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Der Frequenzbereich der Terahertzwellen liegt im elektromagnetischen Spektrum zwischen den Mikrowellen und dem infraroten Licht – also etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Terahertz (THz). Der VDI-Statusreport „Terahertzsysteme und Anwendungen“ stellt die unterschiedlichen Konzepte für Terahertzsysteme vor und zeigt Anwendungsbeispiele, bei denen die Terahertztechnik erfolgreich eingesetzt wird. Umfangreiche Literaturangaben ermöglichen eine intensivere Beschäftigung mit allen Themen des VDI-Statusreports.
Die chemische Industrie steht derzeit, wie viele andere Industriebereiche, vor den Herausforderungen einer Digitalisierung der Produktion. Sie ist der Schlüssel für die Flexibilisierung von Prozessen und Anlagen, für die Verkürzung von Produkteinführungszeiten sowie für den Zuschnitt der Produktion auf wechselnde Nachfrage und kürzere Produktlebenszyklen. Die Messtechnik und Sensorik spielt neben der intelligenten Datenverarbeitung eine Schlüsselrolle für die Digitalisierung. Flexiblere Anlagen benötigen Sensorik zur Überwachung des Anlagenzustandes, zur Früherkennung nicht bestimmungsgemäßer Betriebszustände sowie für eine bedarfsgerechte Wartung. Da die Entwicklung neuer und verbesserter Messtechnik und Sensorik grundlegend aus verschiedenen Richtungen gedacht werden muss, haben sich Akteure aus verschiedenen Branchen zusammengetan und dieses Positionspapier erstellt. Es basiert auf einer grundlegenden Analyse des Ist-Stands sowie des Bedarfs der Industrie, die unter anderem auf einem eigens dafür durchgeführten Workshop mit Sensorentwicklern, Anlagenherstellern sowie Anlagenbetreibern am 18. Juni 2019 bei der DECHEMA in Frankfurt a. M. diskutiert wurden. Diese Aktivitäten wurden maßgeblich von der Initiative Wanted Technologies der ProcessNet sowie dem AMA Verband für Sensorik und Messtechnik e.V. initiiert.
Die nicht ionisierende elektromagnetische Strahlung im Bereich von Terahertz-Frequenzen ermöglicht berührungslose und zerstörungsfreie Mess- und Prüftechnik in zahlreichen Bereichen. Nach ersten Anwendungen in der Astronomie und der Atmosphärenforschung wurden in letzter Zeit Anwendungsfelder in der Sicherheitstechnik, der Medizintechnik, der Nachrichtentechnik und der zerstörungsfreien Prozess- und Qualitätskontrolle erschlossen. Dielektrische Materialien wie Kunststoffe und Keramiken können von Terahertz-Wellen durchdrungen werden. Das ermöglicht Untersuchungen des Objektinneren ohne spezielle Schutzmaßnahmen, wie sie z.B. beim Röntgen notwendig sind. Die Richtlinie erleichtert die Verständigung zwischen Nutzern, Herstellern und dem Vertrieb von Terahertz-Systemen. In der Richtlinie werden bekannte Einsatzgebiete sowie die eingesetzten Verfahren und Funktionsprinzipien aufgeführt, um den Leser bei der Auswahlentscheidung zu unterstützen. Nach einer kurzen Einführung in die physikalischen Grundlagen und Hinweisen zur elektromagnetischen Verträglichkeit, zum Strahlenschutz und zur regulierten Frequenzvergabe werden die verschiedenen Geräteklassen von Terahertz-Systemen ausführlich vorgestellt. Die Richtlinie gibt Hinweise zur messtechnischen Charakterisierung von Terahertz-Wellen. Einsatzgebiete von Terahertz-Systemen, wie die zerstörungsfreie Prüfung, die Dicken- und Abstandsmessung, die Tomografie und die chemische Analytik, werden mit ihren spezifischen Eigenschaften im Detail beschrieben. Umfangreiche Literaturverweise vereinfachen eine vertiefte Beschäftigung mit den Themen der Richtlinie. Eine tabellarische Übersicht mit einer Zusammenfassung, welche Terahertz-Systeme für welche Anwendungsfelder eingesetzt werden können, vervollständigt die Richtlinie.
Diese Richtlinie definiert Kenngrößen und Messverfahren, um Terahertzsysteme für die Zeitbereichsspektroskopie (TDS)zu spezifizieren. So können Hersteller ihre Systeme übereinstimmend beschreiben und Anwender einfach Systeme vergleichen. Systeme für die Terahertz-Zeitbereichsspektroskopie sind aktive Systeme und nutzen verschiedene Techniken sowohl zur Erzeugung als auch zur zeitaufgelösten Messung von breitbandigen Terahertzimpulsen. Die dazugehörigen Terahertzspektren und -Phasen werden nach einer zeitlichen Abtastung über eine Fourier-Transformation berechnet. In dieser Richtlinie wird ein Überblick über die Funktionsweisen von Zeitbereichsspektrometern gegeben, die eingesetzten Messverfahren näher erläutert sowie die benötigten Begriffe und Kenngrößen definiert. Die Richtlinie konzentriert sich dabei auf Systeme, die auf sogenannten Abtastmessverfahren (Sampling-Messverfahren) basieren.
Vergleichsversuche zur Laboratoriumsprüfung der pilzwidrigen Wirksamkeit von Holzschutzmitteln
(1966)
Die Verwendung offener Standards bietet eine Vielzahl von Möglichkeiten, gerade im Bereich des Datenaustausches, Datenlagerung, aber auch der Interoperabilität. GML und CityGML sind hervorragende Beispiele für die Beschreibung von Realweltobjekten mittels eines offenen Standards wohingegen SensorML dazu dient, Messungen, Sensoren und Messplattformen zu beschreiben. Die Verwendung solcher Standards eröffnet dem Nutzer nicht nur die Möglichkeiten der Verwendung einer gemeinsamen standardisierten Sprache, sondern auch die Nutzung von offenen Servicestandards, wie Web Feature Service (WFS), Web Map Service (WMS) oder von Sensor Observation Services (SOS).
Die Kombination von Geodaten- und Sensorstandards in einer Dienste- und Servicearchitektur geht über bisherige am Markt existierende Lösungen hinaus und schafft eine neuartige Plattform für die Bauwerksüberwachung, die weit mehr als ein simples Datenhaltungsmodell darstellt. Die in diesem Beitrag vorgestellte Plattform ermöglicht eine direkte Integration von Sensordaten sowie deren Bereitstellung durch eine offene Standardsprache. Dabei sind alle Zwischenschritte jederzeit über eine offene Diensteschnittstelle adressierbar und können so verschiedenen Akteuren zur Verfügung gestellt werden. Das große Potential und der Mehrwert eines derartigen Informationssystems liegt vor allem in der permanenten Verfüg-barkeit von Mess- und Objektdaten und einer damit verbundenen integrierten Analyse der Sensormessdaten in Kombination mit einem Finite-Elemente-Modell (FEM), basierend auf den Objektdaten. Die automatische Ableitung eines FE-Modells aus dem 3D-Bauwerks-modell, die Visualisierung der FEM-Simulationsergebnisse anhand des Bauwerksmodells, die Bereitstellung von Messrohdaten und Sensorinformationen zu jedem Messzeitpunkt machen die Plattform zu einem universell einsetzbaren Werkzeug im Bereich der Bauwerksüberwachung. In diesem Beitrag werden die einzelnen Bausteine, die verwendeten Standards und die Interaktion der einzelnen Komponenten zu einem Gesamtsystem vorgestellt.
The design and operation of an observational study on the profiles of volatile organic compounds (VOC) in the breath of 37 lung cancer patients and 23 healthy controls of similar age is outlined. The necessity to quantify each VOC considered as potential disease marker on basis of individual calibration is elaborated and the quality control measures required to maintain reproducibility in breath sampling and subsequent instrumental trace VOC analysis using SPME-GC-MS over a study period of 14 months are described. 24 VOC were quantified on basis of their previously suggested potential as cancer markers. The breath concentration levels of aromatic compounds was expectedly increased in smokers while lung cancer patients displayed significantly increased levels of oxygenated VOC such as aldehydes, 2-butanone and 1-butanol. Though sets of selected oxygenated VOC displayed sensitivities and specificities between 80 and 90% using linear discriminant analysis with leave-one-out cross validation the effective selectivity of the breath VOC approach with regard to cancer detection is clearly limited. Results were discussed against the background of the literature on volatile cancer marker investigations and the prospects to link increased VOC levels in patients’ breath with approaches to employ sniffer dogs. Experiences from this study and the literature suggest that the current state of breath VOC based discrimination between cancer patients and healthy controls is hardly improvable. Observational studies tend to observe significant differences mostly in levels of certain oxygenated VOC but without resolution required for practical application. Any step towards practicable exploitation of VOC profile differences for illness detection would have to solve current restrictions set by the low and variable VOC concentrations. Further challenges are the technical complexity of studies involving breath sampling and possibly the limited capability of current analytical procedures to detect instable marker candidates.
Wie viele Forschergruppen, haben auch wir uns das langfristige Ziel gesetzt, einen Beitrag bei der Beantwortung der Frage zu leisten, was Hunde riechen, wenn sie Krebs erschnüffeln.
Dabei sollen die Hunde nicht nur anzeigen, ob eine Atemluftprobe positiv oder negativ ist, sondern sie sollen auch aktiv eingebunden werden in den systematischen Suchprozess nach detektierbaren Biomarkern. So ist geplant, dass mittels eines präparativen Fraktionssammlers definierte Schnitte des Gaschromatogramms einzeln oder in möglichen Kombinationen auf das Adsorbervlies gebracht werden, um im Hundetraining eingesetzt zu werden. In analoger Weise könnte auch mit spezifischen Kandidatensubstanzen verfahren werden.