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Despite their enormous diversity, the bauplan of adult winged insects (pterygotes) is remarkably conservative since the Lower Devonian: a five-segmented head, a three-segmented thorax with three pairs of walking legs and an eleven-segmented abdomen without any non-sexual appendages 1 and 2. The only known exceptions are the abdominal appendages of adult male sepsid flies on the fourth segment; however, these are also used as copulatory organs and are supposedly maintained through sexual selection [3]. Here, we report a rod-like paired appendage from the third and fourth abdominal segments in adults of the Southeast-Asian Hemiptera taxon Bennini (Figure 1A,B; Supplemental information). These are fully musculated, innervated, and movable and bear highly organized sensory and secretory units. The appendages, termed LASSO (lateral abdominal sensory and secretory organs), are consistent in topology and structure in all species studied and not sexually dimorphic. The existence of these non-sexual abdominal appendages reveals the potential of the 300 million year old conserved bauplan of insects.
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 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.
Micro-computed tomography (µCT) provides quantitative three-dimensional information of bone around titanium implants similar to classical histology. The study, based on an animal model, using cuboid-shaped biofunctionalised Ti6Al4V implants with surrounding bone after 4 weeks, is performed using 3 µCT-systems with X-ray tubes, one synchrotron-radiation-based µCT-system (SRµCT), and classical histology. Although the spatial resolution of the µCTsystems is comparable, only the results of SRµCT agree with results of classical histology. The X-ray tube sources give rise to huge artefacts in the tomograms (interface scattering, beam hardening), which impaired the quantitative analysis of bone up to about 200 µm from the implant surface. Due to the non-destructive character of µCT the specimens can be subsequently examined by classical histology
without restriction. The quantitative comparison of bone formation uncovers the strong dependence of the detected amount of newly formed bone from the selected slice. This
implies the necessity of 3D analysis. SRµCT and classical histology prove that surface modifications of the titanium implant significantly influence the bone formation. Using SRµCT, the preparation artefacts due to cutting and polishing are excluded.
Speicherfoliensysteme werden seit den 80-iger Jahren in der Röntgendiagnostik
eingesetzt. Die technische Modifizierung der anfänglich im medizinischen Bereich
genutzten Speicherfoliensysteme ermöglichte die Einführung der Computer-Radiographie
(CR) in die Digitale Industrielle Röntgenprüfung mit dem Ziel des Filmersatzes. Die Speicherfolien
detektieren im Vergleich zum Röntgenfilm einen wesentlich größeren
Dosisbereich. Die daraus resultierende Dynamik befähigt die Speicherfoliensysteme zur
Abbildung eines großen Objektumfanges und verringert zugleich das Risiko einer Fehlbelichtung.
Vor allem die Möglichkeit, unmittelbar nach dem Belichten das virtuell im Speicherleuchtstoff
gespeicherte Durchstrahlungsbild auszulesen, in digitalisierter Form im PC
zu speichern und auf dem Bildschirm betrachten zu können, verdeutlicht die Vorteile von
CR Systemen beim Gebrauch in der Durchstrahlungsprüfung. Eine vollständige Ablösung
des Röntgenfilmes durch digitale Techniken ist jedoch erst dann zu erwarten, wenn es gelingt,
eine Bildqualität zu erreichen, die besser oder gleichwertig zu der vom jeweiligen
Röntgenfilmsystem geforderten ist. Mit diesem Ziel hat in den letzten Jahren eine technische
Weiterentwicklung von CR Systemen für den industriellen Einsatz stattgefunden. Im
gleichen Zeitraum wurden mehrere Standards zur Bewertung von CR Systemen und zu
deren richtigen Gebrauch in der Durchstrahlungsprüfung entwickelt.
Heutzutage ist die Herstellung von Durchstrahlungsbildern mit einer entsprechend gewünschten
Bildgüte sichergestellt, was in den letzten Jahren zum verstärkten Einsatz von
CR Systemen in der Durchstrahlungsprüfung führte.
Im Rahmen einer von der EU finanzierten Studie (Filmfree) wurden anfänglich systematische
Untersuchungen zu den Einsatzmöglichkeiten und grenzen von CR Systemen für die
Durchstrahlungsprüfung von aluminothermischen Schweißnähten in Schienen durchgeführt.
Anhand der Ergebnisse ließen sich optimale Bedingungen und Strategien für die Durchstrahlungsprüfung
von Schienen ableiten, die anschließend im vor Ort Einsatz auf der
Teststrecke der Deutschen Bahn verifiziert wurden.
Im vorgestellten Beitrag werden die Vorteile des Einsatzes von CR Systemen bei der
Durchstrahlungsprüfung von aluminothermischen Schweißnahtverbindungen dargestellt
und deren Verwendung unter realen Verkehrsbedingungen im Schienenverkehr beschrieben.
Es wird gezeigt, wie unter den bestehenden Fahrbetriebsbedingungen die Durchstrahlungsprüfung
von Schweißungen in verlegten Schienen umgesetzt werden kann.
Worldwide, abandoned coal mines release substantial amounts of methane, which is largely of biogenic origin. The aim of this study was to understand the microbial processes involved in mine-gas formation. Therefore, coal and timber samples and anaerobic enrichments from two abandoned coal mines in Germany were subjected to DGGE analyses and quantitative PCR. The primers used were specific for Bacteria, Archaea, Fungi, and the key functional genes for sulfate reduction (dsrA) and methanogenesis (mcrA). A broad spectrum of facultative anaerobic bacteria and acetogens belonging to all five groups (α-ε) of the Proteobacteria, as well as the Bacteroidetes, Tenericutes, Actinobacteria, Chlorobi and Chloroflexi were detected. Archaea were represented by acetoclastic Methanosarcinales and Crenarchaeota with an unknown metabolism. Fungi formed thick biofilms particularly on timber, and were identified as typical wood degraders belonging to the Ascomycetes and Basidiomycetes. The community analysis as well as the environmental conditions and the metabolites detected in a previous study are consistent with the following scenario of methane release: Weathering of coal and timber is initiated by wood-degrading Fungi and Bacteria under a suboxic atmosphere. In the lower, oxygen-depleted layers Fungi and Bacteria perform incomplete oxidation and release reduced substrates which can be channeled into methanogenesis. Acetate appeared to be the main precursor of the biogenic methane in the investigated coal mines.
Optical constants of harmful and highly energetic liquids for application to THz screening systems
(2016)
The far-infrared (IR) optical constants of a set of hazardous and flammable liquids have been obtained by means of spectroscopic ellipsometry in attenuated total reflection configuration over a broad spectral range. Such liquids recently became of considerable concern for transportation security measures worldwide. Their optical identification at check-in gates can only become possible if the characteristic spectra are already known. The refractive indices and the extinction coefficients reported here contribute to a spectroscopic data base in the far-IR and terahertz (THz) spectral regions and may support modeling the performance of THz screening systems on liquids for airports and other security sensitive areas. Examples of several container material/liquid systems are discussed. From the measured optical constants typical THz waveforms are calculated and discussed.
We present a handheld fiber-coupled terahertz spectrometer operating at a center wavelength of 1550 nm. The key elements are a fs-fiber laser, a fiber stretcher delay line and fiber-coupled antennas, which contain novel InAlAs-InGaAs multi layer chips. First experimental data obtained with this system demonstrates its great potential and robustness. In addition, we investigate different hazardous and harmless liquids in reflection geometry. These experiments show that liquids are in principle distinguishable by terahertz spectroscopy. Finally, first steps towards an algorithm that allows for an extraction of the liquids dielectric properties are discussed. The algorithm works for the analysis of reflection data even if the liquid is located inside a container.
The acronym IBESS stands for "Integrale Bruchmechanische Ermittlung der Schwingfestigkeit von Schweißverbindungen" which, translated from German, means "integral fracture mechanics determination of the fatigue strength of welds". the method introduced in this study is the outcome of a German Research cluster in which eight partners were involved. A list of them is found at the end this study. The IBESS method is characterized by a number of partially novel aspects and elements of fracture mechanics applied to the evaluation of fatigue stength of welds. The most important ones are: (a) Determination of fatigue crack propagation for mechanically/physically short and long cracks. (b) Determination of an elastic-plastic crack driving force for the treatment of mechanically short cracks. To that purpose an analytical expression for the cyclic J-integral was developed and validated against finite element results. (c) The gradual build-up of the crack closure phenomenon is determined by using cyclic R-curves which describe the crack size dependency of the fatigue crack propagation threshold in the physically short crack growth regime. (d) A physically meaningful initial crack size is defined for total life consideration. It is based on a two-criteria approach. Based on a cyclic R-curve analysis, the crack size at crack arrest is determined as a lower bound. If, however, a pre-existing crack-like defect is larger than this, its dimensions define the initial crack size. (e) Multiple crack propagation at the weld toe is considered. (f) In conjunction with this, the variation of the weld toe geometry is considered in a stochastic model. (g) As a result, both the fatigue limit (defined for 107 loading cycles) and the finite life (high cycle) fatigue S-N curve are obtained statistically. (h) At various analysis steps, parametric equations have been developed which allow for analytical calculations instead of complete stochastic analyses based on finite elements which are unrealistic even at present. (i) The method has been validated with a large number of S-N curves including two materials, three weldment types with two geometries, each referring to differnt manufacturing technologies and the as-welded and stressrelieved state. (j) Althrough not finally solved, an extended discussion is provided on the issue of welding residual stresses including their redistribution under cyclic loading. (k) A number of simplifications is proposed at lower analyses levels which, however, partly lack complete validation by now.