begleitverletzungen vorlagen (n=16, Gruppe 1B). Eine weitere Unterscheidung erfolgte hinsichtlich des Lebensalters zum Zeitpunkt der Operation: Alter < 40 Jahre (n=19, Gruppe 2A) und Alter > 40 Jahre (n=13, Gruppe 2B). In keinem Fall traten Komplikationen durch die eingebrachten Schrauben auf. In einem Fall war eine Osteolyse des Fragmentes ohne Einfluss auf das funktionelle Ergebnis zu beobachten. Reluxationen oder erneute Operationen waren im gesamten Kollektiv nicht zu verzeichnen. Sämtliche Patienten konnten wieder zu ihrer ursprünglichen Arbeitstätigkeit zurückkehren und äußerten sich zufrieden mit dem Operationsergebnis. Die Score-Mittelwerte im Gesamtkollektiv zeigten mit 82 Punkten (CS) und mit 85 Punkten (RS) gute, mit 92,3% (korrigierter CS) sogar sehr gute Ergebnisse, obwohl diese Werte immer noch signifikant unter denen der nicht operierten Gegenseite lagen. Die Begleitverletzungen wirkten sich unter Berücksichtigung des höheren Lebensalters in Gruppe 1B gegenüber Gruppe 1A (44 Jahre vs. 36 Jahre) signifikant auf das funktionelle Ergebnis aus: diejenigen Patienten, welche eine Rotatorenmanschetten-Läsion oder eine Fraktur des Tuberculum maius aufwiesen, zeigten im Rowe-Score sowie im Simple-Shoulder-Test signifikant niedrigere und im Constant-Score tendenziell niedrigere Werte als diejenigen ohne die genannten Begleitverletzungen. Auch die angenommene Korrelation von Lebensalter und funktionellem Ergebnis konnte für das vorliegende Patientengut bestätigt werden. Das jüngere Teilkollektiv wies in Rowe-Score, Constant-Score und Simple-Shoulder-Test signifikant höhere Durchschnittswerte auf als das ältere. Ein direkter Zusammenhang zwischen dem Lebensalter und der Häufigkeit bestimmter Begleitverletzungen wird angenommen, kann aber anhand des vorliegenden Patientenkollektives statistisch nicht bestätigt werden. Glenoidrandfrakturen treten insbesondere nach Schulterluxationen im mittleren Lebensalter auf und sind häufig mit schwerwiegenden Begleitverletzungen assoziiert. Die Versorgung mittels kanülierter Minischrauben nach Resch erwies sich in unseren Augen als komplikationsarmes Verfahren mit guten bis sehr guten mittelfristigen Ergebnissen und stellt somit eine Erfolg versprechende Therapieoption dar. / The necessity of operative treatment of glenoid fractures type Ideberg I ist discussed controversially in literature. In our retrospective clinical study we were able to include 32 patients with this kind of fracture comprising at least 15% of the glenoids diameter after an initial traumatic luxation of the shoulder. All of them went through an operation at König-Ludwig-Haus Würzburg, to refix the glenoid fragment at its former place by at least one titanium screw. The average age at the time of operation was 39.7 years, the medium follow-up came to 42 month. Besides physical examination we used the scores of Constant and Rowe as well as the Simple-Shoulder-Test and x-ray to evaluate the outcome of our method. Postoperatively, there was no case of repeated luxation, second operation or complication by the titanium screws. The average scores were rated as good, although containing significantly less points than the contralateral side. One case of fragment osteolysis could be demonstrated, without affecting the clinical result so far. After showing the general results we compared the results of the subgroups with and without concomitant affections of the rotator cuff which significantly favoured the subgroup without concomitant affections. A second subdivision regarding the age at operation showed significantly better results of the younger group (under 40 years). We could not prove any straight connection between age and certain concomitant affections. In this study, the operative treatment of glenoid fractures by titanium screws showed good results and few complications and should be considered as an therapeutic option.

Ziel der vorliegenden Arbeit war die Funktionalisierung von Titanoberflächen mit dem Glycosaminoglycan Heparin, um bei Kontakt des Werkstoffs mit Blut die Gerinnungskaskade nicht auszulösen und das Material für Stents (Gefäßstützen) im arteriellen System einsetzbar zu machen. Für die Modifizierungen wurden als Modell der oxidierten Titanoberfläche sowohl oxidierte cp-Titanplättchen als auch TiO2-Pulver verwendet. Heparin kam zum Einsatz, da es sowohl die Hämostase (Blutgerinnung) als auch die Proliferation (Überwucherung) mit glatten Muskelzellen unterdrückt und somit eine Restenose (Wiederverengung) des in die verengte Arterie eingebrachten Stents verhindert. Die kovalente Immobilisierung des Wirkstoffs erfolgte über bifunktionale Spacer (Haftvermittlermoleküle). Spacer waren 3-(Trimethoxysilyl)-propylamin (APMS), N-(2-Aminoethyl)-3-aminopropyltrimethoxysilan (Diamino-APMS) und N1-[3-(Trimethoxysilyl)-propyl]diethylen¬triamin (Triamino-APMS). Der qualitative und quantitative Nachweis der Funktionalisierung von TiO2 mit Haftvermittler bzw. Heparin erfolgte durch schwingungsspektroskopische Methoden, komplexometrische Farbreaktionen sowie der Bestimmung des Zetapotentials im Elektrolytkontakt. Durch die Anbindung von APMS, Di- und Triamino-APMS stieg das Zetapotential von ca. -26 mV auf positive Werte zwischen +41 und +45 mV. Ein Absinken des Zetapotentials belegte die erfolgreiche Anbindung von Heparin (Werte zwischen -39 und -37 mV) an die verschiedenen Haftvermittler, ebenso wie das Vorhandensein der symmetrischen SO3-Valenzschwingung bei 1040 cm-1. Der quantitative Nachweis der immobilisierten Aminogruppen über die Ninhydrinreaktion ergab für die TiO2-Pulver Werte zwischen 17-20 NH2/nm2, wobei die dichteste Funktionalisierung mit APMS und die niedrigste mit Triamino-APMS erzielt werden konnte. Alle Werte lagen im Bereich von Multilayern, da ein Monolayer aus ca. 2 3 NH2/nm2 besteht. Die immobilisierte Menge an Heparin war bei Verwendung von APMS am größten (53.3±3.6 ng/cm2) und bei Triamino-APMS am geringsten (32.1±5.7 ng/cm2). Die biologische Wirksamkeit des gebundenen Heparins wurde über das chromogene Substrat ChromozymTH® bestimmt und verblieb bei Anbindung an den Spacer mit der größten Moleküllänge (Triamino-APMS) mit ca. 70% am wirksamsten. Neben der kovalenten Anbindung des Wirkstoffs an Spacer zielte diese Arbeit auf die Entwicklung von organisch modifizierten, porösen SiO2-Wirkstoffdepots (P-MA-PS; Poly-methacryl¬oxy¬propylpolysilsesquioxane) für Heparin ab, die sowohl als Volumenwerkstoffe als auch zur Modifikation von Titan(dioxid)oberflächen anwendbar wären. Die Matrices wurden ausgehend von MAS (Methacryl¬oxypropyl¬trimethoxysilan) über den Sol-Gel Prozeß anorganisch und anschließend über photochemische Polymerisation zusätzlich organisch vernetzt. Die Quantifizierung des Polymerisationsgrads erfolgte über die Signalintensität der methacrylischen C=C-Doppelbindung bei 1635 cm-1 durch Integration einer Gauß-Funktion. Über den Polymerisationsgrad der organischen Matrix zwischen 0-71% konnte die Freisetzungskinetik von Heparin je nach therapeutischer Anforderung eingestellt werden. Es konnte gezeigt werden, daß hohe Wirkstoff-Beladungen und niedrige Polymerisationsgrade mit einer schnelleren Freisetzung des Heparins korrelierten, die aufgrund der Endlichkeit des Wirkstoffs im Depot einer Kinetik 1. Ordnung unterlag. Die kumulativ freigesetzten Wirkstoffmengen verhielten sich hierbei proportional zur Wurzel aus der Freisetzungszeit, was dem Higuchi-Modell zur Wirkstofffreisetzung aus porösen Matrices mit einem rein Diffusions-kontrollierten Mechanismus entsprach. Die durch Hydrolyse bedingte Degradation der anorganischen Matrix, die UV-VIS-spektroskopisch bei &#955; = 220 nm gemessen wurde, folgte einer Kinetik pseudo-0. Ordnung. Da das freigesetzte Heparin seine biologische Wirksamkeit beibehielt, sind P-MA-PS Matrices interessant für klinische Anwendungen, wie z.B. für die Beschichtung von Gefäßstützen, die im Blutkontakt stehen. / Aim of this work was the functionalization of titanium surfaces with the glycosaminoglycane heparin to improve the surface hemocompatibility for an application in the field of coronary stenting. Surface modification was performed using both TiO2 powder and titanium sheets as substrates imitating the (oxidized) surface of titanium implants. The substrates were modified with heparin to prevent side effects like blood coagulation and neointimal proliferation after implantation, which can both lead to restenosis of the acute artery closure. Surfaces can be modified either by covalent bonding of the drug to the metal by a silane spacer or by embedding the active agent into a polymer matrix for the controlled release over a certain period of time. Covalent attachment of heparin to titanium metal and TiO2 powder was carried out using the coupling agents 3-(Trimethoxysilyl)-propylamine (APMS), N-[3-(Trimethoxysilyl)-propyl]-ethylenediamine (Diamino-APMS) and N1-[3-(Trimethoxysilyl)-propyl]-diethylenetriamine (Triamino-APMS). Additionally, the influence of primary accomplished TiO2 films on the density of surface bound spacer was determined. Therefore, polished titanium substrates were covered with thin (< 2 µm) TiO2 layers by means of thermal/anodic oxidation, physical vapor deposition (PVD) or the sol-gel process and were then modified with the different spacer molecules, respectively. Aim was a correlation between the composition/topography of the TiO2 layers and the amount of bound spacer molecules. At this, two tendencies could be observed. Firstly, the density of surface bound spacer was generally highest for APMS (115-212 nmol/cm2) and lowest for Triamino-APMS (102-176 nmol/cm2), which was due to that smaller molecules underlie less intermolecular sterical hindrance onto surfaces. And secondly, on TiO2 surfaces with a higher roughness and therewith a higher specific surface area more spacer molecules could be immobilized (in the sequence: PVD > heat treated > anodized > sol-gel). The amount of surface bound coupling agent and heparin was quantified photometrically by the ninhydrin reaction and the toluidine-blue test. The biological potency of heparin was determined photometrically by the chromogenic substrate Chromozym TH and fibrinogen adsorption on the modified surfaces was investigated using the QCM-D (Quartz Crystal Microbalance with Dissipation Monitoring) technique. Zeta-potential measurements confirmed the successful coupling reaction; the zeta-potential of the unmodified anatase surface (approx. -26 mV) shifted into the positive range (> +40 mV) after silanisation. Binding of heparin resulted in a strongly negatively charged surface with zeta-potentials of approx. 39 mV. The successful heparinization could also be followed using RAMAN-spectroscopy by the occurrence of the peak at 1040 cm-1 (S=O vibration) caused by the drug. The amount of covalently attached primary amino groups on TiO2 powder was the highest for APMS (20 NH2/nm2) and decreased for Di- and Triamino-APMS (19 & 17 NH2/nm2). The hereby accomplished aminosilane layers were all in the range of multilayers since a monolayer is approx. 2 3 NH2/nm2. On the APMS spacer, the greatest amount of 53.3±3.6 ng/cm2 heparin was immobilized compared to Di- and Triamino-APMS (41.2±6.9 & 32.1±5.7 ng/cm2). The retaining biological activity of heparin was found to be the highest (70%) for the covalent attachment with Triamino-APMS as coupling agent due to the long chain of this spacer molecule and therefore the highest mobility of the drug. Moreover, this work aimed to investigate the use of an organically modified porous silica matrix (Poly(methacryloxypropyl)-poly(silsesquioxane); P-MA-PS) as a release system for heparin. The matrices were obtained from the precursor methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAS) via the sol-gel process under acidic conditions following photochemical polymerization and cross-linking of the organic matrix. Modulation of the polymerization degree of the organic matrix in the range 0-71% allowed to adjust the release kinetics of heparin according to therapeutic needs. It was demonstrated that higher drug loads and a decreasing polymerization degree resulted in a faster release profile of heparin, which followed a square root of time kinetic according to the Higuchi model. The hydrolytic degradation of the xerogel was found to follow a zero-order kinetic whereas the heparin concentration did not show an influence on the degradation rate of the anorganic matrix. Since the released heparin retained its biological activity, P-MA-PS matrices may be interesting for clinical application, for instance as coating on drug eluting coronary stents.

<p>This study is centered on assessment of the fatigue strength of titanium fusion welds for deep-water riser’s applications. Deep-water risers are subjected to significant fatigue loading.</p><p>Relevant fatigue data for titanium fusion welds are very scarce. Hence there is a need for fatigue data and life prediction models for such weldments.</p><p>The study has covered three topics: Fatigue testing, Fractography and defect assessment, and Fracture Mechanics modelling of fatigue crack growth.</p><p>Two series of welded grade of titanium consisting of 14 specimens in each series were fatigue tested under constant amplitude loading. Prior to fatigue testing, strain gauge measurements of some specimens was conducted to enable the definition of stress range in the fatigue assessment procedure. The results were compared with finite solid element analysis and related to fatigue stresses in a riser pipe wall.</p><p>Distribution and geometry of internal and surface defects both in the aswelded and in the post-welded machined conditions were assessed using fractography. This served as a tool to determine the fatigue initiation point in the welds.</p><p>Fracture mechanics was applied to model fatigue strength of titanium welds with initiation from weld defects. Two different stress intensity factor formulations for embedded eccentrically placed cracks were used for analysis of elliptical cracks with the major axis parallel and close to one of the free surface. The methods were combined to give a satisfactory model for crack growth analysis.</p><p>The model analyses crack growth of elliptical and semi-elliptical cracks in two directions, with updating of the crack geometry. Fatigue strength assessment was conducted using two crack growth models, the Paris-Erdogan relation with no threshold and the Donahue et al. relation with an implied threshold.</p><p>The model was validated against experimental data, with a discussion on the choice of crack growth model.</p>