127 resultados para Shockwave
Resumo:
Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
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Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine neue Methode für einen empfindlichen und isotopenselektiven Elementnachweis entwickelt. Unter Einsatz von Laserablation geschieht der Probenaufschluß direkt und mit einer Ortsauflösung von unter 30 m. Hierzu wurde ein hochauflösendes MALDI-TOF-Massenspektrometer, welches üblicherweise für biochemische Fragestellungen eingesetzt wird, mit einem spektroskopischen Aufbau zur resonanten Ionisation von Elementgehalten modifiziert. Die Methode ist somit insbesondere für die Untersuchung von Elementspuren in Festkörperproben mit mikroskopischer Struktur konzipiert. Methodische Entwicklungsarbeiten wurden anhand des Elements Gadolinium durchgeführt. Durch die Verwendung gepulster Farbstofflaser stehen ausreichend hohe Laserfelder zur Verfügung, um unabhängig von Hyperfeinstruktur und Isotopieverschiebung Übergänge aller Isotope im Rahmen des Resonanzionisations-Verfahrens zu sättigen. Darauf konnte eine Isotopenverhältnisanalyse mit einer Genauigkeit im Prozentbereich verwirklicht werden. Verschiedene Anregungsleitern wurden untersucht, und mit elementspezifischen Resonanzüberhöhungen bis zu zwei Größenordnungen über dem nicht-resonant gebildeten Untergrund konnte eine Nachweiseffizienz von über 10-4 (entsprechend sub-fg/g-Niveau) erzielt werden. Dazu wurden Simulationsrechnungen zum atomaren Sättigungsverhalten in starken resonanten Laserfeldern durchgeführt. Erste Anwendungen des Laserablationsverfahrens waren Proben kosmologischer Herkunft. Der physikalische Prozeß der Laserablation bei Metallen wurde unter Hochvakuum-Bedingung systematisch in Abhängigkeit der Laserfluenz untersucht. In der ablatierten Plasmaphase erwies sich der Neutralanteil als besonders geeignet für geschwindigkeitsselektive Laserionisations-Messungen. Eine bimodale Struktur wurde beobachtet, bestehend aus einer thermischen und einer schockwellen-induzierten Komponente. Der ionische Anteil der ablatierten Dampfphase konnte über variable elektrische Feldpulse untersucht werden. Laserablation unter Atmosphärenbedingung wurde an einem beschichteten Messingtarget untersucht. Dabei wurde die Entstehung von permanenten Oberflächenstrukturen beobachtet, welche sich durch Nichtgleichgewichts-Prozesse in der Dampfphase erklären lassen.
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This study is to theoretically investigate shockwave and microbubble formation due to laser absorption by microparticles and nanoparticles. The initial motivation for this research was to understand the underlying physical mechanisms responsible for laser damage to the retina, as well as the predict threshold levels for damage for laser pulses with of progressively shorter durations. The strongest absorbers in the retina are micron size melanosomes, and their absorption of laser light causes them to accrue very high energy density. I theoretically investigate how this absorbed energy is transferred to the surrounding medium. For a wide range of conditions I calculate shockwave generation and bubble growth as a function of the three parameters; fluence, pulse duration and pulse shape. In order to develop a rigorous physical treatment, the governing equations for the behavior of an absorber and for the surrounding medium are derived. Shockwave theory is investigated and the conclusion is that a shock pressure explanation is likely to be the underlying physical cause of retinal damage at threshold fluences for sub-nanosecond pulses. The same effects are also expected for non-biological micro and nano absorbers. ^
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Variable Speed Limit (VSL) strategies identify and disseminate dynamic speed limits that are determined to be appropriate based on prevailing traffic conditions, road surface conditions, and weather conditions. This dissertation develops and evaluates a shockwave-based VSL system that uses a heuristic switching logic-based controller with specified thresholds of prevailing traffic flow conditions. The system aims to improve operations and mobility at critical bottlenecks. Before traffic breakdown occurrence, the proposed VSL’s goal is to prevent or postpone breakdown by decreasing the inflow and achieving uniform distribution in speed and flow. After breakdown occurrence, the VSL system aims to dampen traffic congestion by reducing the inflow traffic to the congested area and increasing the bottleneck capacity by deactivating the VSL at the head of the congested area. The shockwave-based VSL system pushes the VSL location upstream as the congested area propagates upstream. In addition to testing the system using infrastructure detector-based data, this dissertation investigates the use of Connected Vehicle trajectory data as input to the shockwave-based VSL system performance. Since the field Connected Vehicle data are not available, as part of this research, Vehicle-to-Infrastructure communication is modeled in the microscopic simulation to obtain individual vehicle trajectories. In this system, wavelet transform is used to analyze aggregated individual vehicles’ speed data to determine the locations of congestion. The currently recommended calibration procedures of simulation models are generally based on the capacity, volume and system-performance values and do not specifically examine traffic breakdown characteristics. However, since the proposed VSL strategies are countermeasures to the impacts of breakdown conditions, considering breakdown characteristics in the calibration procedure is important to have a reliable assessment. Several enhancements were proposed in this study to account for the breakdown characteristics at bottleneck locations in the calibration process. In this dissertation, performance of shockwave-based VSL is compared to VSL systems with different fixed VSL message sign locations utilizing the calibrated microscopic model. The results show that shockwave-based VSL outperforms fixed-location VSL systems, and it can considerably decrease the maximum back of queue and duration of breakdown while increasing the average speed during breakdown.
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Resources created at the University of Southampton for the module Remote Sensing for Earth Observation
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