bluuebunny/crossref_metadata_2025 huggingface dataset:
Reference dosimetry for fast neutron and proton therapy
Authors: Jones D.T.L.
Published: August 2006

Fast neutrons and protons undergo fundamentally different interactions in tissue. The former interact with nuclei, while the latter, as in the case of photons, interact mainly with atomic electrons. Protons do, however, also undergo some nuclear reactions, the probability of which increases with proton energy. The determination of the reference absorbed dose in a patient for the two modalities is described. Two internationally accepted protocols have been formulated and have been published in ICRU reports. For both modalities the practical means for determining the reference absorbed dose in a patient involves the use of thimble ionization chambers calibrated in 60Co beams.
Medium energy neutron and proton nuclear data for therapy
Authors: Haight R.C.
Published: August 2006

The range and status of nuclear data on the interaction of medium-energy neutrons and protons with biomedical materials are discussed. Microscopic data (cross sections) include results of experimental measurements, indices and compilations of such data, and evaluated data. Experimental data, while usually available only in partial ranges of interest, are essential for validating and normalizing nuclear models used to produce comprehensive evaluated data libraries. Integral measurements of radiation transport such as depth-dose curves and of KERMA coefficients test the data and their application in transport calculations.
Model calculations and evaluation of nuclear data for medical radioisotope production
Authors: Shubin Yu. N.
Published: August 2006

A review of recent results on the model calculations and evaluations connected with the development of a reference charged particle cross section database for medical radioisotope production is presented. Nuclear reaction models and codes used in those investigations are briefly outlined, with examples of a few calculation results. The method of statistical optimization of experimental data, based on discrete optimization with rational functions (Pade approximation) is described, and the results of evaluations of excitation functions are presented.
A review of radiation dosimetry applications using the MCNP Monte Carlo code
Authors: Solberg T.D. , DeMarco J.J. , Chetty I.J. , Mesa A.V. , Cagnon C.H. , Li A.N. , Mather K.K. , Medin P.M. , Arellano A.R. , Smathers J.B.
Published: August 2006

The Monte Carlo code MCNP (Monte Carlo N-Particle) has a significant history dating to the early years of the Manhattan Project. More recently, MCNP has been used successfully to solve many problems in the field of medical physics. In radiotherapy applications MCNP has been used successfully to calculate the bremsstrahlung spectra from medical linear accelerators, for modeling the dose distributions around high dose rate brachytherapy sources, and for evaluating the dosimetric properties of new radioactive sources used in intravascular irradiation for prevention of restenosis following angioplasty. MCNP has also been used for radioimmunotherapy and boron neutron capture therapy applications. It has been used to predict fast neutron activation of shielding and biological materials. One area that holds tremendous clinical promise is that of radiotherapy treatment planning. In diagnostic applications, MCNP has been used to model X-ray computed tomography and positron emission tomography scanners, to compute the dose delivered from CT procedures, and to determine detector characteristics of nuclear medicine devices. MCNP has been used to determine particle fluxes around radiotherapy treatment devices and to perform shielding calculations in radiotherapy treatment rooms. This manuscript is intended to provide to the reader a comprehensive summary of medical physics applications of the MCNP code.
Berkelium and californium organometallic ions
Authors: Gibson John K. , Haire Richard G.
Published: August 2006

Organoberkelium and organocalifornium ions were produced for the first time by laser ablation of 249Bk2O_{3} and 249Cf2O_{3} dispersions in polyimide, followed by analysis with time-of flight mass spectrometry. The primary products formed were: BkCH3
+, BkC2
+, AnC2H+, AnCN+, AnC4H+, An(OH)(CN)+, AnOCN+, AnOH+, An(OH)2
+ and AnO+ (where An=Bk or Cf). Several of these complexes represent the first organoactindes in which Bk and Cf are directly bonded to carbon. The compositions and abundance distributions of the products are effectively evaluated in the context of a bonding model which requires one or two non-5f valence electrons at the An+ center for participation in direct An+-C bonding to form the monovalent or divalent complexes. Both Bk and Cf exhibit a propensity to form "monovalent" organoactinides in which the metal center forms a single σ-type bond to the organic moiety. Most earlier actinides form "divalent" complexes having two An+-C bonds. A few small oxide cluster ions, An
m
O
n

+ (m=2 or 3) were identified, demonstrating the feasibility of preparing clusters for the heavy actinides. The energetics underlying the present results are discussed with an emphasis on the evidently pivotal position of Bk in the actinide series.
Investigations on the interactions between plutonium and synthetic water-soluble polymers
Authors: Gerstmann U.C. , Lierse C. , Geckeler K.E.
Published: August 2006

The interactions between Pu(IV) and Pu(VI), respectively, and some synthetic water-soluble polymers were investigated by absorption spectroscopy and ultrafiltration. Depending on the type of polymer plutonium can be bound by different mechanisms. Poly(acrylic acid) binds Pu(IV) and Pu(VI) by stepwise complexation, which can be observed by absorption spectroscopy. Due to chelation, some of the formation constants are greater than those from corresponding complexes with low-molecular carboxylic acids. By poly(styrenesulfonic acid) and poly(vinylesulfonic acid), Pu(IV) is bound via counterion condensation. In nitrate and chloride media, anionic Pu(IV) complexes may be bound by quaternary ammonium polymers like poly(diallydimethylammonium chloride) and permethylated poly(ethyleneimine).
Influence of humic substances on the migration of237Np,238Pu and241Am in a weak loess aquifer
Authors: Chunli L. , Yuee Y. , Zhiming W. , Shushen Li , Zede G. , Bing Li , Ling J. , Hong J. , Ling W. , Dan L. , Zhongde Du
Published: August 2006

The influence of humic substances on the migration of radionuclides237Np,238Pu and241Am in a weak loess aquifer was investigated in situ with bisectional experimental columns. The experimental columns were constructed by connecting two undisturbed aquifer medium columns together, and inserted into the aquifer horizontally through holes pre-prepared in the wall of a vertical Experimental Shaft in an Underground Research Facility at the CIRP´s field test site. Quartz containing radionuclides3H,237Np,238Pu and241Am was introduced as point source and plane source at the central parts of the experimental columns, respectively. Outflow water of the experimental columns were collected and3H in the outflows were analyzed for calculating the water flow velocity in the experimental columns. When the experiment was completed, the experimental columns were dismounted and cut into slices and the activities of237Np,238Pu and241Am in the sliced samples were determined.

The water flow velocity in the point source experimental column and in the plane source experimental column was calculated as 1.15±0.05 cm/d and 1.06±0.05 cm/d, respectively. The concentration distribution of237Np,238Pu and241Am in the experimental columns indicate that, adjacent to the source, the concentration of each radionuclide is very large and decreases abruptly as the distance increases. In addition, some other high concentration regions/points were observed. This phenomenon may suggest that multiple species of these radionuclides with different mobility may exist in the in-situ aquifer condition. The calculated apparent distribution coefficients (Kd, ml/g) of the main specie of these radionuclides with and without additional humic substances are 8.90×101and 8.90×102for237Np, 1.93×102and 9.48×102for238Pu, 7.60×102and 9.79×102for241Am, respectively. These data suggest that the introduction of additional humic substances into the aquifer may enhance the mobility of237Np and238Pu, while it has no obvious influence on the migration of241Am.
Complexation studies with 90Y from a novel 90Sr-90Y generator
Authors: Venkatesh Meera , Pandey A.K. , Dhami P.S. , Kannan R. , Achuthan P.V. , Chitnis R.R. , Gopalakrishnan V. , Banerjee S. , Samuel G. , Pillai M.R.A. , Ramanujam A.
Published: August 2006

Some features of a novel 90Sr-90Y generator which employs supported liquid membrane (SLM) to separate carrier-free 90Y from 90Sr present in the high level waste of the spent fuel of reactor are described. After ascertaining the purity of 90Y particularly with respect to 90Sr breakthrough, its complexation was studied with a few oxo/aza donor ligands, such as DTPA, EDTMP, DOTA, TETA and a cyclic phosphonate, CTMP. These studies were primarily carried out to adjudge the quality of the 90Y obtained from a novel 90Sr-90Y generator and ascertain its usability for labelling biomolecules such as antibodies and peptides. The DOTA complexes are most stable at 37 C in human serum; they appear to be ideal bifunctional chelating agent for use in radioimmunotherapy with 90Y.
Measurement of the thermal neutron capture cross section and resonance integral of Am-241
Authors: Maidana N. L. , Dias M. S. , Koskinas M. F.
Published: August 2006

Measurements of the thermal neutron cross section and resonance integral for the reaction 241Am(n,γ) 241gAm have been performed at the IEA-R1 research reactor operating at 2 MW. A 4πβ-γ coincidence system applying the tracer technique has been used for measuring the activities. Irradiations with and without cadmium cover were performed and the neutron transmission through this cover was calculated by the Monte Carlo method. High resolution γ-ray spectrometry measurements were undertaken in order to check the consistency of the results and to measure activities of the neutron fluence monitor foils. Covariance analysis has been applied to all uncertainties involved. The thermal neutron cross section for 2200 m/s neutrons and the resonance integral resulted (602±9)b and (1665±91)b, respectively. These results are discussed and compared with previous measurements.
Imaging plate characteristics of positron emitters: 11C, 13N, 15O, 18F and 38K
Authors: Noguchi J. , Suzuki K.
Published: August 2006

Imaging Plate (IP) characteristics were evaluated using 5 positron emitters with different β+ energies: 11C, 13N, 15O, 18F and 38K. The IP sensitivity showed a wide dynamic range (17-170000 disintegrations/mm2), allowing extremely low radioactivities to be measured. The uniformity of sensitivity on each IP was ±2.63%∼±3.44%. Spatial resolution was dependent on the energy and tended to deteriorate when radionuclides with a higher energy were used; 330±24 µm for 18F (E
max (β+) 0.63 MeV) and 470±44 µm} for 38K (E
max(β+) 2.68 MeV), respectively. Self-absorption was also found to depend on the thickness of the slice and the β+ energy under the experimental conditions.
A spectroscopic study of the hydrolysis, colloid formation and solubility of Np(IV)
Authors: Neck Volker , Kim J. I. , Seidel B.S. , Marquardt Christian M. , Dardenne K. , Jensen M. P. , Hauser W.
Published: August 2006

The hydrolysis, colloid formation and solubility of Np(IV) are investigated in aqueous HClO4-NaClO4solutions (log [H+] = 0 to -2.5) by absorption spectroscopy in the wavelength range of 680-1000 nm. Applying Laser induced photoacoustic spectroscopy (LPAS) in the range of 680-760 nm, the study is extended to low Np(IV) concentrations of 10-6mol/l in DClO4-NaClO4-D2O solutions up to log [D+]=-3.3. Laser induced breakdown detection (LIBD) demonstrates the formation of Np(IV) colloids when the Np(IV) concentration exceeds the solubility of Np(OH)4(am) at given pH. The simultaneous decrease of the Np(IV) absorption bands at 723 and 960 nm cannot be ascribed to the formation of the mononuclear complex Np(OH)3+as assumed in the literature. It is found to be caused by polynucleation. In undersaturated Np(IV) solutions below 10-4mol/l, the position and intensity of the absorption maximum at 723 nm are practically insensitive to the pH change. In oversaturated solutions the absorption band decreases significantly. The spectroscopically determined pH-dependent equilibrium concentration of mononuclear Np(IV) species above freshly formed solid or colloidal Np(IV) particles indicates that Np(OH)22+is the predominant species in the pH range of 1.5-3. This finding is in agreement with the Np(IV) hydrolysis constants reported in the literature from a solvent extraction study with239Np(IV) trace concentrations. The solubility product of freshly formed Np(OH)4(am) particles is determined to be logK'sp= -54.4±0.4 in 0.1 M HClO4-NaClO4and logK°sp=-56.5±0.4 (converted toI=0 by applying the SIT).
Separation of strontium from yttrium nitrate solutions by solvent extraction with dicyclohexano-18-crown-6
Authors: Kuznetsov R.A. , Han H.S. , Park U.J. , Park S.J. , Pakhomov A.N.
Published: August 2006

The extraction of strontium and yttrium by a 0.2 M solution of dicyclohexano-18-crown-6 (DCH18C6) inn-octanol from nitric acid solutions as well as from solutions of yttrium nitrate in nitric acid was studied. Increasing the nitric acid concentration within the 0.1-7 M range and yttrium nitrate concentration within the 0.1-2 M range considerably improves strontium extraction, increasing its distribution ratio up to 40. Meanwhile, the yttrium distribution ratio at these conditions does not exceed 0.05. High separation efficiency of strontium and yttrium at a high yttrium nitrate concentration allows considering DCH18C6 as a promising extractant for the process of n.c.a.89Sr isolation from fast neutron irradiated yttrium targets.
Identification and characterization of sorbed lutetium species on 2-line ferrihydrite by sorption data modeling, TRLFS and EXAFS
Authors: Dardenne K. , Schäfer T. , Denecke Melissa A. , Rothe J. , Kim J. I.
Published: August 2006

The Lu(III) sorbed species onto synthetic hydrous ferric oxide (HFO), commonly called ferrihydrite, has been identified. Characterization of the synthetic 2-line HFO shows that its synthesis is reproducible. Potentiometric titration of freshly synthesized HFO, modeled using the constant capacity model (κ1=0.5 F/m2) in the FITEQL code, yields a specific surface area S
a of 360±35 m2/g (N2-BET), a site density N
d of 2.86 sites/nm2 (concentration of hydroxyl groups, N
s=1.71×10-3 mol sites/g HFO), and acidity constants pK
a1}int=6.37 and pK
a2}int=9.25.

Evaluation of chemical sorption data reveals the presence of two different Lu surface sorbed species, dependent on pH; a monodendate species forms at low pH and a polydentate species at pH>5. Satisfactory fits to the sorption data are obtained using a combination of monodentate and bidentate surface species. The combination of species is chosen, based on extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) results. The sorption constants obtained from these fits are pK
s=-1.89(±0.1) and pK
s=-1.69(±0.1) for the monodentate species ≡FeOLu(H2O)5
2+ for fits to the pH edge and to the isotherm at pH°5.9, respectively. A value of pK
s=3.69(±0.01) is found for the bidentate species ≡ Fe(O)2Lu(H2O)5
+ for both fits. EXAFS analysis of sorption samples prepared at 4.5<pH<8 shows that Lu is surrounded by a single first shell of 7±1 oxygen atoms, at a distance of (2.30±0.01) Â in all samples. A second coordination shell of Fe neighboring atoms at a distance of (3.38±0.01) Â is observed for sorption samples pH≥5.5. This distance is associated with the formation of a bidendate complex with bonding via edge sharing to iron octahedra. The samples prepared at pH<5.1 show no Fe shell, as expected for monodentate coordination. No evidence for surface precipitation and no noticeable difference between wet paste and dried powder samples is found.
Interaction of aerobic soil bacteria with plutonium(VI)
Authors: Panak P. , Nitsche Heino
Published: August 2006

We studied the interaction of Pu(VI) withPseudomonas stutzeriATCC 17588 andBacillus sphaericusATCC 14577, representatives of the main aerobic groups of soil bacteria present in the upper soil layers. The biosorption studies have shown that these soil bacteria accumulate high amounts of Pu(VI). The relative sorption efficiency toward Pu(VI) related to the amount of biomass used decreased with increasing biomass concentration due to increased agglomeration of the bacteria resulting in a decrease of the number of available complexing groups. Spores ofBacillus sphaericusshowed a higher biosorption than the vegetative cells at low biomass concentration which decreased significantly with increasing biomass concentration. At higher biomass concentrations (>0.7 g/L), the vegetative cells of both strains and the spores ofB. sphaericusshowed comparable sorption efficiencies. Investigations on the pH dependency of the biosorption and extraction studies with 0.01 M EDTA solution have shown that the biosorption of plutonium is a reversible process and the plutonium is bound by surface complexation. Optical absorption spectroscopy showed that one third of the initially present Pu(VI) was reduced to Pu(V) after 24 hours. Kinetic studies and solvent extraction to separate different oxidation states of Pu after contact with the biomass provided further information on the yield and the kinetics of the bacteria-mediated reduction. Long-term studies showed that also 16% of Pu(IV) was formed after one month. The slow kinetics of this process indicate that under our experimental conditions the Pu(IV) was not a produced by microbial reduction but seemed to be rather the result of the disproportionation of the formed Pu(V) or autoreduction of Pu(VI).
Radiotracer study of the electrophoretic behavior of Eu and its complexes with humic acid
Authors: Mizera J. , Dolansky J. , Benes P.
Published: August 2006

The interaction of Eu with purified/protonized Aldrich humic acid (HA) was studied by the free liquid/moving boundary electrophoresis used in combination with the radiotracer method. Introductory experiments were carried out to test electrophoretic behavior of Eu in HA-free solutions, and to determine mobility of Eu3+cation. To get the data for evaluation of parameters describing Eu binding to HA, titrations of HA (10 mg/L) with Eu were performed batchwise in the range 3.4×10-8-1.7-3M of Eu total concentration at pH 3, 4, 5 and 6, and 0.01 M ionic strength (NaClO4). In each batch, the degree of Eu complexation with HA was determined from152Eu electrophoretic mobilities in the cathodic direction. The experimental data were fitted with a discrete site model (Scatchard plot-like model) with two types of carboxylic sites. An additional information on the charge characteristics of the Eu-HA complexes has been obtained from the152Eu anodic mobilities.
Electroosmotic effects in the determination of ion mobilities of carrier-free radionuclides in free aqueous electrolyte solutions
Authors: Mauerhofer E. , Kling O. , Rösch Frank
Published: August 2006

A device for on-line electromigration studies of radio-elements in free electrolytes has been tested by measuring the absolute individual ion mobilities of no-carrier-added single charged anions [99mTc]TcO4
- and [18F]F- and differently charged cations [137Cs]Cs+, [57Co]Co2+ and [241Am]Am3+ in inert aqueous electrolytes at 298.1 K. The observed ion mobilities were found to be influenced by electroosmosis in the migration tube. A relation to correct this effect is proposed. In addition, it was shown that the effect of electroosmosis may be suppressed by chemical treatment of the surface of the migration tube.
Thermodynamics of dioxoneptunium(V) complexation by dicarboxylic acids
Authors: Jensen M. P. , Nash K. L.
Published: August 2006

The free energy and enthalpy changes associated with complexation of NpO2+by oxydiacetic acid, iminodiacetic acid, and malonic acid have been measured in 1 M NaClO4at 25 °C using spectrophotometric, potentiometric, and calorimetric titrations. Only 1:1 complexes were observed with the oxydiacetate and iminodiacetate dianions, while both 1:1 and 1:2 complexes were observed with the malonate dianion. The free energies indicate that all of the potential donor groups are bound to the neptunium center. The favorable complexation entropies are unusually large for the NpO2+-oxydiacetate complex, suggesting a unique interaction of the metal-ligand complex with the solvent molecules. Relationships between the free energies of complexation of UO22+and NpO2+and between the dicarboxylate complexation entropies of NpO2+and a variety of metal cations are developed and discussed.
Electrochemical and spectrophotometric investigations of neptunium in alkaline media
Authors: Gelis A.V. , Vanysek P. , Jensen M. P. , Nash K. L.
Published: August 2006

The results of electrochemical and spectrophotometric studies of neptunium in concentrated alkali ([OH-]tot=0.9 to 6.5 M) and mixed hydroxo-carbonate solutions are reported. Using cyclic voltammetry, we have demonstrated reversibility of the Np(VI)/(V) couple and quasi-reversibility of the Np(VII)/(VI) couple in basic solutions ([OH-]totabove 1.0 M), implying nearly constant coordination geometries for the predominant Np(V), Np(VI) and Np(VII) species in such media. For the first time, formation of Np(IV) hydroxide in alkaline solutions has been demonstrated using voltammetric methods. The formal redox potential of the Np(VI)/(V) couple in 1 M NaOH was determined to be 0.106±0.001 V/N.H.E. This value is different in NaOH and LiOH media, which we have interpreted to indicate a specific interaction between the lithium cation and a Np anionic species. At [CO32-]totgreater than 0.1 M in 1.8 M NaOH, the Np(VI)/(V) couple was found to be quasi-reversible while the Np(VII)/(VI) couple was irreversible. Formal redox potentials for Np in several alkaline solutions have been evaluated. These results are discussed in comparison with previously reported information.
Sorption behavior and coordination state of Eu(III) and Cm(III) in hydrochloric acid-methanol mixture/cation exchange resin system studied by time-resolved laser-induced fluorescence spectroscopy
Authors: Arisaka M. , Kimura T. , Suganuma H. , Yoshida Z.
Published: August 2006

A role of methanol on the enhancement of the sorption of M(III) [M=Eu, Cm] in HCl-CH3OH mixture/cation exchange resin system was investigated by comparing the distribution coefficient of M(III) with its coordination states both in the solution and the resin phases. The inner-sphere hydration number (NH2O) of M(III),i.e., the number of water molecules in the first coordination sphere, was determined by the measurement of the luminescence lifetime of M(III) using Time-Resolved Laser-induced Fluorescence Spectroscopy. From the results showing a decrease of NH2Owith an increase of methanol mole fraction (XCH3OH), it was found that the inner-sphere complexations of M(III) both with Cl-in the solution phase and with exchange group, SO3-, in the resin phase were promoted with an increase of XCH3OH. The variation of the coordination environment around Eu(III) estimated from the emission spectra was correlated well with the variation of the NH2O. It was concluded that the increase of the sorption is mainly resulted from the inner-sphere complexation of M(III) with SO3-in the resin phase.
Thermisch durchstimmbare monolithische Miniatur-Festkörperlaser für die interferometrische Messtechnik (Thermal Tunable Monolithic Miniature Solid State Lasers for Interferometric Measuring)
Authors: Bräuer T. , Salewski K.-D.
Published: August 2006

Die Änderung der Strahlungsfrequenz von monolithischen Miniatur-Festkörperlasern (MMFL) wird im einfachsten Fall durch Aufheizung und Abkühlung des Laserkristalls erreicht, was bei allen bis heute bekannten Strahlquellen dieser Art relativ geringe Durchstimmgeschwindigkeiten zur Folge hat. Aus diesem Grund ist die Abschätzung der maximal möglichen Durchstimmgeschwindigkeit, bei der ein stabiler Laserbetrieb gesichert bleibt, von besonderem Interesse. Theoretische Berechnungen und Simulationen ergeben einen Wert von ca. 300 GHz/s. Bei größeren Durchstimmgeschwindigkeiten muß mit starken Änderungen der Strahlungseigenschaften bis hin zum Aussetzen der Laseraktivität gerechnet werden. Ursache hierfür ist eine massive Beeinflussung der sog. thermischen Linse.

Auf der Grundlage der Analyse von thermischen Ersatzschaltbildern wurde eine Laserkonfiguration konzipiert, welche die Durchstimmgeschwindigkeit bekannter MMFL-Anordnungen weit übertrifft und das theoretisch abgeschätzte Maximum nahezu erreicht. Eine Vermessung der auf dieser Basis realisierten Laser-Labormuster zeigt, daß sie sich z.Z. in ihrer Frequenz linear über ein Intervall von 100 GHz mit einer Geschwindigkeit von 150 GHz/s durchstimmen lassen. Dabei bleibt die maximale Linearitätsabweichung unter 10% und die Modulation der Ausgangsleistung beträgt während eines gesamten Durchstimmzyklus ebenfalls nicht wesentlich mehr als 10%.

Angesichts der bekannten günstigen Eigenschaften von MMFLn, wie große Kohärenzlänge des Strahlungsfeldes, robuster technischer Aufbau, kostengünstige Fertigung usw., sollen die hier dargestellten Ergebnisse zur Förderung des Interesses an thermisch durchstimmbaren Miniatur-Festkörperlaser beitragen.
Eintauchtiefen in thermische Systeme (Depths of Immersion in Thermal Systems)
Authors: Klasmeier P.
Published: August 2006

Das Problem der Eintauchtiefen ensteht aus den Folgen von Wärmeableitung entlang dem Schutzrohr der Thermometer. Es wird festgestellt, daß die Temperatur am oberen Teil eines Thermometers eine andere ist als die des Teils, das im Medium eingetaucht ist, was zu falschen Messergebnissen führen kann. Die Mindesteintauchtiefe für präzise Messergebnisse kann über den Thermometerdurchmesser als eine Funktion des Aufbaus, des verwendeten Sensors, der gewünschten Anwendung und der gewünschten Messunsicherheit ermittelt werden. Somit ist es auch möglich, eine bessere Auswahl der Kalibriereinrichtung zu treffen.
Schnelles und hochauflösendes Laserradar mit Amplituden- und Laufzeitkompensation (Fast and High-Resolution Laser Radar Using Amplitude and Time-Delay Compensation)
Authors: Bourovoi I. , Höfler Heinrich
Published: August 2006

Für den Einsatz in der industriellen Entfernungsmessung, für scannende 3D-Messsysteme oder zur Geschwindigkeitsmessung werden vielfach Laserradargeräte eingesetzt. An diese Systeme steigen die Anforderungen hinsichtlich Messrate und Genauigkeit, weshalb hier ständig weiter entwickelt werden muss. In diesem Artikel wird zunächst eine Kenngröße definiert, mit der Laserradarsysteme hinsichtlich ihrer Messzeiteffizienz verglichen werden. Dabei wird deren Messgeschwindigkeit mit einem idealen Wert, der sich aus der Lichtlaufzeit ergibt, verglichen. Zusätzlich wird ein Pulslaserradar vorgestellt, das auf der Basis von Amplituden- und Laufzeit-kompensation des empfangenen Signals arbeitet. Im Vergleich zu herkömmlichen Laserradars ermöglicht das Gerät entweder eine zehnfach höhere Messrate, ohne dabei an Genauigkeit einzubüßen, oder bei gleicher Messrate eine verbesserte Genauigkeit.
Absolute Distanzmessung mit einem faseroptischen Interferometer (Absolute Distance Measurements with a Fiber Optic Interferometer)
Authors: Jennewein H. , Gottschling H. , Tschudi T.
Published: August 2006

Der Bedarf an optischen Verfahren, die eine absolute und extrem präzise Distanz-information bieten, wächst zunehmend. Es gibt eine Vielzahl von optischen Methoden, die die Bestimmung absoluter Distanzen bieten, aber nicht die erforderliche Genauigkeit im Bereich einiger Nanometer. Aufgrund der Tatsache, dass Interferometer die Phasenlage des verwendeten Lichtes bestimmen, bieten sie höchste Präzision, allerdings haben sie im Allgemeinen einen sehr kleinen Bereich, innerhalb dessen die Resultate eindeutig sind. Die Verwendung von synthetischen Wellenlängen ermöglicht es interferometrische Genauigkeit in Verbindung mit einer absoluten Distanzinformation zu erhalten. Der Einsatz von Glasfasertechnologie bietet zwei große Vorteile: Zum einen lässt sich hiermit ein Interferometer designen, dessen eigentlicher Sensor sehr klein und leicht zu justieren ist. Zum anderen können mit nur einem Basisgerät mehrere Sensoren gleichzeitig betrieben werden, um an verschiedenen Messstellen gleichzeitig Distanzinformationen aufzunehmen.
In-process-Charakterisierung von Oberflächen-Mikrotopographien mittels Specklekorrelations-Verfahren (In-process Characterization of Surface Microtopographies Using Speckle Correlation Methods)
Authors: Patzelt S. , Lehmann P. , Ciossek A. , Goch Gert
Published: August 2006

Die Messaufgabe der In-process-Charakterisierung von Rauheiten technischer Oberflächen ist nach wie vor unzureichend gelöst. Konventionelle, profilometrische Messverfahren ermöglichen bestenfalls eine In-situ-Bestimmung von Oberflächenrauheiten, d.h. am ruhenden Objekt. Im Gegensatz dazu besitzen Laserstreulichtverfahren die Möglichkeit des In-process-Einsatzes. Im vorliegenden Beitrag werden neue Ansätze parametrisch optischer Messverfahren zur Charakterisierung sehr glatter Oberflächen (Ra≤ 0,15 μm) sowie zur Beurteilung von Material-Ermüdungszuständen infolge zyklischer Beanspruchung vorgestellt.
Drehmomentsensor für Mikromotoren mit optoelektronischer Messeinrichtung (Torque Sensor for Micro Motors with Opto-Electronic Measuring Equipment)
Authors: Abraham G. , Matzner A. , Duffait R. , Wurmsdobler P.
Published: August 2006

In diesem Beitrag wird ein neuartiger Drehmomentsensor hoher Empfindlichkeit vorgestellt, der für Messungen an rotierenden Mikrosystemen entwickelt wurde. Die Verformung eines Torsionselements wird mit optoelektronischer Sensorik rückwirkungsfrei erfasst. Ein Applikationsbeispiel zeigt den Einsatz des Sensors in einem kompletten Testsystem für Mikromotoren und -antriebe.
Restflüssigkeitsdetektor für die Getränkeindustrie (Optical Detection of Residual Fluid in the Beverage Bottles)
Authors: Georgiadis C.
Published: August 2006

Hintergrund dieser Entwicklung ist die Forderung der Getränkeindustrie, jede Pfandflasche vor der Wiederbefüllung auf Rückstände der chemischen Reinigung zu kontrollieren. Ein Restflüssigkeitsstand unterhalb der Spezifikation beeinträchtigt nicht den Geschmack des Getränks und für die Gesundheit des Verbrauchers besteht keine Gefahr. Der Restflüssigkeitsdetektor muss einen Restflüssigkeitsstand von 0,5% des Gesamtvolumens einer Flasche sicher detektieren.
Dynamisches Vermessen von Robotern mit Inertialmesssystemen (Dynamic Measurement of Robots with Inertial Measurement Systems)
Authors: Alban Th. , Janocha Hartmut
Published: August 2006

Ständig sinkende Fertigungstoleranzen in der modernen Produktion bedingen den Einsatz immer präziserer Industrieroboter. Dadurch gewinnt auch die dynamische Kalibrierung von Robotern zunehmend an Bedeutung. Voraussetzung hierfür sind Möglichkeiten zur hochgenauen dynamischen Erfassung der Endeffektorbahnen von Robotern. Da die Messgenauigkeit der roboterinternen Aufnehmer gewissen Einschränkungen unterliegt, wird oft eine Vermessung des Roboters mit externen Messsystemen erforderlich. Im vorliegenden Beitrag wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem die zur dynamischen Roboterkalibrierung notwendigen Messungen mit einem Inertialmesssystem durchgeführt werden.
Charakterisierung von Beschichtungen durch thermoanalytische Verfahren (Review of Methods to Characterise Coatings by Thermal Analysis)
Authors: Kunze R.
Published: August 2006

In einem Überblick werden kurz die wichtigsten Verfahren der thermischen Analyse wie DDK, TG, TMA, DMA und TL sowie ihre Einsatzmöglichkeiten mit Beispielen für die Charakterisierung von Lacken und Beschichtungen vorgestellt.
Anwendungsmöglichkeiten der Thermografie in der Automobillackierung (Application fo Thermography in Automotive Painting Processes)
Authors: Burgmayer T.
Published: August 2006

Die Thermografie ist ein in Lackierbetrieben seit längerem bekanntes Verfahren zur berührungslosen und flächenhaften Messung und bildhaften Darstellung von Oberflächentemperaturen. Sie wird zur Bestimmung der Temperatur bei Trocknungsprozessen eingesetzt und kann helfen, Prozessfenster definiert einzustellen und zu überwachen.

Durch Messung des Wärmeabflusses einer künstlich angeregten Oberfläche können aufgrund der weiterentwickelten Technologien darüber hinaus tiefenprofilaufgelöst Materialeigenschaften gemessen werden, die sich auf die Temperaturleitfähigkeit auswirken. Auf diese Weise können Schichtdicke, Aushärtezustand und Korrosionsschutzwirkung bestimmt werden.
Besteinpassung von geometrischen Formelementen und Bohrbildern mit definierten Toleranzzonen (Best Fit of Geometrical Elements and Bore Pattern with Defined Tolerance Zones)
Authors: Lotze W.
Published: August 2006

Zur Auswertung von Koordinatenmessungen wird zunehmend die Besteinpassung nach dem Prinzip der minimalen Fehlerzone gefordert. Die Lösungsverfahren dafür sind bislang gegenüber der Gauß-Einpassung (Fehlerquadratminimum) nur sehr eingeschränkt verfügbar. Im Beitrag wird ein universelles Lösungsverfahren vorgeschlagen, das die Einpassung nach dem Prinzip der minimalen Zone proportional zur vorgegebenen Toleranz ermöglicht. Es erlaubt die Einpassung von geometrischen Elementen und von Freiformkurven und -flächen mit lokal unterschiedlicher Zonenbreite sowie die Einpassung von Bohrbildern mit unterschiedlicher Gestalt, Größe und Orientierung der Positions-Toleranzfelder gleichermaßen. Die Lösung erfolgt iterativ auf der Grundlage der linearisierten Regressionsgleichung sowie der linearen Optimierung mittels des verallgemeinerten Simplex-Algorithmus. Ein Beispiel für die Prüfung von Positionstoleranzen demonstriert den Lösungsansatz sowie den Charakter der Lösung.
Mikromechanischer Positionssensor (Micromechanical Scanning Device)
Authors: Manthey W. , Wolf K. , Ahl E. , Knöfler R. , Bertz A.
Published: August 2006

Vorgestellt wird ein neuartiges Sensor-Aktor-System zum praktisch messkraftlosen Antasten von Mikrostrukturen bei aktiver Zustellung. Durch die Auswertung atomarer Kräfte wird eine Wegauflösung im nm-Bereich realisiert. Aufgrund seiner geringen Abmessungen und der integrierten Aktor-/Sensorfunktion sind matrixförmige Sensoranordnungen hoher Packungsdichte möglich.
Laufzeit-Korrelationsverfahren zur schlupffreien Geschwindigkeitsmessung von Schienenfahrzeugen (Transit Time Correlation for Slip-Free Speed Measurement of Rail Vehicles)
Authors: Engelberg T.
Published: August 2006

Das Laufzeit-Korrelationsverfahren ermöglicht die schlupffreie Geschwindigkeitsmessung an Bord von Schienenfahrzeugen. Zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordnete Wirbelstrom-Sensoren detektieren berührungslos Inhomogenitäten im Bereich der Schiene. Mit einem Closed-Loop-Korrelator wird aus den Sensorsignalen die Geschwindigkeit des Zuges ermittelt. Die Sensoren erfassen vorwiegend die Schienenbefestigungen, die auf geraden Gleisabschnitten weitgehend äquidistant angeordnet sind. Die dabei resultierenden periodischen Sensorsignale erfordern eine Anpassung des Korrelationsverfahrens.
Verfolgung von Gussfehlern in einer digitalen Röntgenbildsequenz: Eine neue Methode zur Automatisierung der Qualitätskontrolle von Gussteilen (Flaw Tracking in a Sequence of Digital X-Ray Images: a New Method of Automated Quality Control of Castings)
Authors: Mery D. , Filbert Dieter
Published: August 2006

In der Automobilindustrie gibt es Leichtmetallgussteile, die als sicherheitsrelevant gelten. Die Qualitätskontrolle von Gussteilen erfolgt mit Hilfe der Röntgendurchleuchtungsprüfung. Ihre Aufgabe ist die Untersuchung auf Gussfehler, die sich im Innern des Teiles befinden und somit von Außen visuell nicht zu erfassen sind. Seit einigen Jahren werden Röntgenprüfanlagen mit Bildverarbeitung in der Automobilindustrie eingesetzt. Detektionsansätze schätzen ein Referenzbild aus jedem aufgenommenen Röntgenbild. Ein Gussfehler wird dann detektiert, wenn eine große Differenz zwischen Röntgenbild und Referenzbild auftritt. Diese Methoden sind von der Struktur des Teiles abhängig, d.h. für jedes Gussteil, das eine neue Struktur besitzt, müssen die Parameter des Ansatzes berechnet werden. In dieser Arbeit wird eine neuartige Methode zur automatischen Gussfehlererkennung vorgestellt: Eine Sequenz von Röntgenbildern wird aus verschiedenen Positionen des Teiles aufgenommen. In jedem Röntgenbild der Sequenz werden hypothetische Gussfehler gesucht. Es wird dann versucht, diese hypothetische Fehler in der Bildsequenz zu verfolgen. Diejenigen, die sich verfolgen lassen, werden als echte Gussfehler und die anderen als Fehldetektionen angenommen. Die potentielle Nutzung des neuen Verfahrens kann in der Erhöhung des Durchsatzes der automatischen Gussfehlererkennung liegen, wenn geprüft wird, ob sich mögliche Materialfehler in der Röntgenbildsequenz verfolgen lassen. Mit dieser Methode kann die Anzahl der Fehldetektionen stark reduziert werden. Die Methode hängt nicht von der Struktur des Gussteiles ab.
Verfahren zur Messung kleiner Kapazitäten mit hoher Auflösung (Methodes to Measure Small Capacitances with High Resolution)
Authors: Franz J.
Published: August 2006

Bei der Messung kleiner Kapazitäten muss häufig der Fehlereinfluss parasitärer Kapazitäten des Messobjektes unterdrückt werden. Auf verschiedenen Messprinzipien beruhende Schaltungen, mit denen diese Aufgabe gelöst wird, werden diskutiert. Sie unterscheiden sich in Messzeiten, Schaltungsaufwand und relevanten Fehlerursachen. Erreichte Messfehler und Messzeiten werden angegeben. An einem einfachen und aus EMV-Sicht sehr sicheren Verfahren wird über eine Fehlerdiskussion die schaltungstechnische Vereinfachung dieser Schaltung bei gleichzeitiger Verringerung des Fehlers aufgezeigt.
Wavelets: Eine praxisorientierte Einführung mit Beispielen, Teil 3
Authors: Best R.
Published: August 2006

Wavelets: An Introduction for Potential Users, Part 3
Modellbildung des Turbinenraddurchflussmessers (Modelling of the Turbine Flow Meter)
Authors: Shu W.-Q.
Published: August 2006

Turbinenraddurchflussmesser sind nicht-lineare Systeme erster Ordnung. Zur Beschreibung der dynamischen Eigenschaften eines Turbinenraddurchflussmessers sind zwei Parameter festzustellen, der statische und der dynamische Faktor. In der vorliegenden Arbeit wird das Verfahren zur Ermittlung des dynamischen Faktors vorgestellt.
Nanomessmaschine zur abbefehlerfreien Koordinatenmessung (Nano Measuring Machine for Zero Abbe Offset Coordinate-measuring)
Authors: Jäger E. , Manske E. , Hausotte T. , Büchner H.-J.
Published: August 2006

Am Institut für Prozessmess- und Sensortechnik wird eine Nanomessmaschine für die dreidimensionale Koordinatenmessung mit einem Messbereich von 25 mm x 25 mm x 5 mm und einer Auflösung von 1,24 nm entwickelt. Das Gerät schließt mit seiner Auflösung und seinem Messbereich eine Gerätelücke in der Koordinatenmesstechnik. Drei Miniaturplanspiegelinterferometer, ein Antastsensor und zwei Winkelsensoren werden so angeordnet, dass in allen drei Koordinatenachsen abbefehlerfreie Messungen möglich sind. Anwendungsgebiet der neuen Nanomessmaschine ist die Präzisionsvermessung von Kleinteilen und Mikrostrukturen.
Detection of Micronewton Forces in Tribology
Authors: Scherge M. , Ahmed S.I. , Mollenhauer O. , Spiller F.
Published: August 2006

The main field of activity of microtribology are Microelectromechanical Systems (MEMS). Those systems can be regarded as advanced film-based devices. Since the dimensions of a MEMS are in the range of micrometers to millimeters, due to low mass and contact area the interaction of the micro parts is confined to the adsorbate layers (mainly water). To achieve a good performance as well as a long lifetime it is necessary to control the adsorbate coverage of the micro parts. Besides the tools of surface science (XPS, HREELS, AES,...) a precise characterization of the adsorbate film with respect to mechanical properties (adhesion, friction, mechanically induced desorption) is required. Those needs are met with a new generation of test equipment comprising of sensors and actuators. Force sensing devices made of glass are introduced to measure ultra low deflections caused by the interaction of the micro parts via the adsorbate layer. The devices combine precisely etched glass structures (bending beams) with fiber optics.
Schwingungstechnische Modellierung mechanischer Baugruppen auf der Grundlage von Impedanzmessungen (Modeling Mechanical Vibrations by the Use of Impedance Measurements)
Authors: Seidel E.
Published: August 2006

Mechanische Modelle erleichtern die Berechnung komplizierter Strukturen. Anstelle des sehr einfachen Einmassenmodells ist mit einer Vierpolschaltung und einer Abschlussimpedanz eine genauere Abbildung der Verhältnisse möglich. Die komplizierte messtechnische Bestimmung der Vierpolparameter kann durch eine einfache Impedanzmessung ersetzt werden. Aus der Impedanzfunktion, angegeben als rationale Funktion, wird durch Kettenbruchentwicklung eine Vierpol-Ersatzschaltung bestimmt. Daraus sind die Vierpolparameter berechenbar. Der messtechnische Aufwand für die Messung wird durch einen höheren rechentechnischen Aufwand ersetzt. Das gewonnene Modell ermöglicht aber, das Frequenzverhalten des mechanischen Systems besser zu verstehen.
Verfahren zur Prognose der Wasserdampfkondensation an den Fensterflächen eines Kraftfahrzeuges (Prediction of Water Vapor Condensation on Automobile Windscreens)
Authors: Gühmann C. , Pahlke J.
Published: August 2006

In der Automobiltechnik hat die Vermeidung von Kondensatbildung an den Fensterflächen durch die Beeinträchtigung der Verkehrssicherheit eine besondere Bedeutung. Es wird ein Verfahren vorgestellt, mit dem die Prognose der Wasserdampfkondensation an den Fensterflächen eines Kraftfahrzeuges möglich ist. Ausgehend von den physikalischen Grundlagen wird ein Algorithmus vorgestellt, mit dem die Kondensationsneigung durch die fuzzy-basierte Schätzung der Scheibenoberflächentemperatur und durch die Messung der absoluten Feuchte bestimmt wird. Die zur Entwicklung und Umsetzung des Algorithmus notwendige KFZ-Messtechnik (IAV Drive-Recorder) und die praktischen Ergebnisse werden abschließend dargestellt.
Ermittlung der Unsicherheit von Prüfergebnissen – Beispiele aus der chemischen Analytik und der Materialprüfung an der BAM (Evaluating the Uncertainty of Test Results – Examples from Chemical Analysis and Materials Testing at BAM)
Authors: Daum W. , Hässelbarth W. , Noack S. , Subaric-Leitis Andreas
Published: August 2006

An der BAM wurde Anfang 1996 die GUM-konforme Ermittlung und Angabe der Unsicherheit quantitativer Prüfergebnisse eingeführt. Nach einem kurzen Überblick über die wesentlichen Schritte und die bisherigen Erfahrungen wird die Ermittlung der Unsicherheit an Beispielen aus zwei Schwerpunktsbereichen der Prüftätigkeit der BAM vorgestellt: atomspektrometrische Analyse anorganischer Materialien und mechanisch-technologische Werkstoffprüfung. Abschließend wird ein Ausblick auf die Ermittlung der Unsicherheit qualitativer Prüfergebnisse gegeben. Diese Arbeit ist ein ergänzender Beitrag zur Thematik des tm-Sonderheftes über GUM-konforme Auswertung von Messungen, das im Januar 2001 erschienen ist.
Online-Konzentrationsmessung in Flüssigkeiten auf Basis von Wärmetönung (On-line Concentration Measurement in Fluids Based on Heat Tonality)
Authors: Giebler Eckart , Hauser S. , Neumann K.-H.
Published: August 2006

In industriellen Prozessen sind oft die Konzentrationen unterschiedlichster Stoffe in Flüssigkeiten online zu messen. Sind die Stoffkonzentrationen nicht zu gering, kann deren Messung auf Basis von Wärmetönung erfolgen. Dabei wird der zu messende Stoff zur chemischen Reaktion gebracht und die freiwerdende Wärme ist ein Maß für dessen Konzentration. In diesem Beitrag werden die Grundlagen der kontinuierlichen Konzentrationsmessung auf Wärmetönungsbasis behandelt und es wird die Entwicklung eines Prozessmessgerätes vorgestellt, das auf diesem Prinzip beruht. Es werden die konstruktive Gestaltung eines solchen Messgerätes und Anwendungsaspekte des Messverfahrens diskutiert.
Hochgenaue Temperaturmessung mit Thermoelementen (High-precision Temperature Measurements with Thermo Couples)
Authors: Bönsch G. , Schuster H.-J. , Schödel R.
Published: August 2006

Ein Temperaturmesssystem wird beschrieben, mit dem Unsicherheiten < 1 mK erreicht werden. Mit einer Messbrücke (mit Pt-25-Fühler und Referenzwiderstand) wird die Temperatur eines Kupferblockes, der als Bezugspunkt dient, genau bestimmt. Die geringe Temperaturdifferenz zum Probekörper wird mit Thermoelementen gemessen. Das speziell hierfür entwickelte elektronische System, der Aufbau der Sensoren sowie die Kalibrierung des Thermoelement-Messsystems werden am Beispiel der Temperaturmessung an Endmaßen erläutert.
Einsatz von Thermoelementen zur kostengünstigen Erfassung von Temperaturprofilen an Walzenoberflächen (Use of Thermocouples for Cost-effective Measurement of Temperature Profiles on Roll Surfaces)
Authors: Himmel Jörg
Published: August 2006

Die steigenden Anforderungen der fertigenden Industrie an Halbzeuge wie Stahl- und Aluminiumblech führen zu großen Anstrengungen bei der Entwicklung neuer und Verbesserung alter Walztechniken. Einen wesentlichen Einfluss auf die erreichbaren Flächentoleranzen der Bleche hat neben der Walzenform die Temperaturverteilung an der Walzenoberfläche.
Komponenten zur strukturierten Beleuchtung und Belastungssteuerung von Mikrobauteilen (Components for Structured Illumination and Loading Control of MEMS)
Authors: Köpp N. , Liedtke B. , Meier W.
Published: August 2006

Mit dem Ziel einer flexiblen und objektangepassten flächenhaften Beleuchtung wurde ein frei programmierbarer LCD-Matrixmodulator entwickelt. Zur Messung von Materialeigenschaften unter thermischer Belastung wurden Systemkomponenten zur präzisen Temperaturregelung im Vakuum sowie zur Kleinsignalverstärkung implementiert.
Plasmaprozess-Technologie für mikromechanische Messobjekte (Plasma Process Technology for Micromechanic Measuring Structures)
Authors: Dehoff A. , Reetz M. , Wandel K. , Wolf R.
Published: August 2006

Zur Fabrikation mechanischer Mikrostrukturen (MEMS) werden plasmatechnologische Verfahren mit Erfolg eingesetzt. Am Beispiel der Herstellung von Mikrobalken als Messobjekte für ein optisches 3D-Inspektionssystem werden Verfahren zum anisotropen Ätzen von Silizium, zur Deposition von Niedertemperatur-Silizium-Nitrid und zur Erzeugung von holografischen Gittern mittels Ionenstrahlätzen vorgestellt.
Ein Messsystem zur Bestimmung von Materialkennwerten an Mikrokomponenten auf Basis der Digitalen Holografie (A Measurement System for the Determination of Material Properties of Microcomponents on the Basis of Digital Holography)
Authors: Osten Wolfgang , Seebacher S. , Baumbach Th. , Jüptner Werner
Published: August 2006

In diesem Beitrag wird ein neuartiges Messsystem auf Basis der Digitalen Holografie vorgestellt, das zielgerichtet für die Bestimmung von Materialkennwerten an Mikrokomponenten entwickelt wurde. Auf der Grundlage einer kombinierten interferometrischen Form- und Verformungsmessung werden exemplarisch die Poissonzahl, das E-Moduls und der thermische Ausdehnungskoeffizient an Mikrobalken ermittelt.
Komponenten und Systeme für die 3D-Messung von Mikrostrukturen (Components and Systems for the 3D-Measurement of Microstructures)
Authors: Faßler R. , Gussek P.
Published: August 2006

Der Beitrag stellt neue Komponenten (Zwei-Wellenlängen-Laser für die Holografie, Strukturprojektor für Streifenprojektionsverfahren) und Systeme (Streifenprojektionsverfahren mit einheitlicher Maßstabsverkörperung) vor.