Effects of coherence on anisotropic electromagnetic Gaussian-Schell model beams on propagation

An analytical formula for the cross-spectral density matrix of the electric field of anisotropic electromagnetic Gaussian-Schell model beams propagating in free space is derived by using a tensor method. The effects of coherence on those beams are studied. It is shown that two anisotropic stochastic electromagnetic beams that propagate from the source plane z = 0 into the half-space z > 0 may have different beam shapes (i.e., spectral density) and states of polarization in the half-space, even though they have the same beam shape and states of polarization in the source plane. This fact is due to a difference in the coherence properties of the field in the source plane. (C) 2007 Optical Society of America.

A scaling technique for the design of idealized electromagnetic lenses

A technique is developed for the design of lenses for transitioning TEM waves between conical and/or cylindrical transmission lines, ideally with no reflection or distortion of the waves. These lenses utilize isotropic but inhomogeneous media and are based on a solution of Maxwell's equations instead of just geometrical optics. The technique employs the expression of the constitutive parameters, ɛ and μ, plus Maxwell's equations, in a general orthogonal curvilinear coordinate system in tensor form, giving what we term as formal quantities. Solving the problem for certain types of formal constitutive parameters, these are transformed to give ɛ and μ as functions of position. Several examples of such lenses are considered in detail.

Small scale turbulence in high Karlovitz number premixed flames

The purpose of this thesis is to characterize the behavior of the smallest turbulent scales in high Karlovitz number (Ka) premixed flames. These scales are particularly important in the two-way coupling between turbulence and chemistry and better understanding of these scales will support future modeling efforts using large eddy simulations (LES). The smallest turbulent scales are studied by considering the vorticity vector, ω, and its transport equation.

Due to the complexity of turbulent combustion introduced by the wide range of length and time scales, the two-dimensional vortex-flame interaction is first studied as a simplified test case. Numerical and analytical techniques are used to discern the dominate transport terms and their effects on vorticity based on the initial size and strength of the vortex. This description of the effects of the flame on a vortex provides a foundation for investigating vorticity in turbulent combustion.

Subsequently, enstrophy, ω² = ω • ω, and its transport equation are investigated in premixed turbulent combustion. For this purpose, a series of direct numerical simulations (DNS) of premixed n-heptane/air flames are performed, the conditions of which span a wide range of unburnt Karlovitz numbers and turbulent Reynolds numbers. Theoretical scaling analysis along with the DNS results support that, at high Karlovitz number, enstrophy transport is controlled by the viscous dissipation and vortex stretching/production terms. As a result, vorticity scales throughout the flame with the inverse of the Kolmogorov time scale, τ_η, just as in homogeneous isotropic turbulence. As τ_η is only a function of the viscosity and dissipation rate, this supports the validity of Kolmogorov’s first similarity hypothesis for sufficiently high Ka numbers (Ka ≳ 100). These conclusions are in contrast to low Karlovitz number behavior, where dilatation and baroclinic torque have a significant impact on vorticity within the flame. Results are unaffected by the transport model, chemical model, turbulent Reynolds number, and lastly the physical configuration.

Next, the isotropy of vorticity is assessed. It is found that given a sufficiently large value of the Karlovitz number (Ka ≳ 100) the vorticity is isotropic. At lower Karlovitz numbers, anisotropy develops due to the effects of the flame on the vortex stretching/production term. In this case, the local dynamics of vorticity in the strain-rate tensor, S, eigenframe are altered by the flame. At sufficiently high Karlovitz numbers, the dynamics of vorticity in this eigenframe resemble that of homogeneous isotropic turbulence.

Combined, the results of this thesis support that both the magnitude and orientation of vorticity resemble the behavior of homogeneous isotropic turbulence, given a sufficiently high Karlovitz number (Ka ≳ 100). This supports the validity of Kolmogorov’s first similarity hypothesis and the hypothesis of local isotropy under these condition. However, dramatically different behavior is found at lower Karlovitz numbers. These conclusions provides/suggests directions for modeling high Karlovitz number premixed flames using LES. With more accurate models, the design of aircraft combustors and other combustion based devices may better mitigate the detrimental effects of combustion, from reducing CO₂ and soot production to increasing engine efficiency.

DIFFERENTIAL GEOMETRICAL METHODS IN THE STUDY OF OPTICAL-TRANSMISSION (SCALAR THEORY) .1. STATIC TRANSMISSION CASE

Static optical transmission is restudied by postulation of the optical path as the proper element in a three-dimensional Riemannian manifold (no torsion); this postulation can be applied to describe the light-medium interactive system. On the basis of the postulation, the behaviors of light transmitting through the medium with refractive index n are investigated, the investigation covering the realms of both geometrical optics and wave optics. The wave equation of light in static transmission is studied modally, the postulation being employed to derive the exact form of the optical field equation in a medium (in which the light is viewed as a single-component field). Correspondingly, the relationships concerning the conservation of optical fluid and the dynamic properties are given, and some simple applications of the theories mentioned are presented.

DIFFERENTIAL GEOMETRICAL METHODS IN THE STUDY OF OPTICAL-TRANSMISSION (SCALAR THEORY) .2. TIME-DEPENDENT TRANSMISSION THEORY

By generalization of the methods presented in Part I of the study [J. Opt. Soc. Am. A 12, 600 (1994)] to the four-dimensional (4D) Riemannian manifold case, the time-dependent behavior of light transmitting in a medium is investigated theoretically by the geodesic equation and curvature in a 4D manifold. In addition, the field equation is restudied, and the 4D conserved current of the optical fluid and its conservation equation are derived and applied to deduce the time-dependent general refractive index. On this basis the forces acting on the fluid are dynamically analyzed and the self-consistency analysis is given.

Análise da tectônica de colocação de diques cretácicos na região de São Sebastião, SP

O trabalho foi desenvolvido no litoral norte do estado de São Paulo, onde ocorrem boas exposições de rochas intrusivas da porção meridional do Enxame de Diques da Serra do Mar, de idade eocretácica. O objetivo principal da dissertação é caracterizar os regimes tectônicos associados à colocação e à deformação de diques máficos na área de São Sebastião (SP) e sua distribuição espacial, a partir de interpretações de imagens de sensores remotos, análise de dados estruturais de campo e descrição petrográfica das rochas ígneas. A área apresenta grande complexidade no tocante ao magmatismo, uma vez que ocorrem diques de diabásios toleítico e alcalino, lamprófiro e rochas alcalinas félsicas como fonolitos, traquitos e sienitos, estes sob a forma diques, sills e plugs. Os diabásios toleíticos tem idades em torno 134 Ma, correlatas com o início do rifteamento sul-atlântico, enquanto que as rochas alcalinas datam de 86 Ma e estão relacionadas com um magmatismo intraplaca posterior. Os lineamentos estruturais orientam-se majoritariamente na direção ENE-WSW, paralela às foliações metamórficas e zonas de cisalhamento observadas no campo e descritas na literatura, referentes ao Domínio Costeiro da Faixa Ribeira. Os diques se orientam na direção NE-SW, com azimute semelhante porém ângulos de mergulho discordantes da foliação em grande parte da área, onde as foliações são de baixo ângulo. Um segundo conjunto de lineamentos orientado NW-SE ocorre como um importante conjunto de fraturas que cortam tanto as rochas do embasamento proterozóico quanto as rochas alcalinas neocretácicas. Diques com esta orientação são escassos. Um terceiro conjunto NNE-SSW ocorre na porção oeste da área, associado à presença de diques de diabásio que por vezes mostram indicadores de movimentação sinistral. A análise cinemática dos diques mostra um predomínio de distensão pura durante sua colocação, com um tensor de compressão mínima de orientação NW-SE, ortogonal ao principal trend dos diques. Componentes direcionais, por vezes ambíguas, são comumente observadas, com um discreto predomínio de componente sinistral. O mesmo padrão cinemático é observado para os diques toleíticos e para os alcalinos, sugerindo que o campo de tensões local pouco variou durante o Cretáceo. Embora o embasamento não tenha sido diretamente reativado durante a colocação dos diques, sua anisotropia pode ter controlado de certa forma a orientação do campo de tensões local durante o Cretáceo. Os mapas geofísicos da bacia de Santos existentes na literatura sugerem certo paralelismo entre as estruturas observadas na área de estudo e aquelas interpretadas na bacia. As estruturas NNE-SSW são paralelas ao trend das sub-bacias e ao gráben de Merluza, enquanto que as estruturas NW-SE são paralelas a zonas de transferência descritas na literatura.

Closed G2 forms and special metrics

170 p.

Aplicações de métodos quimiométricos e de técnicas analíticas em amostras alimentícias e farmacêuticas

Esse trabalho compreende dois diferentes estudos de caso: o primeiro foi a respeito de um medicamento para o qual foi desenvolvida uma metodologia para determinar norfloxacino (NOR) por espectrofluorimetria molecular e validação por HPLC. Primeiramente foi desenvolvida uma metodologia por espectrofluorimetria onde foram feitos alguns testes preliminares a fim de estabelecer qual valor de pH iria fornecer a maior intensidade de emissão. Após fixar o pH foi feita a determinação de NOR em padrões aquosos e soluções do medicamento usando calibração univariada. A faixa de concentração trabalhada foi de 0500 μg.L-1. O limite de detecção para o medicamento foi de 6,9 μg.L-1 enquanto que o de quantificação foi de 24,6 μg.L-1. Além dessas, outras figuras de mérito também foram estimadas para desenvolvimento da metodologia e obtiveram resultados muito satisfatórios, como por exemplo, os testes de recuperação no qual a recuperação do analito foi de 99.5 a 103.8%. Para identificação e quantificação do NOR da urina foi necessário diluir a amostra de urina (estudada em dois diferentes níveis de diluição: 500 e 1000 x) e também uso do método da adição de padrão (na mesma faixa de concentração usada para medicamento). Após a aquisição do espectro, todos foram usados para construção do tensor que seria usado no PARAFAC. Foi possível estimar as figuras de mérito como limite de detecção de 11.4 μg.L-1 and 8.4 μg.L-1 (diluição de 500 e 1000 x respectivamente) e limite de quantificação de 34 μg.L-1 e 25.6 μg.L-1 (diluição de 500 x e 1000 x respectivamente). O segundo estudo de caso foi na área alimentícia no qual se usou espectroscopia NIR e FT MIR acopladas a quimiometria para discriminar óleo de soja transgênica e não transgênica. Os espectros dos óleos não mostraram diferença significativa em termos visuais, sendo necessário usar ferramentas quimiométricas capazes de fazer essa distinção. Tanto para espectroscopia NIR quanto FT MIR foi feito o PCA a fim de identificar amostras discrepantes e que influenciariam o modelo de forma negativa. Após efetuar o PCA, foram usadas três diferentes técnicas para discriminar os óleos: SIMCA, SVM-DA e PLS-DA, sendo que para cada técnica foram usados também diferentes pré processamento. No NIR, apenas para um pré processamento se obteve resultados satisfatórios nas três técnicas, enquanto que para FT-MIR ao se usar PLS-DA se obteve 100% de acerto na classificação para todos os pré processamentos

Structural Integrity of the Contralesional Hemisphere Predicts Cognitive Impairment in Ischemic Stroke at Three Months

After stroke, white matter integrity can be affected both locally and distally to the primary lesion location. It has been shown that tract disruption in mirror's regions of the contralateral hemisphere is associated with degree of functional impairment. Fourteen patients suffering right hemispheric focal stroke (S) and eighteen healthy controls (HC) underwent Diffusion Weighted Imaging (DWI) and neuropsychological assessment. The stroke patient group was divided into poor (SP; n = 8) and good (SG; n = 6) cognitive recovery groups according to their cognitive improvement from the acute phase (72 hours after stroke) to the subacute phase (3 months post-stroke). Whole-brain DWI data analysis was performed by computing Diffusion Tensor Imaging (DTI) followed by Tract Based Spatial Statistics (TBSS). Assessment of effects was obtained computing the correlation of the projections on TBSS skeleton of Fractional Anisotropy (FA) and Radial Diffusivity (RD) with cognitive test results. Significant decrease of FA was found only in right brain anatomical areas for the S group when compared to the HC group. Analyzed separately, stroke patients with poor cognitive recovery showed additional significant FA decrease in several left hemisphere regions; whereas SG patients showed significant decrease only in the left genu of corpus callosum when compared to the HC. For the SG group, whole brain analysis revealed significant correlation between the performance in the Semantic Fluency test and the FA in the right hemisphere as well as between the performance in the Grooved Pegboard Test (GPT) and theTrail Making Test-part A and the FA in the left hemisphere. For the SP group, correlation analysis revealed significant correlation between the performance in the GPT and the FA in the right hemisphere.

Tectônica de emplacement dos diques toleíticos do Arco de Ponta Grossa, entre Curitiba e Paranaguá (PR)

Apesar da grande quantidade de estudos geoquímicos e geocronológicos que têm sido executados no enxame de diques de Ponta Grossa (EDPG), pouco se sabe a respeito da tectônica associada ao seu sin e pós emplacement. O objetivo desse estudo é identificar nos diques possíveis indicadores cinemáticos a fim de compreender essa dinâmica, além de caracterizar a tectônica rúptil Meso-cenozóica associada à área, afetando todas as rochas. A área de estudo está situada no entorno da Baía de Paranaguá, estado do Paraná, onde os diques do EDPG afloram intrudindo domínios pré-cambrianos, compostos por gnaisses, sequências metassedimentares e suítes graníticas pertencentes ao Terreno Paranaguá e uma pequena parte às Microplacas Curitiba e Luís Alves, ambos em contato através de Zonas de cisalhamento (SIGA JR, 1995). Essas rochas possuem direção de foliação marcante NE-SW. Os diques estudados foram divididos em dois grupos com base em estudos petrográficos, com forte predomínio dos básicos toleíticos e subordinadamente, os básicos alcalinos. Alguns diques compostos também foram encontrados, o que demonstra ao menos dois pulsos magmáticos possivelmente associados ao mesmo evento. São diques verticais a subverticais e possuem direção principal NW-SE. Com frequência apresentam fraturamento interno de direção NE-SW, provavelmente associados ao seu processo de resfriamento. Possuem formato tabular, porém não é raro que ocorram irregulares. As principais feições indicativas de movimentação oblíqua na intrusão desses diques são as estruturas de borda em degraus, tocos e zigue-zague, que demonstram em geral uma componente distensional destral de deslocamento. Agregando dados dos demais enxames de diques toleíticos principais, chegou-se a um valor médio de N80E para o tensor σ3 da abertura do Atlântico Sul, coerente com o esperado também para EDPG, visto que foram intrudidos em um ambiente transtensivo (CORREA GOMES, 1996). Falhas e fraturas são observadas cortando tanto as rochas encaixantes quanto os diques, caracterizando uma tectônica posterior à intrusão. As principais famílias de fraturas são N20-30E, N30-40W, N80W e N60-70E, formando zonas preferenciais de erosão no cruzamento entre elas. As falhas podem apresentar plano de falha bem definido com estrias e ressaltos, ocorrendo preenchidas ou não, tendo sido observados preenchimento de sílica e material carbonático. Predomina nas falhas observadas, cinemática sinistral demonstrando mudança no campo de esforços com relação ao emplacement dos diques. O estudo da tectônica rúptil assim como do emplacement dos diques da área vem a contribuir para o melhor entendimento dos processos de abertura do Oceano Atlântico Sul, além de abranger a região emersa do que constitui o embasamento da bacia de Santos, foco de extensivos estudos atualmente, podendo-se inferir que os mesmos processos tenham afetado a região offshore.

Mapping forces in 3D elastic assembly of grains

Our understanding of the elasticity and rheology of disordered materials, such as granular piles, foams, emulsions or dense suspensions relies on improving experimental tools to characterize their behaviour at the particle scale. While 2D observations are now routinely carried out in laboratories, 3D measurements remain a challenge. In this paper, we use a simple model system, a packing of soft elastic spheres, to illustrate the capability of X-ray microtomography to characterise the internal structure and local behaviour of granular systems. Image analysis techniques can resolve grain positions, shapes and contact areas; this is used to investigate the material's microstructure and its evolution upon strain. In addition to morphological measurements, we develop a technique to quantify contact forces and estimate the internal stress tensor. As will be illustrated in this paper, this opens the door to a broad array of static and dynamical measurements in 3D disordered systems

Projective Limit Random Probabilities on Polish Spaces

A pivotal problem in Bayesian nonparametrics is the construction of prior distributions on the space M(V) of probability measures on a given domain V. In principle, such distributions on the infinite-dimensional space M(V) can be constructed from their finite-dimensional marginals---the most prominent example being the construction of the Dirichlet process from finite-dimensional Dirichlet distributions. This approach is both intuitive and applicable to the construction of arbitrary distributions on M(V), but also hamstrung by a number of technical difficulties. We show how these difficulties can be resolved if the domain V is a Polish topological space, and give a representation theorem directly applicable to the construction of any probability distribution on M(V) whose first moment measure is well-defined. The proof draws on a projective limit theorem of Bochner, and on properties of set functions on Polish spaces to establish countable additivity of the resulting random probabilities.

Angular dependence of domain wall resistivity in artificial magnetic domain structures.

We exploit the ability to precisely control the magnetic domain structure of perpendicularly magnetized Pt/Co/Pt trilayers to fabricate artificial domain wall arrays and study their transport properties. The scaling behavior of this model system confirms the intrinsic domain wall origin of the magnetoresistance, and systematic studies using domains patterned at various angles to the current flow are excellently described by an angular-dependent resistivity tensor containing perpendicular and parallel domain wall resistivities. We find that the latter are fully consistent with Levy-Zhang theory, which allows us to estimate the ratio of minority to majority spin carrier resistivities, rho downward arrow/rho upward arrow approximately 5.5, in good agreement with thin film band structure calculations.

弥散张量成像在精神分裂症的研究

　弥散张量成像(diffusion tensor imaging , DTI) 是目前在活体直视脑白质主要纤维束三维结构的唯一方法〔1〕。国内外已将其应用于神经精神疾病的研究。本文就DTI 在精神分裂症的应用作一综述。

Schizophrenia patients and their healthy siblings share disruption of white matter integrity in the left prefrontal cortex and the hippocampus but not the anterior cingulate cortex

Healthy siblings of schizophrenia patients have an almost 9-fold higher risk for developing the illness than the general population. Disruption of white matter (WM) integrity as indicated by reduced fractional anisotropy (FA) derived from diffusion tensor