In dieser Arbeit wurden die Möglichkeiten und Grenzen für Zirkulardichroismus-Messungen mit Synchrotronstrahlung untersucht. Dazu wurde ein Messaufbau für Zirkulardichroismus-Messungen an zwei Strahlrohren am Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung eingesetzt, die für Messungen im Bereich des ultravioletten Lichts geeignet sind. Eigenschaften der Strahlrohre und des Messaufbau wurden in einigen wichtigen Punkten mit kommerziellen Zirkulardichroismus-Spektrometern verglichen. Der Schwerpunkt lag auf der Ausdehnung des zugänglichen Wellenlängenbereichs unterhalb von 180 nm zur Untersuchung des Zirkulardichroismus von Proteinen in diesem Bereich. In diesem Bereich ist es nicht nur die Lichtquelle sondern vor allem die Absorption des Lichts durch Wasser, die den Messbereich bei der Messung biologischer Proben in wässriger Lösung einschränkt. Es wurden Bedingungen gefunden, unter denen der Messbereich auf etwa 160 nm, in einigen Fällen bis auf 130 nm ausgedehnt werden konnte. Dazu musste die Pfadlänge deutlich reduziert werden und verschieden Probenküvetten wurden getestet. Der Einfluss der dabei auftretenden Spannungsdoppelbrechung in den Probenküvetten auf das Messsignal konnte mit einem alternativen Messaufbau deutlich reduziert werden. Systematische Fehler im Messsignal und auftretende Strahlenschäden begrenzen jedoch die Zuverlässigkeit der gemessenen Spektren. Bei Proteinfilmen schränkt die Absorption von Wasser den Messbereich kaum ein. Es wurden jedoch meist deutliche Unterschiede zwischen den Spektren von Proteinfilmen und den Spektren von Proteinen in wässriger Lösung festgestellt. Solange diese Unterschiede nicht minimiert werden können, stellen Proteinfilme keine praktikable Alternative zu Messungen in wässriger Lösung dar. / The possibilities and limitations for synchrotron radiation circular dichroism measurements were investigated in this thesis. Therefore an experimental setup to measure circular dichroism was used at two beamlines at the “Berliner Elektronenspeicherring für Synchrotronstrahlung”(BESSY), which were suitable in the ultraviolet range of light. Properties of the beamlines and the experimental setup were compared to those of commercial circular dichroism spectrometer in some important points. The focus was on the extension of the accessible wavelength range below 180 nm, with the aim to investigate the circular dichroism of proteins in that range. It is not only the light source that limits measurements with aqueous solutions in that range, but mainly the absorption of the light by water. Conditions were found under which the wavelength range was extended to about 160 nm, in some cases even to 130 nm. To achieve this, a significant reduction of the pathlength was necessary. Several sample cells were tested for their usability. The effect of birefringence within the sample cells on the circular dichroism signal could be reduced strongly with an alternative experimental setup. However systematic errors in the circular dichroism signal and appearing radiation damage of the proteins limits the reliability of the measured spectra. By using protein films, the light absorption by water is not a problem anymore. However, significant differences between the circular dichroism spectra of protein films and proteins in aqueous solution occurred in most of the cases. Unless these differences can be eliminated, measuring protein films is not an alternative to measurements in aqueous solution.

The presented work reports on the solidification studies in two alloy systems: the niobium bearing γ-TiAl, relevant for the automotive and aero-engine applications, and aluminium rich Raney-Ni, precursor alloys for catalyses used in the chemical industry. The time-resolved observations of equilibrium liquid-solid phase transformations, as well as non-equilibrium solidification from the undercooled melt, are performed by combination of in situ structural studies using high-energy X-rays at a synchrotron source and the electromagnetic levitation technique. Containerless processing assured the contamination-free environment leading to high undercooling levels even at moderate cooling rates. For the critical part of the Ti-Al-Nb phase diagram an equilibrium involving the liquid phase is deduced from the phase transformations gathered on heating periods of levitation experiment. New experimental data on the partial liquidus and solidus surfaces are delivered as well as the information on the nature of the reactions along the univariant lines. These data provide a valuable contribution to the reassessment of the thermodynamic description. The primary phase selection as function of undercooling is studied in ternary Ti-Al-Nb alloys. The metastable formation of the cubic β phase within the primary solidification region of the hexagonal α phase is observed with increasing melt undercooling. Furthermore, the microstructure evolution of the β solidifying Ti-46Al-8Nb alloy discloses the transition to the thermal growth mode for ∆T>200−250 K, accompanied by complete solute trapping. Supplemented with the data on the solidification velocity determined as function of melt undercooling, this results are discussed within the local non-equilibrium model of the free dendrite growth. The in situ observations of the non-equilibrium solidification of the binary Al-Ni system give insight into multiple phase transformation sequence. The achieved undercooling levels up to 320 K for the aluminium alloys containing 18–31.5 at.% Ni did not alter the primary phase selection. However, during further cooling of L+Al3Ni2 semisolid samples the peritectic formation of a metastable decagonal quasicrystalline phase is observed providing a critical undercooling below the peritectic temperature of Al3Ni phase is reached. On further cooling the metastable phase subsequently transforms into the equilibrium Al3Ni. A similar solidification pathways are expected for the Raney-Ni alloys produced by gas atomisation, where the associated high cooling rates allowed to retain the metastable phase at room temperature.

In festen azobenzenhaltigen Polymeren wurde bei Bestrahlung mit blauem Licht ein makroskopischer Materialtransport beobachtet. Um die Dynamik der Gitterentstehung zu verfolgen, wurde am Speicherring für Synchrotronstrahlung ein Gitterschreibaufbau errichtet. Damit konnte erstmals in dieser Arbeit die Gitterbildungsgeschwindigkeit in-situ simultan mit Röntgen- und Lichtstreuung untersucht werden. Mit Hilfe einer speziellen Anpassung der Röntgenstreutheorie konnten sehr gute Übereinstimmungen von theoretischen Berechnungen mit den Messergebnissen erzielt werden. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass sich zeitgleich mit einem Oberflächengitter auch ein Dichtegitter entwickelt. Durch die Trennung beider Streuanteile ließ sich die Dynamik der Strukturentstehungen bestimmen. Des weiteren konnte erstmals mit Hilfe der Photoelektronenspektroskopie die molekulare Orientierung an der Oberfläche eines Oberflächengitters nachgewiesen werden. Die Bewegungsursache kann auf einen Impulsübertrag während der Isomerisierung zurückgeführt werden, während die Bewegungsrichtung durch den elektrischen Feldvektor festgelegt wird. Die Theorie der Gitterentstehung konnte verbessert werden. / Solid azobenzene containing polymers show a macroscopic material transport under illumination with blue light. A writing setup was constructed at a synchrotron beamline in order to investigate the dynamics of the grating formation. With this setup it was possible to record the grating velocity for the first time simultaneously with x-ray and laser light scattering. <br /> A very good consistency could be achieved between the experiments and a suitable accomodation of the x-ray scattering theory. The theory reveals, that a density grating develops simultaneously with a surface grating. By separation of both parts the dynamics was determined for the density and the surface grating.<br /> The molecular ordering was determined at the surface with photoelectron spectroscopy. A momentum transfer could be identified as the source of the movement while the electric field defines the direction of the movement. The theory of the grating formation was improved.

The presented work reports on the solidification studies in two alloy systems: the niobium bearing γ-TiAl, relevant for the automotive and aero-engine applications, and aluminium rich Raney-Ni, precursor alloys for catalyses used in the chemical industry. The time-resolved observations of equilibrium liquid-solid phase transformations, as well as non-equilibrium solidification from the undercooled melt, are performed by combination of in situ structural studies using high-energy X-rays at a synchrotron source and the electromagnetic levitation technique. Containerless processing assured the contamination-free environment leading to high undercooling levels even at moderate cooling rates. For the critical part of the Ti-Al-Nb phase diagram an equilibrium involving the liquid phase is deduced from the phase transformations gathered on heating periods of levitation experiment. New experimental data on the partial liquidus and solidus surfaces are delivered as well as the information on the nature of the reactions along the univariant lines. These data provide a valuable contribution to the reassessment of the thermodynamic description. The primary phase selection as function of undercooling is studied in ternary Ti-Al-Nb alloys. The metastable formation of the cubic β phase within the primary solidification region of the hexagonal α phase is observed with increasing melt undercooling. Furthermore, the microstructure evolution of the β solidifying Ti-46Al-8Nb alloy discloses the transition to the thermal growth mode for ∆T>200−250 K, accompanied by complete solute trapping. Supplemented with the data on the solidification velocity determined as function of melt undercooling, this results are discussed within the local non-equilibrium model of the free dendrite growth. The in situ observations of the non-equilibrium solidification of the binary Al-Ni system give insight into multiple phase transformation sequence. The achieved undercooling levels up to 320 K for the aluminium alloys containing 18–31.5 at.% Ni did not alter the primary phase selection. However, during further cooling of L+Al3Ni2 semisolid samples the peritectic formation of a metastable decagonal quasicrystalline phase is observed providing a critical undercooling below the peritectic temperature of Al3Ni phase is reached. On further cooling the metastable phase subsequently transforms into the equilibrium Al3Ni. A similar solidification pathways are expected for the Raney-Ni alloys produced by gas atomisation, where the associated high cooling rates allowed to retain the metastable phase at room temperature.

Darmstadt, Techn. Universiẗat, Diss., 2008. / Dateien im PDF-Format.

Röntgenmikroskopie ist in den vergangenen Jahren zu einer leistungsfähigen und vielseitigen bildgebenden Methode in vielen Bereiche der Wissenschaft geworden, mit der opake Medien bei hoher räumlicher Auflösung untersucht werden können. Es bleibt jedoch eine Herausforderung, geeignete Röntgenlinsen herzustellen, wie z.B. Frsenlesche Zonenplatten oder refraktive Linsen. In einem alternativen Ansatz linsenloser Abbildung wird die Probe mit kohärenter Röntgenstrahlung beleuchtet. Die Probeninformation wird dann aus dem aufgenommenen Streubild durch numerische, iterative Algorithmen rekonstruiert. In dieser Arbeit wird zunächst die Grundlage von linsenloser holographischer Abbildung mit Röntgenwellenleitern erläutert und zu einem Konzept der Röntgeninterferometrie mit Wellenleitern erweitert. Die spezifische Instrumentierung, die erforderlich war für Demonstrationsexperimente mit Röntgenwellenleitern zur holographischen Abbildung, wird erklärt und die erzielten Ergebnisse präsentiert. Basierend auf diesen Ergebnissen der Demonstrationsexperimente wurde ein Instrument zur holographischen Abbildung mit Röntgenwellenleitern entwickelt und aufgebaut. Die Spezifikationen und Eigenschaften des Kirckpatrick-Beaz Spiegelsystems und anderen mechanischen und optischen Komponenten werden beschrieben und experimentell charakterisiert, zusammen mit dem Steuerungssystem und verschiedenen verfügbaren Detektoren. Erste Ergebnisse belegen die hohe Abbildungsqualität des vorgestellten Instruments.

Die vorliegende Arbeit behandelt die radiometrische Nutzung von Wellenlängenschiebern an Elektronenspeicherringen. Die grundsätzlichen Aspekte der Radiometrie, der technischen Voraussetzungen und des Einflusses von Wellenlängenschiebern auf den Speicherring werden am Beispiel eines bei BESSY installierten Gerätes aufgezeigt. Ein Großteil der Rechnungen wurden mit dem Programm WAVE durchgeführt, das im Rahmen der Arbeit entwickelt wurde. WAVE erlaubt die Berechnung der Synchrotronstrahlung von Wellenlängenschiebern mit einer relativen Unsicherheit von 1/100000. Maschinenphysikalische Eigenschaften eines Wellenlängenschiebers und eine Erzeugenden-Funktion für symplektische Tracking-Rechnungen können ebenfalls mit WAVE berechnet werden. Letztere wurden in den Tracking-Code BETA implementiert. Damit lassen sich die Einflüsse von Insertion Devices auf die dynamische Apertur und die Emittanz des Speicherringes untersuchen. Die Ergebnisse dieser Studien führten zum Konzept alternierender High- und Low-Beta-Sektionen, die den Betrieb supraleitender Insertion Devices bei BESSY-II ohne signifikante Störung der Speicherringoptik ermöglichen. Um auch die experimentelle Seite der Radiometrie an Wellenlängenschiebern zu untersuchen, wurde ein Programm auf der Basis des Monte-Carlo-Codes GEANT4 entwickelt. Es erlaubt die Simulation der radiometrischen Messung und der Absorptionseigenschaften des Detektors. Mit den entwickelten Programmen wurden erste radiometrische Messungen der PTB analysiert. Ein Vergleich zwischen Messungen und Rechnung zeigt eine zufriedenstellende Übereinstimmung mit Abweichungen von ca. fünf Prozent für Messungen im Energiebereich zwischen 40 keV und 120 keV hinter einem 1-mm-Kupferfilter. Eine bessere Übereinstimmung wurde im Bereich von 20 - 80 keV ohne Kupferfilter erzielt. In diesem Fall stimmen die gemessenen Daten im Rahmen der systematischen Unsicherheiten von zwei Prozent mit den Rechnungen überein. / Subject of this thesis are the operation of wave-length shifters at electron storage rings and their use in radiometry. The basic aspects of the radiometry, the technical requirements, the influence of wave-length shifters on the storage ring, and results of first measurements are presented for a device installed at BESSY. Most of the calculations are carried out by the program WAVE, which has been developed within this thesis. WAVE allows to calculate the synchrotron radiation spectra of wave-length shifters within an relative uncertainty of 1/100000. The properties of wave-length shifters in terms of accelerator physics as well as a generating function for symplectic tracking calculations can also be calculated by WAVE. The later was implemented in the tracking code BETA to investigate the influence of insertion devices on the dynamic aperture and emittance of the storage ring. These studies led to the concept of alternating low- and high-beta-sections at BESSY-II, which allow to operate superconducting insertion devices without a significant distortion of the magnetic optics. To investigate the experimentel aspects of the radiometry at wave-length shifters, a program based on the Monte-Carlo-code GEANT4 has been developed. It allows to simulate the radiometrical measurements and the absorption properties of detektors. With the developed codes first radiometrical measurements by the PTB have been analysed. A comparision of measurements and calculations show a reasonable agreement with deviations of about five percent in the spectral range of 40 - 60 keV behind a 1-mm-Cu filter. A better agreement was found between 20 keV and 80 keV without Cu filter. In this case the measured data agreed within a systematic uncertainty of two percent with the results of the calculations.

Inhalt dieser Arbeit ist die Design-Studie für einen kompakten Niederenergie-Elektronenspeicherring für die Radiometrie. Im Ring sollen Elektronen mit Energien im Bereich von 200 MeV bis 600 MeV gespeichert werden können, wobei die Emittanz möglichst klein und die Strahllebensdauer über den gesamten Energiebereich bei einem Strom von 100 mA mindestens eine Stunde sein sollten.Diese Vorgaben wurden in Abstimmung mit einem der potentiellen Hauptnutzer, der Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), festgelegt und sollen den Speicherring zu einer optimalen Synchrotronstrahlungsquelle für die Radiometrie im ultravioletten und vakuumultravioletten Spektralbereich mit Photonenenergien zwischen etwa 5 eV und 200 eV machen. Im Rahmen dieser Arbeit werden die aus physikalischer Sicht wichtigsten Teilsysteme eines Speicherringes konzeptioniert: Magnetoptik, Hochfrequenz-, Vakuum-, Diagnose- und Injektionssystem sowie die Magnetauslegung. Außerdem werden die zu erwartenden Synchrotronstrahlungsspektren berechnet. Der entworfene Speicherring hat einen Umfang von 34.2 m und besteht aus zwei "Triple Bend Achromat"-Bögen, die durch gerade Strecken miteinander verbunden sind. In eine dieser geraden Strecken kann ein maximal 5.6 m langes "Insertion Device" eingebaut werden, die andere ist durch die Injektionselemente und das Hochfrequenz-Cavity belegt. Insgesamt können mit dem Design des hier vorgestellten Speicherringes alle gestellten Anforderungen erfüllt werden: die natürliche Emittanz ist vergleichsweise niedrig und liegt bei günstigen linearen und nichtlinearen Eigenschaften der Magnetoptik nah an ihrem minimal möglichen Wert. Mit der gewählten Auslegung von Magnetoptik, Hochfrequenz- und Vakuumsystem beträgt die Strahllebensdauer mit einem Speicherringstrom von 100 mA bei niedrigen Elektronenenergien zwischen (200...300)MeV etwas über eine Stunde und steigt auf mehr als sechs Stunden bei der Maximalenergie von 600 MeV. Die Strahllebensdauer übertrifft damit im gesamten Energiebereich die Vorgabe. / The subject of this work is the preparation of a design study for a compact low energy electron storage ring for radiometry in the ultraviolet and vacuum ultraviolet spectral range. Electrons with energies between 200 MeV and 600 MeV are to be stored. A small natural emittance is desired and the lifetime of a stored electron beam of 100 mA should not be less than one hour in the considered energy range. These major guidelines have been fixed in cooperation with one of the potential main users, the Physikalisch Technische Bundesanstalt (PTB), to optimize the storage ring for radiometric applications in the ultraviolet and vacuum ultraviolet spectral range with photon energies from approximately 5 eV to 200 eV. In this work the physical layout for the most important subsystems is given: magnet optics, rf-, vacuum-, diagnostic and injection system as well as the main magnet design. Additionally the expected synchrotron radiation spectra are calculated. The storage ring has a circumference of 34.2 m and consists of two Triple Bend Achromat cells, connected by two long straight sections. In one of these straight sections a 5.6 m long insertion device can be build in. The other one is occupied by the injection elements and the rf-cavity. All aspired guidelines are feasible with the presented storage ring design: the natural emittance is comparably small and with good linear and nonlinear optical properties close to its minimum value. With the presented solution (magnet optics, rf- and vacuum-system) the electron beam lifetime with 100 mA ring current is slightly above one hour at energies between (200...300) MeV and increases to more than 6 hours at the maximum energy of 600 MeV. Thus beam lifetime exceeds the guidelines at all energies.

Gesunder humaner Knochen unterliegt einem permanenten Umbau, um sich den mechanischen Anforderungen anzupassen, Mikrofrakturen zu reparieren und das Mineraliengleichgewicht zu erhalten. Dieser Umbauprozess wird durch Osteoblasten- und Osteoklastenaktivität realisiert, den knochenbildenden bzw. knochenresorbierenden Zellen. Gesteuert wird dieser Prozess durch Osteozyten, dessen Netzwerk mechanosensorische Fähigkeiten zugesprochen werden. Bisphosphonate (BP), hemmen die Osteoklastenaktivität und erhöhen somit die Knochenumsatzzeit. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden morphologische Eigenschaften der Osteozyten-Lakunen (OL) in humanem Knochen mittels Synchrotron-µCT untersucht. Dabei wurden sowohl gesunde als auch mit BP behandelte Spender verglichen. Anschließend haben wir Synchrotron-Nano-CT in Kombination mit Phasenkontrast angewandt, um unsere Untersuchungen auf die Morphologie des lakuno-kanalikulären Netzwerkes (LKN) und die Gewebeeigenschaften in der Umgebung des LKN auszuweiten. Wir nahmen an, dass der sekundäre Mineralisierungsprozess mittels eines Diffusionsprozesses durch die Grenzfläche der extrazellulären Flüssigkeit im LKN stattfindet, was zu Gradienten der Massendichte in der Umgebung des LKN führen sollte. Unsere Untersuchungen haben gezeigt, dass sowohl in der Umgebung der OL als auch der Kanäle Massendichtegradienten existieren. Daraus schließen wir, dass der Mineralienaustausch zwischen der extrazellulären Flüssigkeit und der mineralisierten Matrix an der gesamten Oberfläche des LKN stattfindet. Wir schätzten, dass die Kapazität, unter Berücksichtigung des gesamten LKN, Mineralien auszutauschen etwa eine Größenordnung höher ist, gegenüber der Annahme, dass der Austausch lediglich an den Grenzflächen der OL stattfindet. Zukünftige Studien sollten nicht nur die peri-LKN Gewebeeigenschaften während der sekundären Mineralisierung untersuchen, sondern auch Schwankungen der Mineralienkonzentration bei hohen Kalziumanforderungen des Körpers berücksichtigen. / Under healthy conditions human bone undergoes permanent remodeling to adjust to mechanical demands, to repair micro-cracks and to maintain mineral homeostasis. This process of remodeling is performed by osteoblasts and osteoclasts: bone-forming and bone-resorbing cells. The activity of osteoclasts and osteoblasts is triggered by osteocytes, the most frequently occurring type of bone cell, via mechanosensation processes. Bisphosphonates (BP) prescribed during treatment for osteoporosis or bone metastasis inhibit osteoclast activity and thus decrease the bone turnover. In this work, the distribution and morphology of osteocyte lacunae of human cortical jaw bone was investigated in 3D, and a comparison between healthy and BP-treated donors was performed using synchrotron radiation (SR) µCT. In a second approach, we used SR nano-CT with phase contrast to investigate the morphology of the canalicular network and the bone tissue properties in the vicinity of the lacuna-canalicular network of human jaw bone, originating from both healthy subjects and patients treated with BPs. We hypothesized that secondary mineralization takes place via a diffusion process through the fluid-matrix interface at both the lacunar and the canalicular surfaces. This should result in mass density gradients with respect to the distance to the pore boundary. Such mass density gradients were indeed observed at both lacunar and canalicular interfaces. We concluded that mineral exchange between extracellular fluid and mineralized matrix occurs at all bone surfaces, including the canaliculi. Our data suggested that the capacity of the pore network to exchange mineral with the bone matrix would increase by one order of magnitude if the canalicular surface is taken into account. However, more studies should be performed, targeting not only the changes of tissue properties during secondary mineralization, but also during fluctuations of mineral concentration in periods of high mineral demand.

Das Ziel dieser Dissertation ist das Schließen der radiometrischen Lücke zwischen der klassischen Radiometrie und der Radiometrie im Bereich weniger und einzelner Photonen. In dieser Arbeit wurden dazu zwei wesentliche Themen bearbeitet. Erstens, die Charakterisierung und Validierung eines neuen radiometrischen Detektorprimärnormals für den Wellenlängenbereich von 400 nm bis 800 nm basierend auf Silizium-Photodioden. Dieses neuartige Primärnormal kann sowohl in der Radiometrie im Bereich weniger Photonen als auch in der klassischen Radiometrie eingesetzt werden, der sogenannte “Predictable Quantum Efficient Detector” (PQED). Der PQED wurde im Rahmen dieser Arbeit charakterisiert und experimentell validiert. Für die Validierung war es nötig, die relativen Unsicherheiten der klassischen Radiometrie und insbesondere der Kryoradiometrie, deutlich zu verringern. Mit der Inbetriebnahme eines neuen Kryoradiometers wurde das Ziel, in den Unsicherheitsbereich von ca. 10E−5 vorzudringen, erreicht. Zweitens, es wurde eine Kalibriermethode für Einzelphotonendetektoren eingesetzt, rückgeführt auf das internationale Einheitensystem, die auf den einzigartigen Eigenschaften von Synchrotronstrahlung basiert. Diese Methode kann benutzt werden um sowohl Freistrahl- als auch fasergekoppelte Einzelphotonendetektoren bei praktisch jeder gewünschten Wellenlänge zu kalibrieren und erreicht im Moment die weltweit geringsten Messunsicherheiten. Mit dem neuen Kryoradiometer, dem PQED und dem auf Synchrotronstrahlung basierenden Kalibrierverfahren sind die erreichbaren Messunsicherheiten in der Radiometrie im Bereich von wenigen Photonen bis zu Strahlungsleistungen im Milliwattbereich deutlich reduziert worden. / This thesis addresses the bridging of the radiometric gap in the transition from classical radiometry to the few and single photon radiometry. In this context, two main tasks were emphasised. First: A new radiometric primary detector standard for wavelengths between 400 nm and 800 nm, suitable for classical and few photon radiometry, the so-called “Predictable Quantum Efficient Detector” (PQED) was characterised and validated. For the validation of the PQED, the relative uncertainties achievable in classical radiometry and, in particular, with cryogenic radiometers had to be reduced to a level of 10E−5 with the commissioning of a new cryogenic radiometer facility. Second: A calibration method for single photon detectors in the visible and NIR has been used which is based on the unique properties of synchrotron radiation. This calibration method allows radiometric single photon detector calibrations with the lowest uncertainties reported so far. This method can be used to calibrate free space and fibre-coupled single photon detectors traceable to the international system of units at practically every desired optical wavelength. With the new cryogenic radiometer, the PQED, and the calibration method based on synchrotron radiation, the uncertainties in radiometry have been significantly reduced in the range from milliwatts of radiant power down to attowatts corresponding to a few photons per second.