Reduction of NO by CO on Cu/ZrO(2)/Al(2)O(3) catalysts: Characterization and catalytic activities

ZrO(2), gamma-Al(2)O(3) and ZrO(2)/gamma-Al(2)O(3)-supported copper catalysts have been prepared, each with three different copper loads (1, 2 and 5 wt%), by the impregnation method. The catalysts were characterized by nitrogen adsorption (BET), X-ray diffraction (XRD), temperature programmed reduction (TPR) with H(2), Raman spectroscopy and electronic paramagnetic resonance (EPR). The reduction of NO by CO was studied in a fixed-bed reactor packed with these catalysts and fed with a mixture of 1% CO and 1% NO in helium. The catalyst with 5 wt% copper supported on the ZrO(2)/gamma-Al(2)O(3) matrix achieved 80% reduction of NO. Approximately the same rate of conversion was obtained on the catalyst with 2 wt% copper on ZrO(2). Characterization of these catalysts indicated that the active copper species for the reduction of NO are those in direct contact with the oxygen vacancies found in ZrO(2). (C) 2009 Published by Elsevier Ltd.

Electron exchange model potential: Application to positronium helium scattering

The formulation of a suitable nonlocal model potential for electron exchange is presented, checked with electron-hydrogen and electron-helium scattering, and applied to the study of elastic and inelastic scattering and ionization of orthopositronium (Ps) by helium. The elastic scattering and the n=2 excitations of Ps are investigated using a three-Ps-state close-coupling approximation. The higher (n greater than or equal to 3) excitations and ionization of Ps atoms are treated in the framework of the Born approximation with present exchange. Calculations are reported of phase shifts and elastic, Ps excitation, and total cross sections. The present target elastic total cross section agrees well with experimental results at thermal to medium energies. [S1050-2947(99)04201-8].

Three helium atoms and the scaling limit

We show that a scaling limit approach, previously applied in three-body low-energy nuclear physics, is realized for the first excited state of He-4 trimer. The present result suggests that such approach has a wider application.

Positron-helium scattering at medium energies

We present results for medium-energy elastic, inelastic [transition to He(1s2(1)s), He(1s2(1)p), He(1s3(1)s), and He(1s3(1)p) states], capture [to Ps(1s), Ps(2s), and Ps(2p) states of the positronium (Ps) atom] and total cross sections of positron-helium scattering in the close coupling approach using realistic wave functions.

Effects of nitrogen ion irradiation on plasma polymerized films produced from titanium tetraiso pro poxide-oxygen-helium mixtures

In this work films were produced by the plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) of titanium tetraisopropoxide-oxygen-helium mixtures and irradiated with 150 keV singly-charged nitrogen ions (N(+)) at fluences, phi, between 10(14) and 10(16) cm(-2). Irradiation resulted in compaction, which reached about 40% (measured via the film thickness) at the highest fluence. Infrared reflection-absorption spectroscopy (IRRAS) revealed the presence of Ti-O bonds in all films. Both O-H and C-H groups were present in the as-deposited films, but the density of each of these decreased with increasing phi and was absent at high phi, indicating a loss of hydrogen. X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analyses revealed an increase in the C to Ti atomic ratio as phi increased, while the O to Ti ratio hardly altered, remaining at around 2.8. The optical gap of the films, derived from data obtained by ultraviolet-visible spectroscopy (UVS), remained at about 3.6 eV for all fluences except the highest, for which an abrupt fall to around 1.0 eV was observed. For the irradiated films, the electrical conductivity, measured using the two-point method, showed a systematic increase with increasing phi. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Plasma enhanced chemical vapor deposition of titanium(IV) ethoxide-oxygen-helium mixtures

Thin films were deposited by plasma enhanced chemical vapor deposition from titanium (IV) ethoxide (TEOT)-oxygen-helium mixtures. Actinometric optical emission spectroscopy was used to obtain the relative plasma concentrations of the species H, CH, O and CO as a function of the percentage of oxygen in the feed, R(ox). The concentrations of these species rise with increasing R(ox) and tend to fall for R(ox) greater than about 45%. As revealed by a strong decline in the emission intensity of the actinometer Ar as R(ox) was increased, the electron mean energy or density (or both) decreased as greater proportions of oxygen were fed to the chamber. This must tend to reduce gas-phase fragmentation of the monomer by plasma electrons. As the TEOT flow rate was fixed, however, and since the species H and CH do not contain oxygen, the rise in their plasma concentrations with increasing R(ox) is explained only by intermediate reactions involving oxygen or oxygen-containing species. Transmission infrared (IRS) and X-ray photoelectron (XPS) spectroscopies were employed to investigate film structure and composition. The presence of CH(2), CH(3), C=C, C-O and C=O groups was revealed by IRS. In addition, the presence of C-O and C=O groups was confirmed by XPS, which also revealed titanium in the +4 valence state. The Ti content of the films, however, was found to be much less than that of the monomer material itself. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of helium ion irradiation on fluorinated plasma polymers

The effects of ion irradiation on fluorinated plasma polymer films are investigated using profilometry, surface contact-angle measurements, infrared reflection absorption spectroscopy (IRRAS) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Remarkably, helium plasma immersion ion implantation (PIII) of several amorphous hydrogenated fluorinated plasma polymers deposited from C(2)H(2)-SF(6), C(6)H(6)-SF(6) or C(6)F(6) produces film compactions of up to 40%, and modifies the surface energy in the 35 to 65 dyn cm(-1) range. As revealed by IRRAS and XPS, the films contain C-H, C-C, C=C, C=O, O-H and C-F groups. XPS spectra confirm the presence of N (typically similar to 5%). The films produced from SF(6)-containing plasmas also contain S. For irradiation times of 80 min, the film carbon content is increased, and the fluorine content is greatly reduced, by factors of about 3 to 15, depending on the initial film composition. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

Intravenous versus nebulized ceftazidime in ventilated piglets with and without experimental bronchopneumonia: Comparative effects of helium and nitrogen

Background: Lung deposition of intravenous cephalosporins is low. The lung deposition of equivalent doses of ceftazidime administered either intravenously or by ultrasonic nebulization using either nitrogen-oxygen or helium-oxygen as the carrying gas of the aerosol was compared in ventilated piglets with and without experimental bronchopneumonia. Methods: Five piglets with noninfected lungs and 5 piglets with Pseudomonas aeruginosa experimental bronchopneumonia received 33 mg/kg ceftazidime intravenously. Ten piglets with noninfected lungs and 10 others with experimental P. aeruginosa bronchopneumonia received 50 mg/kg ceftazidime by ultrasonic nebulization. In each group, the ventilator was operated in half of the animals with a 65%/35% helium-oxygen or nitrogen-oxygen mixture. Animals were killed, and multiple lung specimens were sampled for measuring ceftazidime lung tissue concentrations by high-performance liquid chromatography. Results: As compared with intravenous administration, nebulization of ceftazidime significantly increased lung tissue concentrations (17 ± 13 vs. 383 ± 84 μg/g in noninfected piglets and 10 ± 3 vs. 129 ± 108 μg/g in piglets with experimental bronchopneumonia; P < 0.001). The use of a 65%/35% helium-oxygen mixture induced a 33% additional increase in lung tissue concentrations in noninfected piglets (576 ± 141 μg/g; P < 0.001) and no significant change in infected piglets (111 ± 104 μg/g). Conclusion: Nebulization of ceftazidime induced a 5- to 30-fold increase in lung tissue concentrations as compared with intravenous administration. Using a helium-oxygen mixture as the carrying gas of the aerosol induced a substantial additional increase in lung deposition in noninfected piglets but not in piglets with experimental bronchopneumonia. © 2005 American Society of Anesthesiologists, Inc. Lippincott Williams & Wilkins, Inc.

High-resolution thermal expansion measurements under helium-gas pressure

We report on the realization of a capacitive dilatometer, designed for high-resolution measurements of length changes of a material for temperatures 1.4K ≤ T ≤ 300K and hydrostatic pressure P ≤ 250MPa. Helium ( 4He) is used as a pressure-transmitting medium, ensuring hydrostatic-pressure conditions. Special emphasis has been given to guarantee, to a good approximation, constant-pressure conditions during temperature sweeps. The performance of the dilatometer is demonstrated by measurements of the coefficient of thermal expansion at pressures P ≃ 0.1MPa (ambient pressure) and 104MPa on a single crystal of azurite, Cu 3(CO 3) 2(OH) 2, a quasi-one-dimensional spin S = 1/2 Heisenberg antiferromagnet. The results indicate a strong effect of pressure on the magnetic interactions in this system. © 2012 American Institute of Physics.

Characterization of aluminum hydroxide (Al(OH)(3)) for use as a porogenic agent in castable ceramics

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Realisierung des 3 He-Kreislaufs zur 3 He-Magnet-Resonanz-Tomographie

Realisierung des 3He-Kreislaufs zur 3He-Magnet-Resonanz-Tomographie In der vorliegenden Dissertation wurde ein 3He-Kreislauf für die 3He-Magnet-Resonanz-Tomographie realisiert. Dazu wurde eine einfache Methode entwickelt, mit deren Hilfe es möglich ist,die Kernspinpolarisation von hyperpolarisiertem 3He bei hohen Drucken zu bestimmen.Bei einem Druck von ca. 3 bar konnte die Polarisation bis auf einen relativen Fehlervon etwa 5 % genau bestimmt werden. Zum Transport des polarisierten 3He wurden Magnetfelder konstruiert, die in einem Volumenbis zu V = 13,8 l ein homogenes Führungsfeld bereitstellen. Diese besitzen eineabschirmende Wirkung auf äußere Felder, und die benötigten magnetischen Flußdichten vonetwa 8 Gauá werden durch Permanentmagneten erzeugt. Bei geschwindigkeitsgewichteten Untersuchungen an zylindrischen Phantomen und Probandenkonnte laminare Strömung von 3He-Luftgemischen mit der Methode der 3He-vMRT bestimmtwerden. Bei zweidimensionalen Untersuchungen ließen sich laminare Strömungsprofile mitihren absoluten, ortsabhängigen Geschwindigkeiten ermitteln, während eindimensionalenMessungen ebenfalls laminare Strömungsprofile zeigten. Mit einer eigens entwickelten He-Aufbereitung wurden bis zu 95,8 % des eingeatmetenHeliums aus dem ausgeatmeten Gas zurückgewonnen. Der Anfangsgehalt an Helium betrugetwa 2 % und konnte um mehr als 6 Größenordnungen angereichert werden. Die Gasreinheitreichte aus, um eine erneute Polarisation des 3He zu ermöglichen. Die erreichteMaximalpolarisation lag dabei nur geringfügig unter der mit originalem 3He.

Untersuchung der Kernstruktur von 3 He mittels Polarisationsobservablen

Durch die Möglichkeit, gleichzeitig mehrere Polarisationsfreiheitsgradernin der quasi-elastischen Elektronstreuung an $^3mathrm{He}$ zurnmessen, bietet sich ein neuer experimenteller Zugang zu kleinen, aber rnwichtigen Partialwellenbeiträgen ($S'$, $D$-Welle) desrn$^3mathrm{He}$-Grundzustands. Dies ermöglicht nicht nur ein tieferesrnVerständnis des Drei-Körper-Systems, sondern bietet auch diernMöglichkeit, Erkenntnisse über die $^3mathrm{He}$-Struktur undrnDynamik zu erlangen. Mit Hilfe dieser Informationen lassen sich abrninitio Rechnungen testen, sowie Korrekturen berechnen, die für anderernExperimente (z.B. Messung von $G_{en}$) benötigt werden. rnrnModerne Faddeev-Rechnungen liefern nicht nur eine quantitativernBeschreibung des $^3mathrm{He}$-Grundzustands, sondern geben auchrneinen Einblick in die sogenannten spinabhängigenrnImpulsverteilungen. Eine gründliche experimentelle Untersuchung ist in rndiesem Zusammenhang nötig, um eine solide Basis für die Üperprüfungrnder theoretische Modelle zu liefern. EinrnDreifach-Polarisationsexperiment liefert hier zum einen wichtigernDaten, zum anderen kann damit untersucht werden, ob mit der Methoderndes glqq Deuteron-Tagginggrqq polarisiertes $^3mathrm{He}$ alsrneffektives polarisiertes Protonentarget verwendet werden kann. rnrnDas hier vorgestellte Experiment kombiniert erstmals Strahl- undrnTargetpolarisation sowie die Messung der Polarisation des auslaufendenrnProtons. Das Experiment wurde im Sommer 2007 an derrnDrei-Spektrometer-Anlage der A1-Kollaboration an MAMI rndurchgeführt. Dabei wurde mit einer Strahlenergie vonrn$E=855,mathrm{MeV}$ bei $q^2=-0,14,(mathrm{GeV/c})^2$rn$(omega=0,13,mathrm{GeV}$, $q=0,4,mathrm{GeV/c})$ gemessen.rnrnDie bestimmten Wirkungsquerschnitte, sowie die Strahl-Target- und diernDreifach-Asymmetrie werden mit theoretischen Modellrechnungen vonrnJ. Golak (Plane Wave Impuls Approximation PWIA, sowie ein Modell mitrnEndzustandswechselwirkung) verglichen. Zudem wurde das Modell von dernForest verwendet, welches den Wirkungsquerschnitt über eine gemessenernSpektralfunktion berechnet. Der Vergleich mit den Modellrechnungenrnzeigt, dass sowohl der Wirkungsquerschnitt, als auch die Doppel- undrnDreifach-Asymmetrie gut mit den theoretischen Rechnungenrnübereinstimmen. rnrnDie Ergebnisse dieser Arbeit bestätigen, dass polarisiertesrn$^3mathrm{He}$ nicht nur als polarisiertes Neutronentarget, sondernrndurch Nachweis des Deuterons ebenfalls als polarisiertesrnProtonentarget verwendet werden kann.

An accurate combined 3 He,Cs magnetometer with fT sensitivity for the nEDM experiment at PSI

Diese Arbeit beschreibt die Entwicklung, Konstruktion und Untersuchung eines Magnetometers zur exakten und präzisen Messung schwacher Magnetfelder. Diese Art von Magnetometer eignet sich zur Anwendung in physikalischen hochpräzisions Experimenten wie zum Beispiel der Suche nach dem elektrischen Dipolmomentrndes Neutrons. Die Messmethode beruht auf der gleichzeitigen Detektion der freien Spin Präzession Kern-Spin polarisierten 3He Gases durch mehrere optisch gepumpte Cäsium Magnetometer. Es wird gezeigt, dass Cäsium Magnetometer eine zuverlässige und vielseitige Methode zur Messung der 3He Larmor Frequenz und eine komfortable Alternative zur Benutzung von SQUIDs für diesen Zweck darstellen. Ein Prototyp dieses Magnetometers wurde gebaut und seine Funktion in der magnetisch abgeschirmten Messkabine der Physikalisch Technischen Bundesanstalt untersucht. Die Sensitivität des Magnetometers in Abhängigkeitrnvon der Messdauer wurde experimentell untersucht. Es wird gezeigt, dass für kurze Messperioden (< 500s) Cramér-Rao limitierte Messungen möglich sind während die Sensitivität bei längeren Messungen durch die Stabilität des angelegten Magnetfeldes limitiert ist. Messungen eines 1 muT Magnetfeldes mit einer relative Genauigkeit von besser als 5x10^(-8) in 100s werden präsentiert. Es wird gezeigt, dass die Messgenauigkeit des Magnetometers durch die Zahl der zur Detektion der 3He Spin Präzession eingesetzten Cäsium Magnetometer skaliert werden kann. Prinzipiell ist dadurch eine Anpassung der Messgenauigkeit an jegliche experimentellen Bedürfnisse möglich. Es wird eine gradiometrische Messmethode vorgestellt, die es erlaubt den Einfluss periodischerrnmagnetischer Störungen auf dieMessung zu unterdrücken. Der Zusammenhang zwischen der Sensitivität des kombinierten Magnetometers und den Betriebsparametern der Cäsium Magnetometer die zur Spin Detektion verwendet werden wird theoretisch untersucht und anwendungsspezifische Vor- und Nachteile verschiedener Betriebsartenwerden diskutiert. Diese Zusammenhänge werden in einer Formel zusammengefasst die es erlaubt, die erwartete Sensitivität des Magnetometers zu berechnen. Diese Vorhersagen befinden sich in perfekter Übereinstimmung mit den experimentellen Daten. Die intrinsische Sensitivität des Magnetometer Prototyps wird auf Basis dieser Formel theoretisch bestimmt. Ausserdem wird die erwartete Sensitivität für die Anwendung im Rahmen des Experiments der nächsten Generation zur Bestimmung des elektrischenrnDipolmoments des Neutrons am Paul Scherrer Institut abgeschätzt. Des weiteren wird eine bequeme experimentelle Methode zur Messung des Polarisationsgrades und des Rabi Flip-Winkels der 3He Kernspin Polarisation vorgestellt. Letztere Messung ist sehr wichtig für die Anwendung in hochpräzisions Experimenten.

In situ plasma measurements of fragmented comet 73P Schwassmann–Wachmann 3

The interiors of comets contain some of the most pristine material in the solar system. Comet 73P/Schwassmann–Wachmann 3, discovered in 1930, is a Jupiter-family comet with a 5.34-year period. This comet split into 5 fragments in 1995 and disintegrated into nearly 70 major pieces in 2006. In 2006 May and June, recently ionized cometary particles originating from fragments including and surrounding some of these major objects were collected with the ACE/SWICS and Wind/STICS sensors. Due to a combination of the instrument characteristics and the close proximity of the fragments passing between those spacecraft and the Sun, unique measurements regarding the charge state composition and the elemental abundances of both cometary and heliospheric plasma were made during that time. The cometary material released from some of these fragments can be identified by the concentrations of water-group pickup ions having a mass-per-charge ratio of 16–18 amu e−1, indicating that while these fragments are small, they are still actively sublimating. We present an analysis of cometary composition, spatial distribution, and heliospheric interactions, with a focus on helium, C+/O+, and water-group ions.

Characterization of the Axial Jet Separator with a CO2/Helium Mixture: Toward GC-AMS Hyphenation

Development of interfaces for sample introduction from high pressures is important for real-time online hyphenation of chromatographic and other separation devices with mass spectrometry (MS) or accelerator mass spectrometry (AMS). Momentum separators can reduce unwanted low-density gases and introduce the analyte into the vacuum. In this work, the axial jet separator, a new momentum interface, is characterized by theory and empirical optimization. The mathematical model describes the different axial penetration of the components of a jetgas mixture and explains the empirical results for injections of CO2 in helium into MS and AMS instruments. We show that the performance of the new interface is sensitive to the nozzle size, showing good qualitative agreement with the mathematical model. Smaller nozzle sizes are more preferable due to their higher inflow capacity. The CO2 transmission efficiency of the interface into a MS instrument is ~14% (CO2/helium separation factor of 2.7). The interface receives and delivers flows of ~17.5 mL/min and ~0.9 mL/min, respectively. For the interfaced AMS instrument, the ionization and overall efficiencies are 0.7-3% and 0.1-0.4%, respectively, for CO2 amounts of 4-0.6 µg C, which is only slightly lower compared to conventional systems using intermediate trapping. The ionization efficiency depends on to the carbon mass flow in the injected pulse and is suppressed at high CO2 flows. Relative to a conventional jet separator, the transmission efficiency of the axial jet separator is lower, but its performance is less sensitive to misalignments.