Experimental study of the upper hybrid echo in plasmas

The two-pulse stimulated radiation of dense (10^9/cm^3 < ne ≤ 10^(11) /cm^3) nonuniform neon and argon afterglow plasma columns longitudinally immersed in a magnetic field is studied. The magnetic field is very homogeneous over the plasma volume (∆B/B~.01%). If the S-band microwave pulses' center frequency is such that they resonantly excite a narrow band of plasma upper hybrid oscillations close to the maximum upper hybrid frequency of the column, strong two pulse echoes are observed. This new echo process is called the upper hybrid echo. The echo spectrum, echo power and echo width were studied as a function of the pulse peak power P, pulse separation τ, relative density (ω_(po)/ω)^2, and relative cyclotron frequency (ω_c/ω). The complex but systematic variations of the echo properties as a function of the above-mentioned parameters arc found to be in qualitative agreement with those predicted by a theory of Gould and Blum based upon a simple nonuniform unidimensional cold plasma slab model. The possible effects of electron neutral and electron ion collisions not retained in the theoretical model are discussed.

The existence of a new type of cyclotron echo, different from that of Hill and Kaplan and not predicted by the Blum and Gould model is documented. It is believed to be also of a collective effect nature and can probably be described in terms of a theory retaining some hot plasma effects.

Experimental and theoretical developments in extended x-ray absorption fine structure (EXAFS) spectroscopy

To obtain accurate information from a structural tool it is necessary to have an understanding of the physical principles which govern the interaction between the probe and the sample under investigation. In this thesis a detailed study of the physical basis for Extended X-ray Absorption Fine Structure (EXAFS) spectroscopy is presented. A single scattering formalism of EXAFS is introduced which allows a rigorous treatment of the central atom potential. A final state interaction formalism of EXAFS is also discussed. Multiple scattering processes are shown to be significant for systems of certain geometries. The standard single scattering EXAFS analysis produces erroneous results if the data contain a large multiple scattering contribution. The effect of thermal vibrations on such multiple scattering paths is also discussed. From symmetry considerations it is shown that only certain normal modes contribute to the Debye-Waller factor for a particular scattering path. Furthermore, changes in the scattering angles induced by thermal vibrations produces additional EXAFS components called modification factors. These factors are shown to be small for most systems.

A study of the physical basis for the determination of structural information from EXAFS data is also presented. An objective method of determining the background absorption and the threshold energy is discussed and involves Gaussian functions. In addition, a scheme to determine the nature of the scattering atom in EXAFS experiments is introduced. This scheme is based on the fact that the phase intercept is a measure of the type of scattering atom. A method to determine bond distances is also discussed and does not require the use of model compounds or calculated phase shifts. The physical basis for this method is the absence of a linear term in the scattering phases. Therefore, it is possible to separate these phases from the linear term containing the distance information in the total phase.

Estudo clínico randomizado duplo cego comparando duas técnicas de plicatura nasal após osteotomias tipo Le Fort I

A correção de deformidades esqueléticas da face por meio de um tratamento ortodôntico-cirúrgico tornou-se uma opção segura e previsível. Os movimentos ósseos são milimetricamente calculados e executados cirurgicamente, assim como a oclusão é meticulosamente engrenada através dos movimentos ortodônticos. Os efeitos que os tecidos moles sofrem com as cirurgias ortognáticas são, no entanto, menos previsíveis, e apesar do principal objetivo da cirurgia ortognática ser uma melhora funcional, o componente estético é sem dúvida de extrema importância. Em especial, a região de base alar apresenta resultados muito variáveis, a despeito dos bons resultados esqueléticos atingidos. O objetivo deste estudo foi comparar 2 diferentes tipos de sutura utilizados na região de base do nariz, e observar qual tipo apresenta um resultado que melhor acompanhe os movimentos realizados pelo tecido esquelético. Trinta e cinco pacientes foram aleatoriamente distribuídos em 2 grupos. O grupo 1 funcionou como controle e os pacientes receberam a plicatura nasal intra-oral, que é o tipo de plicatura nasal mais descrito na literatura. Já os pacientes do grupo 2 receberam plicatura nasal extra-oral. Para análise estatística foram calculadas as médias e desvios padrões dos grupos, e a hipótese nula de que não havia diferença entre os 2 grupos foi testata com o teste T de Student. Em ambos os grupos ocorreu um alargamento da base do nariz, porém a média de alargamento do grupo 1 foi de 2,50 milímetros (mm), enquanto que a média de alargamento do grupo 2 foi de 1,26 mm. Além disso, o desvio padrão foi menor para o grupo 2, e a hipótese nula foi rejeitada (p<0,05), demonstrando que a diferença entre os grupos foi estatisticamente significativa. Pôde-se concluir que quando objetiva-se um controle mais previsível e rigoroso da base do nariz, a plicatura nasal extra-oral cumprirá melhor esta função.

Avaliação da estabilidade da cirurgia de avanço mandibular através da superposição de modelos tridimensionais

Embora a cirurgia de avanço mandibular seja considerada um procedimento altamente estável, existem algumas preocupações clínicas em relação a mudanças nos côndilos e nos segmentos proximais, que podem levar a recidiva sagital e abertura de mordida. A avaliação dos resultados da cirurgia através de ferramentas de geração e superposição de modelos virtuais tridimensionais (3D) permite a identificação e quantificação dos deslocamentos e remodelação óssea que podem ajudar a explicar as interações entre os componentes dentários, esqueléticos e de tecido mole que estão relacionados a resposta ao tratamento. Este estudo observacional prospectivo avaliou, através de tomografia computadorizada de feixe cônico (CBCT), mudanças na posição/remodelação 3D dos ramos mandibulares, côndilos e mento. Assim, exames CBCT de 27 pacientes foram adquiridos antes da cirurgia (T1), imediatamente após a cirurgia(T2), e 1 ano após a cirurgia(T3). Uma técnica automática de superposição na base do crânio foi utilizada para permitir a avaliação das mudanças ocorridas nas regiões anatômicas de interesse (RAI). Os deslocamentos foram visualizados e quantificados em mapas coloridos 3D através da ferramenta de linha de contorno (ISOLINE). Pelo teste t pareado compararam-se as mudanças entre T1-T2 e T2-T3. O coeficiente de correlação de Pearson verificou se os deslocamentos ocorridos nas RAI foram correlacionados entre si e entre os tempos de avaliação. O nível de significância foi determinado em 0,05. O avanço mandibular médio foi de 6,813,2mm em T2 e 6,363,41mm em T3 (p=0,13). Entre T2 e T3, a posição do mento variou positivamente (≥2mm) em 5 pacientes negativamente em 7. 12% dos pacientes sofreram recidivas ≥4mm. Para todas as outras RAI avaliadas, apenas a porção inferior dos ramos (lado direito - 2,342,35mm e lado esquerdo 2,972,71mm) sofreram deslocamentos médios >2mm com a cirurgia. No acompanhamento em longo prazo, esse deslocamento lateral da porção inferior dos ramos foi mantido (lado direito - 2,102,15mm, p=0,26; e lado esquerdo -2,762,80, p=0,46), bem como todos os outros deslocamentos observados (p>0,05). As mudanças na posição do mento foram correlacionadas a adaptações pós-cirúrgicas nos bordos posteriores dos ramos (esquerdo r=-0,73 e direito r=-0,68) e côndilos (esquerdo r=-0,53 e direito r=-0,46). Os deslocamentos médios sofridos pelas estruturas do lado esquerdo foram suavemente maiores do que no direito. Correlações dos deslocamentos ocorridos entre T1-T2 e T2-T3 mostraram que: os deslocamentos dos côndilos esquerdos com a cirurgia foram negativamente correlacionados às adaptações pós-cirúrgicas destes (r=-0,51); e que o deslocamento da porção superior do ramo esquerdo com a cirurgia foi correlacionado à adaptação pós-cirúrgica ocorrida nos bordos posteriores (r=0,39) e côndilos do mesmo lado (r=0,39). Pode-se concluir que: (1) os deslocamentos causados pela cirurgia foram de modo geral estáveis no acompanhamento de 1 ano, mas identificou-se uma considerável variação individual; (2) as mudanças pós-cirúrgicas na posição do mento foram correlacionadas a adaptações sofridas pelos côndilos e bordos posteriores dos ramos; e que (3) deslocamentos suavemente maiores causados pela cirurgia nas estruturas do lado esquerdo levaram a maiores adaptações pós-cirúrgicas no segmento proximal deste lado.

Avaliação da fidelidade da referência externa em tecidos moles na cirurgia ortognática da maxila

Esse trabalho teve o objetivo de analisar a fidelidade da referência externa em tecidos moles no auxílio do posicionamento vertical da maxila. Foram selecionados 40 pacientes portadores de deformidade dentofacial e submetidos à osteotomia total da maxila. Os indivíduos foram divididos em 2 grupos no intuíto de avaliar duas técnicas de referência externa: a utilização da sutura em tecidos moles e o uso do fio de Kirschner. Esta última foi utilizada como a técnica do grupo-controle. Os dados foram colhidos em duas fases. Na primeira delas, foi realizada a mensuração da posição vertical da maxila antes da osteotomia Le Fort I e após a fixação da maxila, utilizando a referência externa. A partir desses números, foi obtida a alteração vertical de cada caso, colhida durante a cirurgia. Na segunda fase da coleta de dados, foram realizadas mensurações verticais da maxila baseadas nas radiografias cefalométricas pré e pós-operatórias. Assim, foi obtido o valor da alteração vertical de cada caso, baseado na documentação radiográfica. Após esta etapa, foi calculada a diferença entre a alteração vertical obtida durante a cirurgia e a alteração vertical colhida a partir das radiografias. Dessa forma, foram obtidos valores que correspondem às imperfeições no posicionamento vertical da maxila de cada paciente, tendo como base a posição do incisivo central superior. Os resultados foram comparados e analisados estatisticamente. A média aritmética da precisão no posicionamento vertical da maxila no grupo-controle foi de 0,52mm e do grupo da referência em tecidos moles foi de 0,65mm. A aplicação do teste t de Student a 5% revelou que não houve diferença estatística significativa entre o grau de precisão das duas técnicas de referência externa (P=0,429). Como conclusão, observou-se que as duas técnicas foram eficazes no auxílio ao posicionamento vertical da maxila e que a referência externa em tecidos moles apresentou um grau de precisão semelhante ao valor obtido com a técnica do fio de Kirschner.

Experimental study on inertial effects in liquid-solid flows

This thesis presents experimental measurements of the rheological behavior of liquid-solid mixtures at moderate Reynolds (defined by the shear rate and particle diameter) and Stokes numbers, ranging from 3 ≤ Re ≤ 1.6 × 10³ and 0.4 ≤ St ≤ 195. The experiments use a specifically designed Couette cylindrical rheometer that allows for probing the transition from transporting a pure liquid to transporting a dense suspension of particles. Measurements of the shear stress are presented for a wide range of particle concentration (10 to 60% in volume) and for particle to fluid density ratio between 1 and 1.05. The effective relative viscosity exhibits a strong dependence on the solid fraction for all density ratios tested. For density ratio of 1 the effective viscosity increases with Stokes number (St) for volume fractions (φ) lower than 40% and becomes constant for higher φ. When the particles are denser than the liquid, the effective viscosity shows a stronger dependance on St. An analysis of the particle resuspension for the case with a density ratio of 1.05 is presented and used to predict the local volume fraction where the shear stress measurements take place. When the local volume fraction is considered, the effective viscosity for settling and no settling particles is consistent, indicating that the effective viscosity is independent of differences in density between the solid and liquid phase. Shear stress measurements of pure fluids (no particles) were performed using the same rheometer, and a deviation from laminar behavior is observed for gap Reynolds numbers above 4× 10³, indicating the presence of hydrodynamic instabilities associated with the rotation of the outer cylinder. The increase on the effective viscosity with Stokes numbers observed for mixtures with φ ≤ 30% appears to be affected by such hydrodynamic instabilities. The effective viscosity for the current experiments is considerably higher than the one reported in non-inertial suspensions.

A study of flow conditions near the substratum in an experimental channel [Translation from: Verhandlungen der Internationalen Vereinigung fur Theoretische und Angewandte Limnologie 18, 718-725, 1972]

In a slow flow, on a smooth uniform substratum, a limited bed allows the existence of currents slow enough for benthic invertebrates. These conditions rarely occur naturally. The investigations carried out in this work aimed, on an intermediary scale, to define the influence of irregularities in the substratum on flow near the bottom. The substrata used were made of glass marbles. The investigations were carried out in a transparent channel of 70 cm in length and a rectangular section 10 x 5 cm. The data was analysed to study the general evolution of flow in terms of average speeds and the appearance of the turbulence near the bottom.

Experimental, Numerical and Analytical Studies of the MHD-driven plasma jet, instabilities and waves

This thesis describes a series of experimental, numerical, and analytical studies involving the Caltech magnetohydrodynamically (MHD)-driven plasma jet experiment. The plasma jet is created via a capacitor discharge that powers a magnetized coaxial planar electrodes system. The jet is collimated and accelerated by the MHD forces.

We present three-dimensional ideal MHD finite-volume simulations of the plasma jet experiment using an astrophysical magnetic tower as the baseline model. A compact magnetic energy/helicity injection is exploited in the simulation analogous to both the experiment and to astrophysical situations. Detailed analysis provides a comprehensive description of the interplay of magnetic force, pressure, and flow effects. We delineate both the jet structure and the transition process that converts the injected magnetic energy to other forms.

When the experimental jet is sufficiently long, it undergoes a global kink instability and then a secondary local Rayleigh-Taylor instability caused by lateral acceleration of the kink instability. We present an MHD theory of the Rayleigh-Taylor instability on the cylindrical surface of a plasma flux rope in the presence of a lateral external gravity. The Rayleigh-Taylor instability is found to couple to the classic current-driven instability, resulting in a new type of hybrid instability. The coupled instability, produced by combination of helical magnetic field, curvature of the cylindrical geometry, and lateral gravity, is fundamentally different from the classic magnetic Rayleigh-Taylor instability occurring at a two-dimensional planar interface.

In the experiment, this instability cascade from macro-scale to micro-scale eventually leads to the failure of MHD. When the Rayleigh-Taylor instability becomes nonlinear, it compresses and pinches the plasma jet to a scale smaller than the ion skin depth and triggers a fast magnetic reconnection. We built a specially designed high-speed 3D magnetic probe and successfully detected the high frequency magnetic fluctuations of broadband whistler waves associated with the fast reconnection. The magnetic fluctuations exhibit power-law spectra. The magnetic components of single-frequency whistler waves are found to be circularly polarized regardless of the angle between the wave propagation direction and the background magnetic field.

Experimental research on dormancy in Cyclops vicinus [Translation from: Naturwissenschaften 56 93-94, 1969]

Dormancy has been observed in several species of Cyclops. Animals in dormancy are characterised by almost complete inactivity of the main appendages and sluggish intestinal peristalsis. In Cyclops vicinus dormancy can take place in copepod stages III (19%), IV (78%) and V (3%) but one and the same animal only in one developmental stage. The author gives his own results between frequency of dormancy and photoperiod (20 C, 1000 lux). He concludes that dormancy in C. vicinus can be influenced by day length and can be ended prematurely by short day length.

Experimental study of the Talbot effect under femtosecond laser illumination

Experimental results of the Talbot effect of an amplitude grating under femtosecond laser illumination are reported. Compared with Talbot image under continuous wave (CW) illumination, Talbot images under femtosecond laser illumination are different due to the wide spectral bandwidth and the Talbot images are more distorted at longer Talbot distances. The spectrums and the pulsewidths of femtosecond laser pulses are measured with the frequency-resolved optical gating (FROG) apparatus. Experimental results are in good agreement with the theoretical analysis. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Experiments on the production of a highly dispersible calcium carbonate. ('Experimental section' only) [Translation from: Szklo i Ceramiki 30, 133-136, 1979]

This short translation summarises experiments on the production of a highly dispersible precipitate of calcium carbonate. The translation covers the 'Experimental section' (of the original larger paper) only.