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Statistical algorithms are presented for modeling the interaction processes between electrons and matter. A software
implementation has been developed for hybrid supercomputers making use of NVIDIA© CUDA©
technology. Standard Monte Carlo schemes are modified for effectively exploiting the parallel computing capabilities
of graphical processors. The model of individual collisions (MIC) is used to describe the interaction of
electrons with atoms. This model does not include the approximations assumed in multiple collision theory or
the continuous slow down approach with the Landau theory for energy-loss fluctuations. The distributions of
electron characteristics are obtained from tabulated electron cross section data. The examples discussed in this
paper demonstrate the applicability of the algorithms to investigating the interaction of electrons with X-ray tube
targets producing Bremsstrahlung. The proposed technique can be used for mathematical modeling in radiography.
Several construction and building materials, including wood, glue and coatings, are possible sources of very volatile organic compounds (VVOCs) and volatile organic compounds (VOCs) like formic and acetic acid. Due to very high air tightness and very low air exchange rates in new buildings concentrations of these harmful substances can increase considerably. To minimize the risk, emissions from building products should be identified and quantified. With the common standard method, this means Tenax® sampling followed by thermal desorption and GC-MS analysis, these acids could not be detected sufficiently. The aim oft this study is the comparison of two different methods for the determination of acetic and formic acid. The sampling of method one, which is usually used for identification and quantification of VOCs, is done in accordance with ISO 16000-6 and ISO 16017-1 on Carbotrap® 202 multi-bed thermal desorption tube by subsequent identification and quantification with GC-MS. Method two is based on sampling on 2,4-dinitrophenylhydrazine (DNPH) cartridges, derivatisation, elution, identification and quantification of the derivatives with LC-MS/MS (liquid chromatography mass spectrometry/mass spectrometry).
Acetylenflaschen im Feuer
(2012)
Acetylen ist eines der wichtigsten technischen Gase und findet insbesondere Anwendung beim Schweißen und Schneiden verschiedener Werkstoffe. Damit Acetylen in entsprechenden Mengen vor Ort zur Verfügung gestellt werden kann, wird es in Druckgasbehälter abgefüllt. Im Falle eines Brandes stehen Acetylenflaschen im Verdacht, jederzeit – auch nach Löschen des Feuers – aufgrund einer möglicherweise initiierten Zerfallsreaktion zu bersten. Um insbesondere Personenschäden zu vermeiden, evakuieren und sperren die Rettungskräfte einen Sicherheitsbereich mit einem Radius von mindestens 200 m um die verdächtige Flasche ab. Gleichzeitig wird umgehend mit der Kühlung der Flasche begonnen. Wie lange muss aber eine Acetylenflasche gekühlt werden, bis sie sicher abtransportiert werden kann, und wie lange muss der Sicherheitsbereich mit dem großen Radius aufrecht erhalten werden? Diesen Fragen ist die BAM in den vergangenen Jahren im Rahmen verschiedener Untersuchungen und Projekte nachgegangen.
Phase-segregated PEU exhibits two-way shape changes under various constant stresses. Most distinct actuation (expansion on cooling and contraction on heating) can be detected between +60 and -20 °C when the maximum stress applied during a thermo-mechanical pretreatment approached the point where deformation-induced crystallization of the PBA soft segment sets in. The driving forces for the strain-related two-way shape changes consist of PBA crystallization and PBA melting-induced entropy elasticity. At low constant stresses (<1.5 MPa), entropy elasticity also contributes to specimen expansion on cooling. The results of multiple- cycling experiments imply that PEU is an appropriate candidate for the fabrication of thermoresponsive actuators working under constant stress conditions.
"Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry" is the benchmark reference in chemistry and chemical and life science engineering, covering inorganic and organic chemicals, advanced materials, pharmaceuticals, polymers and plastics, metals and alloys, biotechnology and biotechnological products, food chemistry, process engineering and unit operations, analytical methods, environmental protection, and much more.
The present article is part of the topic collection "Environmental Protection and Industrial Safety". It covers plant and process safety, focusing on hazardous materials and process conditions.
In order to develop simple and versatile procedures for the preparation of red emissive particles, various one-step swelling procedures for the loading of fluorophores into nanometer- and micrometer-sized polystyrene particles were systematically assessed. Parameters studied for model dyes from common dye classes include the composition of the swelling medium, dye charge and polarity, dye concentration, and particle surface chemistry. The dye loading procedures were compared based upon the efficiency of dye incorporation, fluorescence intensity, and colloidal stability of the resulting particles as well as the absence of dye leaking as determined by absorption and fluorescence spectroscopy, flow cytometry, and measurements of zeta potentials. In addition, for the first time, the influence of the amount of incorporated dye on the absolute fluorescence quantum yield and brightness of the fluorescent particles was investigated for selected chromophores in differently sized particles using a custom-made calibrated integrating sphere setup. Our results demonstrate the general suitability of these one-step loading procedures for efficient particle staining with neutral, zwitterionic, and charged fluorophores like oxazines, coumarines, squaraines, xanthenes, and cyanines emitting in the visible and near infrared. Dye polarity was identified as a suitable tool to estimate the loading efficiency of fluorophores into these polymer particles.
Polylactide (PLA) and poly(methyl methacrylate) (PMMA) constitute, already for several decades, the gold standards for various biomedical applications due to their biocompatibility/inertness. Moreover, they have an additional property: they can form stereocomplexes (SCs) that have a more compact crystalline structure than the individual components. As a result, polymer SCs display improved thermal and mechanical properties, as well as delayed drug release and biodegradation rate in the case of drug delivery systems and biomaterials based on PLA, which is of prime importance in the biomedical field. In this article, the potential of SCs for biomedical applications in the areas of drug delivery, tissue engineering, and nanostructured surfaces is highlighted.
Jahresbericht 2011
(2012)
Die Endlichkeit fossiler Brennstoffe und das steigende Umweltbewusstsein sind die immer stärker werdenden Motivationen für die Entwicklung von effizienteren Gasturbinen und Triebwerken zur Energieerzeugung oder zum Antrieb von Land-, Luft- und Seefahrzeugen. Eins der dafür entwickelten Konzepte ist das der thermischen Schutzschichten. Dabei kann durch den Auftrag einer keramischen Schicht die thermische Belastung der beschichteten Bauteile reduziert werden. In dieser Arbeit wird die Möglichkeit der Nutzung einer Laser-Thermoschock-Prüfeinrichtung zur Durchführung von thermo-zyklischen Versuchen an thermischen Schutzschichten untersucht. Die Probenerwärmung erfolgt hierbei durch einen fokussierten Laserstrahl, mit dem durch die gewählte Trajektoriengeometrie und Anpassung der Laserleistung eine homogene Temperaturverteilung auf der Oberflache erzeugt wird. Die für die Durchführung von zyklischen Versuchen notwendigen Erweiterungen der vorhandenen Prüfeinrichtung werden beschrieben, wozu die Entwicklung eines neuen Probenhalters und einer Test- und Auswerteroutine für die Experimente gehört. Zur Begutachtung der Entstehung und des Fortschritts von Schädigungen werden Schallemissionstechniken und thermografische Methoden eingesetzt, deren Möglichkeiten und Grenzen für die Nutzung im Rahmen der Experimente bestimmt werden. Außerdem umfasst die Arbeit eine umfassende temperaturabhängige Charakterisierung des für die thermische Schutzschicht verwendeten keramischen Materials. Hierbei ist besonders die Messung des E-Moduls mittels der dynamischen Resonanzmethode hervorzuheben, die eine selten genutzte Technik ist. Bei der Charakterisierung zeigen sich keine besonderen Abweichungen von den erwarteten Werten. Lediglich eine geringere Porosität als vom Hersteller erwartet und eine unveränderte Phasenzusammensetzung nach isothermer Auslagerung wurden beobachtet. Die bei den zyklischen Experimenten angestrebten Oberflächentemperaturen von über 1000 °C machen es nötig, die Absorption der Proben durch eine zusätzliche Beschichtung mit Magnetit zu erhöhen. Zur Messung der Temperaturverteilung auf der Probenoberfläche wird eine Infrarot- Kamera genutzt, die für diese Zwecke kalibriert wird. Die eingebaute aktive Druckluftkühlung der Probenruckseite erlaubt die Steuerung des Temperaturgradienten, besitzt aber noch Verbesserungspotenzial. Schon ohne aktive Kühlung der Proben ist ein Versuchsregime realisierbar, bei dem die thermischen Belastungen mit hoher Präzision reproduzierbar sind und mit dem die realen Einsatzbedingungen von keramischen Schutzschichten nachempfunden werden können. Die Entstehung und der Fortschritt von Schädigungen in Form von Delaminationen kann mit thermografischen Methoden und Schallemissionstechniken beobachtet werden. Bei der Ortung der Schallsignale zeigen sich die Grenzen der vorhandenen Ausrüstung. Eine relativ genaue Ortung der Quelle ist mit einer zeitaufwendigen manuellen Routine möglich, deren Ergebnis eine starke Abhängigkeit von der Signalqualität zeigt. Eine reduzierte Zonenortung mit einer automatischen Auswertung zeigt zufriedenstellende Ergebnisse. Eine Kombination der Ergebnisse der Zonenortung, der Analyse der Schallsignale und den thermografischen Analysen der Daten der Infrarot-Kamera ermöglicht eine sehr gute Visualisierung der Schädigungsentwicklung. Während erster Versuche konnten Delaminationsrisse in der keramischen Dammschicht erzeugt werden, die in der Nähe der Dammschicht-Haftschicht-Grenzschicht liegen. Dies entspricht einem Schadensbild, das durch eine hohe zyklische Belastung der Proben erreicht wird. Durch die Nutzung eines fokussierten Laserstrahls kommt es zu einer Temperaturüberhöhung im Bereich des Laserspots. Dies bewirkt, dass die thermozyklische Belastung der Proben noch um einen Thermoschockbeitrag erweitert wird.