Simulation and Design of a high speed Solid State Switch for Excimer Laser

Excimerlaser sind gepulste Gaslaser, die Laseremission in Form von Linienstrahlung – abhängig von der Gasmischung – im UV erzeugen. Der erste entladungsgepumpte Excimerlaser wurde 1977 von Ischenko demonstriert. Alle kommerziell verfügbaren Excimerlaser sind entladungsgepumpte Systeme. Um eine Inversion der Besetzungsdichte zu erhalten, die notwendig ist, um den Laser zum Anschwingen zu bekommen, muss aufgrund der kurzen Wellenlänge sehr stark gepumpt werden. Diese Pumpleistung muss von einem Impulsleistungsmodul erzeugt werden. Als Schaltelement gebräuchlich sind Thyratrons, Niederdruckschaltröhren, deren Lebensdauer jedoch sehr limitiert ist. Deshalb haben sich seit Mitte der 1990iger Jahre Halbleiterschalter mit Pulskompressionsstufen auch in dieser Anwendung mehr und mehr durchgesetzt. In dieser Arbeit wird versucht, die Pulskompression durch einen direkt schaltenden Halbleiterstapel zu ersetzen und dadurch die Verluste zu reduzieren sowie den Aufwand für diese Pulskompression einzusparen. Zudem kann auch die maximal mögliche Repetitionsrate erhöht werden. Um die Belastung der Bauelemente zu berechnen, wurden für alle Komponenten möglichst einfache, aber leistungsfähige Modelle entwickelt. Da die normalerweise verfügbaren Daten der Bauelemente sich aber auf andere Applikationen beziehen, mussten für alle Bauteile grundlegende Messungen im Zeitbereich der späteren Applikation gemacht werden. Für die nichtlinearen Induktivitäten wurde ein einfaches Testverfahren entwickelt um die Verluste bei sehr hohen Magnetisierungsgeschwindigkeiten zu bestimmen. Diese Messungen sind die Grundlagen für das Modell, das im Wesentlichen eine stromabhängige Induktivität beschreibt. Dieses Modell wurde für den „magnetic assist“ benützt, der die Einschaltverluste in den Halbleitern reduziert. Die Impulskondensatoren wurden ebenfalls mit einem in der Arbeit entwickelten Verfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass die sehr gebräuchlichen Class II Keramikkondensatoren für diese Anwendung nicht geeignet sind. In der Arbeit wurden deshalb Class I Hochspannungs- Vielschicht- Kondensatoren als Speicherbank verwendet, die ein deutlich besseres Verhalten zeigen. Die eingesetzten Halbleiterelemente wurden ebenfalls in einem Testverfahren nahe den späteren Einsatzparametern vermessen. Dabei zeigte sich, dass nur moderne Leistungs-MOSFET´s für diesen Einsatz geeignet sind. Bei den Dioden ergab sich, dass nur Siliziumkarbid (SiC) Schottky Dioden für die Applikation einsetzbar sind. Für die Anwendung sind prinzipiell verschiedene Topologien möglich. Bei näherer Betrachtung zeigt sich jedoch, dass nur die C-C Transfer Anordnung die gewünschten Ergebnisse liefern kann. Diese Topologie wurde realisiert. Sie besteht im Wesentlichen aus einer Speicherbank, die vom Netzteil aufgeladen wird. Aus dieser wird dann die Energie in den Laserkopf über den Schalter transferiert. Aufgrund der hohen Spannungen und Ströme müssen 24 Schaltelemente in Serie und je 4 parallel geschaltet werden. Die Ansteuerung der Schalter wird über hochisolierende „Gate“-Transformatoren erreicht. Es zeigte sich, dass eine sorgfältig ausgelegte dynamische und statische Spannungsteilung für einen sicheren Betrieb notwendig ist. In der Arbeit konnte ein Betrieb mit realer Laserkammer als Last bis 6 kHz realisiert werden, der nur durch die maximal mögliche Repetitionsrate der Laserkammer begrenzt war.

Consumo máximo de oxigênio e limiar anaeróbio de jogadores de futebol: comparação entre as diferentes posições

O grau de desenvolvimento das capacidades físicas no futebol é fator determinante do nível desportivo do jogador. O objetivo do presente estudo foi comparar valores de limiar anaeróbio e consumo máximo de oxigênio entre jogadores profissionais de futebol de diferentes posições. Para tanto, 25 atletas (idade = 22,08 ± 8,28 anos, peso = 76,12 ± 9,8kg, altura = 179,8 ± 7,1cm e relação corporal = 12,21 ± 3,67% de gordura corporal) foram divididos em cinco grupos, como se segue: goleiros (GO), zagueiros (ZA), laterais (LA), meio-campistas (MC) e atacantes (AT). O VO2max foi determinado em esteira ergométrica através de análise direta e a velocidade de corrida correspondente ao limiar anaeróbio fixo de 4mM (V4mM), em teste de campo (2 x 1.000m a 90 e 95% da velocidade máxima para a distância) através de interpolação linear. A V4mM foi menor (p < 0,05) para o grupo GO em relação aos demais grupos. Além disso, os grupos LA e MC apresentaram valores de V4mM significantemente maiores em relação aos grupos ZA e AT. O grupo GO mostrou VO2max significantemente menor em relação a todos os outros grupos, sendo que estes últimos não apresentaram diferença entre si. Uma vez que os atletas de diferentes posições não realizavam treinamento diferenciado, os autores creditam as diferenças encontradas à especificidade da movimentação durante partidas e coletivos.

Effect of soccer training on the running speed and the blood lactate concentration at the lactate minimum test

Tegtbur et al. [23] devised a new method able to estimate the intensity at maximal lactate steady state termed lactate minimum test. According to Billat et al. [7], no studies have yet been published on the affect of training on highest blood lactate concentration that can be maintained over time without continual blood lactate accumulation. Therefore, the aim of the present study was to verify the effect of soccer training on the running speed and the blood lactate concentration (BLC) at the lactate minimum test (Lac(min)). Thirteen Brazilian male professional soccer players, all members of the same team playing at National level, volunteered for this study. Measurements were carried out before (pre) and after (post) eight weeks of soccer training. The Lac(min) test was adapted to the procedures reported by Tegtbur et al. [23]. The running speed at the Lac(min) test was taken when the gradient of the line was zero. Differences in running speed and blood lactate concentration at the Lac(min) test before (pre) and after (post) the training program were evaluated by Student's paired t-test. The training program increased the running speed at the Lac(min) test (14.94 +/- 0.21 vs. 15.44 +/- 0.42* km(.)h(-1)) and the blood lactate concentration (5.11 +/- 2.31 vs. 6.93 +/- 1.33* mmol(.)L(-1)). The enhance in the blood lactate concentration may be explained by an increase in the lactate/H+ transport capacity of human skeletal muscle verified by other authors.

Índices técnicos correspondentes à velocidade crítica e à máxima velocidade de 30 minutos em nadadores com diferentes níveis de performance aeróbia

O principal objetivo deste estudo foi verificar o efeito do nível de performance aeróbia na relação entre os índices técnicos correspondentes à velocidade crítica (VC) e à velocidade máxima de 30 minutos (V30) em nadadores. Participaram deste estudo, 23 nadadores do gênero masculino com características antropométricas similares, divididos segundo o nível de performance aeróbia em grupo G1 (maior performance) (n = 13) e G2 (menor performance) (n = 10). Os indivíduos tinham pelo menos quatro anos de experiência no esporte e treinavam um volume semanal de 30.000 a 45.000m. A VC foi determinada através do coeficiente angular da regressão linear entre as distâncias (200 e 400m) e seus respectivos tempos. A V30 foi determinada através da máxima distância realizada em um teste de 30 minutos. Todas as variáveis foram determinadas no nado crawl. A VC foi significantemente maior do que a V30 no grupo G1 (1,30 ± 0,04 vs. 1,23 ± 0,06m.s-1) e no G2 (1,17 ± 0,08 vs. 1,07 ± 0,06m.s-1). As duas variáveis foram maiores no grupo G1. As taxas de braçada correspondentes à VC (TBVC) e à V30 (TBV30) obtidas nos grupos G1 (33,07 ± 4,34 vs. 31,38 ± 4,15 ciclos.min-1) e G2 (35,57 ± 6,52 vs. 33,54 ± 5,89 ciclos.min-1) foram similares entre si. A TBVC foi significantemente menor no grupo 1 do que no grupo 2, enquanto que a TBV30 não foi diferente entre os grupos. Os comprimentos de braçada correspondentes à VC (CBVC) e à V30 (CBV30) foram significantemente maiores no grupo G1 (2,41 ± 0,33 vs. 2,38 ± 0,30m.ciclo-1) do que no G2 (2,04 ± 0,43 vs. 1,97 ± 0,40m.ciclo-1), e similares entre si nos dois grupos. As correlações (r) entre a VC e a V30 e as variáveis técnicas correspondentes às duas velocidades foram significantes em todas as comparações (0,68 a 0,91). Portanto, a relação entre a velocidade e as variáveis técnicas correspondentes à VC e à V30 não é modificada pelo nível de performance aeróbia.

Efeitos do treinamento de corrida em diferentes intensidades sobre a capacidade aeróbia e produção de lactato pelo músculo de ratos Wistar

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

Estimativa do custo energético e contribuição das diferentes vias metabólicas na canoagem de velocidade

O desempenho na canoagem de velocidade depende da capacidade de o organismo regenerar ATP em grandes quantidades e a altas taxas, a partir das diferentes vias metabólicas. Assim, o objetivo do presente estudo foi combinar dois modelos bioenergéticos, um genérico denominado de potência crítica e outro específico para a canoagem, proposto por Zamparo et al. (1999), na tentativa de produzir estimativas de aptidão aeróbia e anaeróbia para essa modalidade, bem como estabelecer estimativas não-invasivas da contribuição dos sistemas aeróbio e anaeróbio para diferentes distâncias percorridas. Para tanto, 11 atletas de canoagem (16,0 ± 1,2 anos; 174,0 ± 2,4cm; 65,2 ± 4,4kg), do sexo masculino, percorreram diferentes distâncias (500, 1.000 e 1.790m), na máxima velocidade possível, em embarcações do tipo K-1, em um lago com águas calmas. As informações obtidas foram inicialmente convertidas em quantidades geradas de trabalho (kJ) e potência interna (W). Posteriormente, os valores individuais estimados foram aplicados às três equações preditivas da potência crítica (PCrit) e capacidade de trabalho anaeróbio (CTAnaer). Por fim, os valores produzidos foram transformados em unidades de equivalentes de oxigênio para a estimativa da contribuição aeróbia (equivalente de O2 para a PCrit x tempo para a distância) e anaeróbia (equivalente de O2 para a CTAnaer x tempo para a distância), nas diferentes distâncias. A contribuição aeróbia relativa encontrada para as diferentes distâncias analisadas (500, 1.000 e 1.790m) foi de 60,6, 78,6 e 89,4%, respectivamente. Os resultados encontrados confirmaram as informações produzidas anteriormente por outras investigações, o que sugere que os procedimentos adotados neste estudo podem fornecer estimativas confiáveis sobre a participação das vias energéticas no desempenho de canoagem.

Aerobic capacity of rats recovered from fetal malnutrition with a fructose-rich diet

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

Heavy-intensity aerobic exercise affects the isokinetic torque and functional but not conventional hamstrings:quadriceps ratios

Running exercises are frequently related to muscular injuries, which may be a result of muscular imbalance. The present study aimed to verify the effects of heavy-intensity continuous running exercise on the functional and conventional hamstrings: quadriceps ratios, and also in the knee flexors and extensors EMG activity in active non-athletic individuals. Sixteen active males performed maximal isokinetic concentric and eccentric knee flexions and extensions at 60 degrees s(-1) and 180 degrees s(-1). In another session, the same procedure was conducted after a continuous running exercise at 95% onset of blood lactate accumulation. Torque and electromyographic ratios were calculated from peak torque and integrated electromyographic activity (knee flexor and extensors). Creatine kinase was measured before and 24 h after running exercise. Eccentric torque (knee flexion and extension) decreased significantly after running only at 180 degrees s(-1) (p < 0.05). No differences were found for the conventional torque ratios (p > 0.05), however, the functional torque ratios at 180 degrees s(-1) decreased significantly after running (p < 0.05). No effects on the electromyographic activity and electronnyographic ratios were found (p > 0.05). Creatine kinase increased slightly 24 h after running (p < 0.05). Heavy-intensity continuous running exercise decreased knee flexor and extensor eccentric torque, and functional torque ratios under fast velocities (180 degrees s(-1)), probably as result of peripheral fatigue. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

The contribution of air breathing to aerobic scope and exercise performance in the banded knifefish Gymnotus carapo L.

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

Indexes of power and aerobic capacity obtained in cycle ergometry and treadmill running: comparisons between sedentary, runners, cyclists and triathletes

The objectives of this study were: a) to determine, in a cross-sectional manner, the effect of aerobic training on the peak oxygen uptake, the intensity at O2peak and the anaerobic threshold (AnT) during running and cycling; and b) to verify if the transference of the training effects are dependent on the analized type of exercise or physiological index. Eleven untrained males (UN), nine endurance cyclists (EC), seven endurance runners (ER), and nine triathletes (TR) were submitted, on separate days, to incremental tests until voluntary exhaustion on a mechanical braked cycle ergometer and on a treadmill. The values of O2peak (ml.kg-1.min-1) obtained in running and cycle ergometer (ER = 68.8 ± 6.3 and 62.0 ± 5.0; EC = 60.5 ± 8.0 and 67.6 ± 7.6; TR = 64.5 ± 4.8 and 61.0 ± 4.1; UN = 43.5 ± 7.0 and 36.7 ± 5.6; respectively) were higher in the group that presented specific training in the modality. The UN group presented the lower values of O2peak, regardless of the type of exercise. This same behavior was observed for the AnT (ml.kg-1.min-1) determined in running and cycle ergometer (ER = 56.8 ± 6.9 and 44.8 ± 5.7; EC = 51.2 ± 5.2 and 57.6 ± 7.1; TR = 56.5 ± 5.1 and 49.0 ± 4.8; UN = 33.2 ± 4.2 and 22.6 ± 3.7; respectively). It can be concluded that the transference of the training effects seems to be only partial, independently of the index (O2peak, IO2peak or AnT) or exercise type (running or cycling). In relation to the indices, the specificity of training seems to be less present in the O2peak than in the IO2peak and the AnT.

Validade do teste de 30 minutos (T-30) na determinação da capacidade aeróbia, parâmetros de braçada e performance aeróbia de nadadores treinados

O objetivo do presente estudo foi verificar a utilização da velocidade de 30 minutos (VT-30), freqüência de braçada (fB), comprimento de braçada (CB) e índice de braçada (IB), obtidos no teste T-30, como métodos não-invasivos para determinação da performance aeróbia e técnica de nadadores treinados. Catorze nadadores submeteram-se a três esforços de 400m (85, 90 e 100% do esforço máximo) para determinação da velocidade de limiar anaeróbio (VLan) correspondente à concentração fixa de 3,5mM de lactato e um esforço máximo de 30 minutos (VT-30). fB, CB e IB foram calculados nos 10m centrais da piscina (nado limpo) para o teste T-30 (fBT-30, CBT-30 e IBT-30) e progressivo. Através da relação entre VLan e parâmetros de braçada no teste progressivo, determinaram-se freqüência de braçada de limiar (fBLan), comprimento de braçada de limiar (CBLan) e índice de braçada de limiar (IBLan). O tempo para realizar 400m em máximo esforço foi considerado como parâmetro de performance (P400). Não foi encontrada diferença significativa entre VLan (1,29 ± 0,07m.s-1) e VT-30 (1,29 ± 0,08m.s-1), que ainda apresentaram alta correlação (r = 0,90). Os valores de fBLan (33,6 ± 4,14 ciclos/min) e fBT-30 (34,9 ± 3,53 ciclos/min) e de CBLan (2,09 ± 0,20m/ciclo) e CBT-30 (2,09 ± 0,20m/ciclo) também não foram significativamente diferentes. Correlações significativas (p < 0,05) também foram encontradas entre VT-30 e P400 (r = 0,95); fBLan e fBT-30 (r = 0,73); CBLan e CBT-30 (r = 0,89) e IBLan e IBT-30 (r = 0,94). Conclui-se que a VT30 se mostrou confiável para o monitoramento do treinamento, predição da performance e determinação de parâmetros relacionados à técnica de nadadores.

Influência da forma de indução à acidose na determinação da intensidade de lactato mínimo em corredores de longa distância

O objetivo principal deste estudo foi verificar se diferentes formas de indução à acidose interferem na determinação da intensidade do lactato mínimo (LACmin) em corredores de longa distância. Desse modo, 14 corredores de provas fundas do atletismo participaram do estudo. Os atletas realizaram três protocolos: 1) teste incremental em esteira rolante, com incrementos de 1km.h-1 a cada três minutos até a exaustão, para a determinação das intensidades de limiar anaeróbio (OBLA), de limiar aeróbio (Laer), consumo máximo de oxigênio (VO2max) e intensidade de consumo máximo de oxigênio (vVO2max); 2) teste de lactato mínimo em pista de atletismo (LACminp), que consistiu de dois esforços máximos de 233m na pista de atletismo com intervalo de um minuto entre cada repetição, com oito minutos de recuperação passiva, seguido de um teste incremental semelhante ao do protocolo 1; e 3) teste de lactato mínimo em esteira rolante (LACmine), constituído de dois esforços máximos de um minuto e 45 segundos com intervalo de um minuto, na intensidade de 120% da vVO2max, seguido dos mesmos procedimentos do protocolo 2. Foram coletadas amostras de sangue do lóbulo da orelha ao final de cada estágio em todos os protocolos e no 7º minuto de recuperação passiva dos testes de LACmine e LACminp. A análise de variância (ANOVA) mostrou que ocorreram diferenças significativas entre as intensidades de LACmine (13,23 ± 1,78km.h-1) e OBLA (14,67 ± 1,44km.h-1). Dessa maneira, a partir dos resultados obtidos no presente estudo, é possível concluir que a determinação da intensidade correspondente ao lactato mínimo é dependente do protocolo utilizado para a indução à acidose. Além disso, o LACmine subestimou a intensidade correspondente ao OBLA, não podendo ser utilizado para a mensuração da capacidade aeróbia de corredores fundistas.

Non-exhaustive test for aerobic capacity determination in swimming rats

The aim of this study was to describe a double-bout exercise test for non-exhaustive aerobic capacity determination in swimming rats. Adult rats were Submitted to 4 swimming tests at different intensities (4%, 6%, 7%, and 8% of body mass), with intervals of 48 h between them. Two exercise bouts of equal intensity lasting 5 min were performed, separated by 2 min with blood collection for lactate analysis. For each intensity, delta lactate was determined by subtracting lactate concentration at the end of the first effort from the lactate at the end of the second effort. Individual linear interpolation of delta lactate concentration enabled determination of a null delta, equivalent to the critical load (CL). Maxima) lactate steady state (MLSS) was also determined. The estimated CL was of 4.8% body mass and the MLSS was observed at 100% of CL, with blood lactate of 5.20 mmol/L. At 90%, blood lactate stabilized, with a progressive increase to 110% CL. These results offer a potential determination of aerobic capacity in swimming rats.

Interval training at 95% and 100% of the velocity at VO2 max: effects on aerobic physiological indexes and running performance

The objective of this study was to analyze the effect of two different high-intensity interval training (HIT) programs on selected aerobic physiological indices and 1500 and 5000 m running performance in well-trained runners. The following tests were completed (n = 17): (i) incremental treadmill test to determine maximal oxygen uptake (VO2max), running velocity associated with VO2 max (VVO2max), and the velocity corresponding to 3.5 mmol/L of blood lactate concentration (vOBLA); (ii) submaximal constant-intensity test to determine running economy (RE); and (iii) 1500 and 5000 m time trials on a 400 m track. Runners were then randomized into 95% vVO(2max) or 100% vVO(2max) groups, and undertook a 4 week training program consisting of 2 HIT sessions (performed at 95% or 100% vVO(2max), respectively) and 4 submaximal run sessions per week. Runners were retested on all parameters at the completion of the training program. The VO2 max values were not different after training for both groups. There was a significant increase in post-training vVO(2 max), RE, and 1500 in running performance in the 100% vVO(2 max) group. The vOBLA and 5000 m running performance were significantly higher after the training period for both groups. We conclude that vOBLA and 5000 m running performance can be significantly improved in well-trained runners using a 4 week training program consisting of 2 HIT sessions (performed at 95% or 100% vVO(2max)) and 4 submaximal run sessions per week. However, the improvement in vVO(2 max), RE, and 1500 in running performance seems to be dependent on the HIT program at 100% vVO(2 max).

MAXIMAL LACTATE STEADY-STATE INDEPENDENT of RECOVERY PERIOD DURING INTERMITTENT PROTOCOL

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