MEMS-based Tunable Optical Filter Arrays for Nano-Spectrometer in the Visible Spectral Range

Optische Spektrometer sind bekannte Instrumente für viele Anwendungen in Life Sciences, Produktion und Technik aufgrund ihrer guten Selektivität und Sensitivität zusammen mit ihren berührungslosen Messverfahren. MEMS (engl. Micro-electro-mechanical system)-basierten Spektrometer werden als disruptive Technologie betrachtet, in der miniaturisierte Fabry-Pérot Filter als sehr attraktiv für die optische Kommunikation und 'Smart Personal Environments', einschließlich des medizinischen Anwendungen, zu nennen sind. Das Ziel dieser Arbeit ist, durchstimmbare Filter-Arrays mit kostengünstigen Technologien herzustellen. Materialien und technologische Prozesse, die für die Herstellung der Filter-Arrays benötigt werden, wurden untersucht. Im Rahmen dieser Arbeit, wurden durchstimmbare Fabry Pérot Filter-Arrays für den sichtbaren Spektralbereich untersucht, die als Nano-Spektrometer eingesetzt werden. Darüber hinaus wurde ein Modell der numerischen Simulation vorgestellt, die zur Ermittlung eines optimales geometrisches Designs verwendet wurde, wobei sich das Hauptaugenmerk der Untersuchung auf die Durchbiegung der Filtermembranen aufgrund der mechanischen Verspannung der Schichten richtet. Die geometrische Form und Größe der Filtermembranen zusammen mit der Verbindungsbrücken sind von entscheidender Bedeutung, da sie die Durchbiegung beeinflussen. Lange und schmale Verbindungsbrücken führen zur stärkeren Durchbiegung der Filtermembranen. Dieser Effekt wurde auch bei der Vergrößerung der Durchmesser der Membran beobachtet. Die Filter mit spiralige (engl. curl-bent) Verbindungsbrücken führten zu geringerer Deformation als die mit geraden oder gebogenen Verbindungsbrücken. Durchstimmbare Si3N4/SiO2 DBR-basierende Filter-Arrays wurden erfolgreich hergestellt. Eine Untersuchung über die UV-NIL Polymere, die als Opferschicht und Haltepfosten-Material der Filter verwendet wurden, wurde durchgeführt. Die Polymere sind kompatibel zu dem PECVD-Verfahren, das für die Spiegel-Herstellung verwendet wird. Die laterale Strukturierung der DBR-Spiegel mittels des RIE (engl. Reactive Ion Etching)-Prozesses sowie der Unterätz-Prozess im Sauerstoffplasma zur Entfernung der Opferschicht und zum Erreichen der Luftspalt-Kavität, wurden durchgeführt. Durchstimmbare Filter-Arrays zeigten einen Abstimmbereich von 70 nm bei angelegten Spannungen von weniger als 20 V. Optimierungen bei der Strukturierung von TiO2/SiO2 DBR-basierenden Filtern konnte erzielt werden. Mit der CCP (engl. Capacitively Coupling Plasma)-RIE, wurde eine Ätzrate von 20 nm/min erreicht, wobei Fotolack als Ätzmaske diente. Mit der ICP (engl. Inductively Coupling Plasma)-RIE, wurden die Ätzrate von mehr als 60 nm/min mit einem Verhältniss der Ar/SF6 Gasflüssen von 10/10 sccm und Fotolack als Ätzmasken erzielt. Eine Ätzrate von 80 bis 90 nm/min wurde erreicht, hier diente ITO als Ätzmaske. Ausgezeichnete geätzte Profile wurden durch den Ätzprozess unter Verwendung von 500 W ICP/300 W RF-Leistung und Ar/SF6 Gasflüsse von 20/10 sccm erreicht. Die Ergebnisse dieser Arbeit ermöglichen die Realisierung eines breiten Spektralbereichs der Filter-Arrays im Nano-Spektrometer.

Optimization of the Mechanical and Optical Properties of Tunable Optical Sensor Arrays (TOSA) for a Nanospectrometer in the Visible and Near Infrared Spectral Range

Tunable Optical Sensor Arrays (TOSA) based on Fabry-Pérot (FP) filters, for high quality spectroscopic applications in the visible and near infrared spectral range are investigated within this work. The optical performance of the FP filters is improved by using ion beam sputtered niobium pentoxide (Nb2O5) and silicon dioxide (SiO2) Distributed Bragg Reflectors (DBRs) as mirrors. Due to their high refractive index contrast, only a few alternating pairs of Nb2O5 and SiO2 films can achieve DBRs with high reflectivity in a wide spectral range, while ion beam sputter deposition (IBSD) is utilized due to its ability to produce films with high optical purity. However, IBSD films are highly stressed; resulting in stress induced mirror curvature and suspension bending in the free standing filter suspensions of the MEMS (Micro-Electro-Mechanical Systems) FP filters. Stress induced mirror curvature results in filter transmission line degradation, while suspension bending results in high required filter tuning voltages. Moreover, stress induced suspension bending results in higher order mode filter operation which in turn degrades the optical resolution of the filter. Therefore, the deposition process is optimized to achieve both near zero absorption and low residual stress. High energy ion bombardment during film deposition is utilized to reduce the film density, and hence the film compressive stress. Utilizing this technique, the compressive stress of Nb2O5 is reduced by ~43%, while that for SiO2 is reduced by ~40%. Filters fabricated with stress reduced films show curvatures as low as 100 nm for 70 μm mirrors. To reduce the stress induced bending in the free standing filter suspensions, a stress optimized multi-layer suspension design is presented; with a tensile stressed metal sandwiched between two compressively stressed films. The stress in Physical Vapor Deposited (PVD) metals is therefore characterized for use as filter top-electrode and stress compensating layer. Surface micromachining is used to fabricate tunable FP filters in the visible spectral range using the above mentioned design. The upward bending of the suspensions is reduced from several micrometers to less than 100 nm and 250 nm for two different suspension layer combinations. Mechanical tuning of up to 188 nm is obtained by applying 40 V of actuation voltage. Alternatively, a filter line with transmission of 65.5%, Full Width at Half Maximum (FWHM) of 10.5 nm and a stopband of 170 nm (at an output wavelength of 594 nm) is achieved. Numerical model simulations are also performed to study the validity of the stress optimized suspension design for the near infrared spectral range, wherein membrane displacement and suspension deformation due to material residual stress is studied. Two bandpass filter designs based on quarter-wave and non-quarter-wave layers are presented as integral components of the TOSA. With a filter passband of 135 nm and a broad stopband of over 650 nm, high average filter transmission of 88% is achieved inside the passband, while maximum filter transmission of less than 1.6% outside the passband is achieved.

Weighted Logratio Biplots, Correspondence Analysis and Spectral Maps

Starting with logratio biplots for compositional data, which are based on the principle of subcompositional coherence, and then adding weights, as in correspondence analysis, we rediscover Lewi's spectral map and many connections to analyses of two-way tables of non-negative data. Thanks to the weighting, the method also achieves the property of distributional equivalence

Factores asociados a recuperación visual deficiente después de cirugía exitosa para desprendimiento de retina regmatógeno

Introducción: Varias características pueden afectar el pronóstico visual después de resolver quirúrgicamente el desprendimiento de retina. Existen características no observables por el ojo humano por si solo pero si por tomografía óptica coherente que se relacionan con la recuperación visual. Objetivo: Describir las características clínicas y topográfica en los periodos pre y postquirúrgico de ojos que ha sufrido DR regmatógeno con compromiso macular y su relación con la calidad de recuperación visual después de una cirugía considerada exitosa desde el punto de vista anatómico. Materiales y métodos: Estudio descriptivo en el que se comparan algunas características en tres periodos perioeperatorios, uno antes y dos después de cirugía (3 y 6 meses) de 24 ojos con DRregmatógeno y compromiso macular intervenidos mediante retinopexia combinada con vitrectomía pars plana. Resultados: La recuperación visual mejor o igual que logMAR 0,397 (20/50) se dió en 41,7% de ojos y 16,7%. alcanzaron agudeza visual logMAR 0,301 (20/40). Cinco ojos no alcanzaron una ganancia de líneas de visión mayor a cinco. El líquido submacular ausente se observó en la mayoría de ojos que recuperaron más de cinco líneas al igual que aquellos con elipsoide conservado. La regularidad del neuroepitelio y el edema en el periodo posquirúrgico no mostraron comportamientos claros respecto a recuperación visual al igual que la altura del desprendimiento y el número de cuadrantes afectados. Una mejor recuperación visual fue más frecuente en aquellos con menos de cinco semanas de desprendimiento de retina. Conclusiones: El retraso menor a cinco semanas en la resolución del desprendimiento de retina, la conservación del elipsoide y la ausencia de líquido submacular en el periodo postquirúrgico se observó más frecuentemente en ojos con mejor recuperación visual.

Effects of 17β-estradiol and tamoxifen on the induction of chromosomal abnormalities and on the expression of her2 gene in breast cancer cell lines

This study covers an area of great importance in the research of breast cancer, related to the study of the effects of both estrogens (E2) and anti-estrogens (Tamoxifen) on chromosomes and of modulation of gene expression. Considering that breast cancer is a very heterogeneous disease and that patients respond differently to treatment, the identification of chromosomal abnormalities as well as genes responsive to 17β-estradiol (E2) and Tamoxifen (TAM) could provide the necessary framework to understand the complex effects of this hormone in target cells and could explain, at least in part, the development of cellular resistance to TAM treatment and the subsequent best therapeutic option. In this order of ideas, we determined the effects of E2 and TAM on the chromosomes and on the modulation of gene expression in four breast cancer cell lines, which represent three of the five subtypes of breast cancer known at present. The results are presented in six chapters - each one has a group of the results achieved around the cytogenetic characteristics and gene expression profiles of four cell lines and the effects of E2 and TAM incubation on those. The first chapter describes the main features of breast cancer, furthering the use and effects of E2 and TAM treatment.

Global lines : a citizenship teaching resource for secondary schools.

Con la finalidad de concienciar e involucrar a los estudiantes de secundaria en los problemas mundiales,la Cruz Roja Británica ha desarrollado este recurso que introduce a los alumnos en el concepto de ciudadania del mundo, y les ayuda a comprender mejor el mundo que les rodea y su lugar en él. También, conocen el significado de conceptos como la diversidad, los derechos humanos, la democracia, la justicia social y la participación activa. Las actividades propuestas exploran algunas de las dificultades y los dilemas morales a los que se enfrentan personas en situaciónes violentas y de conflicto, y estudian la respuesta a estas crisis por parte de organizaciones como la Cruz Roja y la Media Luna Roja. Se estudian, en concreto, los casos de Bosnia-Herzegovina, Ruanda e Irlanda del Norte.

Understanding mobile learning : devices, pedagogical implications and research lines

Resumen basado en el de la publicaci??n

Point sampling with uniformly distributed lines

In this paper we address the problem of extracting representative point samples from polygonal models. The goal of such a sampling algorithm is to find points that are evenly distributed. We propose star-discrepancy as a measure for sampling quality and propose new sampling methods based on global line distributions. We investigate several line generation algorithms including an efficient hardware-based sampling method. Our method contributes to the area of point-based graphics by extracting points that are more evenly distributed than by sampling with current algorithms

A human pancreatic ribonuclease variant kills cancer cells by apoptosis and reduces the expression of P-glycoprotein in MDR cell lines

En aquesta tesi s'han estudiat les propietats antitumorals d'una variant de la ribonucleasa pancreàtica humana anomenada PE5 que incorpora un senyal de localització nuclear. Aquest estudi mostra que PE5 indueix l'apoptosi de les cèl·lules tractades i que aquesta mort és independent de l'activitat de p53. A més, l'efecte citotòxic no es veu afectat per un fenotip de resistència a múltiples drogues. Les dades també mostren que l'activitat citotòxica de PE5 és selectiva per a cèl·lules tumorals in vitro i que la capacitat citotòxica de les dues ribonucleases és semblant. S'ha estudiat l'efecte d'aquestes dues ribonucleases sobre el cicle cel·lular, l'activació de diferents caspases i l'expressió de proteïnes relacionades amb l'apoptosi i el cicle cel·lular. Els resultats indiquen que PE5 i l'onconasa maten les cèl·lules a través de mecanismes diferents. A més, PE5 però no l'onconasa, redueix l'acumulació de glicoproteïna-P en dues línies cel·lulars resistents a múltiples drogues.

Perceptual correlates of spectral changes in complex tones

This paper reviews a study of tonal precepts such as pitch and timbre as a means of facilitating auditory discrimination tasks.