Eine kontinuierliche Lyman-alpha-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen

In dieser Arbeit wird eine schmalbandige kontinuierliche kohärente Lyman-α-Quelle basierend auf Festkörperlasersystemen zur zukünftigen Kühlung von Antiwasserstoff vorgestellt. Die fundamentalen Festkörperlasersysteme ermöglichen es im Vier-Wellen-Misch-Prozess zur Erzeugung der Lyman-α-Strahlung nicht nur die 6^1S – 7^1S-Zwei-Photonen-Resonanz des Quecksilbers sondern erstmals auch die 6^1S – 6^3P-Ein-Photonen-Resonanz zur Erhöhung der Konversionseffizienz optimal zu nutzen. In ersten Messungen wurden 0,063nW Leistung bei Lyman-α erzeugt. Mit dieser Lyman-α-Quelle war es, durch die Nähe des ersten fundamentalen Lasers zur Ein-Photonen-Resonanz, erstmals möglich den kompletten Verlauf der Phasenanpassungskurve des Vier-Wellen- Misch-Prozesses aufzunehmen. Neben den fundamentalen Lasersystemen und der Lyman-alpha-Erzeugung selbst, wird in dieser Arbeit die Detektion der produzierten Lyman-α-Strahlung mit einem Photomultiplier vorgestellt, die soweit optimiert wurde, dass eine zuverlässige Abschätzung der erzeugten Leistung möglich ist. Für diesen Zweck wurde zudem ein Teststand aufgebaut, mit dem die Transmissivität der Optiken, welche in der Lyman-α-Apparatur verwendet werden, bei 121,56nm gemessen wurde. Des Weiteren wird hier eine vielseitige Rechnung vorgestellt, mit der die erzeugte Leistung bei Lyman-α, unter anderem in Abhängigkeit von der Temperatur, der Absorption des ersten fundamentalen Laserstrahls, dem Dichteprofil des Quecksilberdampfes und unter dem Einfluss eines Puffergases, bestimmt wird.

Einfluss der 6 1 S - 6 3 P-Resonanz auf die Lyman-alpha-Erzeugung in Quecksilber

In dieser Arbeit wird eine kontinuierliche, kohärente Strahlungsquelle bei 121,56nm, der Lyman-alpha Linie in Wasserstoff, vorgestellt. Diese Lyman-alpha Quelle soll zur zukünftigen Laserkühlung von Antiwasserstoff dienen. Die Strahlung wird durch Vier-Wellen-Mischen in Quecksilberdampf produziert. Dabei wird ein Festkörperlasersystem zur Erzeugung der Fundamentalstrahlen eingesetzt. Zur Erhöhung der nichtlinearen Suszeptibilität wird die 6^1S-7^1S Zwei-Photonen-Resonanz ausgenutzt. Zusätzlich wird mit Hilfe eines durchstimmbaren ultravioletten Lasersystems die 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz genutzt, was es erlaubt, die nichtlineare Suszeptibilität des Mischprozesses um Größenordnungen zu erhöhen. Um den Einfluss der 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz zu untersuchen, wurden zunächst die Phasenanpassungstemperaturen bei verschiedenen Verstimmungen der ultravioletten Strahlung zur 6^3P Resonanz vermessen und festgestellt, dass kleinere Verstimmungen zu niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen führen. Es konnte sowohl theoretisch wie auch experimentell gezeigt werden, dass diese niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen bei kleinen Verstimmungen der Erhöhung der Lyman-alpha Erzeugung durch die größere nichtlineare Suszeptibilität bei kleinen Verstimmungen entgegenwirken. Bei immer kleineren Verstimmungen zur 6^3P Resonanz limitiert die Absorption der ultravioletten Strahlung die Lyman-alpha Erzeugung. Ein positiver Effekt der niedrigeren Phasenanpassungstemperaturen ist, dass es möglich wird, auf das bisher nötige Puffergas in der Quecksilber-Dampfzelle zu verzichten, was die Lyman-alpha Erzeugung um einen Faktor 1,7 erhöht. Damit war es möglich, die bisherige Effizienz der Lyman-alpha Erzeugung zu verbessern. Es wurde eine Lyman-alpha Leistung von 0,3nW erreicht. Zusätzlich zum Einfluss der 6^3P Resonanz auf die Lyman-alpha Erzeugung wurde ein weiterer Effekt beobachtet. Durch die Nähe der 6^1S-6^3P Ein-Photon-Resonanz wird auch mehr Besetzung in das obere 7^1S Niveau der Zwei-Photonen-Resonanz gepumpt. Dadurch konnte erstmals eine kontinuierliche Lasertätigkeit auf der 6^1P-7^1S Linie in Quecksilber bei 1014nm beobachtet werden.

First stars XIV. Sulfur abundances in extremely metal-poor stars

Context. Precise S abundances are important in the study of the early chemical evolution of the Galaxy. In particular the site of the formation remains uncertain because, at low metallicity, the trend of this alpha-element versus [Fe/H] remains unclear. Moreover, although sulfur is not bound significantly in dust grains in the ISM, it seems to behave differently in DLAs and old metal-poor stars. Aims. We attempt a precise measurement of the S abundance in a sample of extremely metal-poor stars observed with the ESO VLT equipped with UVES, taking into account NLTE and 3D effects. Methods. The NLTE profiles of the lines of multiplet 1 of S I were computed with a version of the program MULTI, including opacity sources from ATLAS9 and based on a new model atom for S. These profiles were fitted to the observed spectra. Results. We find that sulfur in EMP stars behaves like the other alpha-elements, with [S/Fe] remaining approximately constant below [Fe/H] = -3. However, [S/Mg] seems to decrease slightly with increasing [Mg/H]. The overall abundance patterns of O, Na, Mg, Al, S, and K are most closely matched by the SN model yields by Heger & Woosley. The [S/Zn] ratio in EMP stars is solar, as also found in DLAs. We derive an upper limit to the sulfur abundance [S/Fe] < +0.5 for the ultra metal-poor star CS 22949-037. This, along with a previously reported measurement of zinc, argues against the conjecture that the light-element abundance pattern of this star (and by analogy, the hyper iron-poor stars HE 0107-5240 and HE 1327-2326) would be due to dust depletion.

[O/Fe] ESTIMATES FOR CARBON-ENHANCED METAL-POOR STARS FROM NEAR-INFRARED SPECTROSCOPY

We report on oxygen abundances determined from medium-resolution near-infrared spectroscopy for a sample of 57 carbon-enhanced metal-poor (CEMP) stars selected from the Hamburg/ESO Survey. The majority of our program stars exhibit oxygen-to-iron ratios in the range +0.5 < [O/Fe]< + 2.0. The [O/Fe] values for this sample are statistically compared to available high-resolution estimates for known CEMP stars as well as to high-resolution estimates for a set of carbon-normal metal-poor stars. Carbon, nitrogen, and oxygen abundance patterns for a sub-sample of these stars are compared to yield predictions for very metal-poor asymptotic giant branch (AGB) abundances in the recent literature. We find that the majority of our sample exhibit patterns that are consistent with previously studied CEMP stars having s-process-element enhancements and thus have very likely been polluted by carbon- and oxygen-enhanced material transferred from a metal-poor AGB companion.

Effizientes Vierwellenmischen durch Ausnutzen von Resonanzen in Quecksilber

In dieser Arbeit wird eine kohärente, kontinuierliche Strahlungsquelle im vakuum-ultravioletten (VUV) Spektrum vorgestellt. Sie basiert auf einem Vierwellenmischprozess in Quecksilberdampf mit Fundamentalstrahlen bei 253,7 nm, 407,9 nm und 545,5 nm Wellenlänge. Diese fundamentalen Strahlen werden durch frequenzverdoppelte bzw. frequenzvervierfachte Festkörperlasersysteme bereit gestellt. Durch das Ausnutzen der 6^1S-7^1S Zweiphotonenresonanz und zusätzlich der 6^1S-6^3P Einphotonenresonanz kann der Vierwellenmischprozess deutlich effizienter betrieben werden als zuvor. Eine nahe Einphotonenresonanz verringert die optimale Phasenanpassungstemperatur des Vierwellenmischprozesses, wodurch Druck- und Stoßverbreiterungen des Quecksilbers verkleinert und damit der nichtlineare Prozess effizienter wird. So können Leistungen bis zu 0,3 nW bei 121,56 nm, dem 1S-2P Lyman-alpha Übergang von Wasserstoff, erzeugt werden. Diese Lyman-alpha Quelle soll für die zukünftige Laserkühlung von Antiwasserstoff genutzt werden. rnrnNeben der Generierung von Strahlung bei Lyman-alpha kann, durch Veränderung der dritten Fundamentalwellenlänge, auch Strahlung in der Nähe zu einer Einphotonresonanz im VUV bei dem 6^1S-12^1P Übergang in Quecksilber durch Vierwellenmischen erzeugt werden. Durch diese weitere Einphotonresonanz kann die nichtlineare Suszeptibilität, verantwortlich für das Vierwellenmischen, stark vergrößert werden, ohne Einfluss auf die Phasenanpassung zu haben. Damit lässt sich der Mischprozess um drei Größenordnungen effizienter gestalten und Leistungen von 6 µW im VUV konnten realisiert werden. Dies entspricht einer Leistungsteigerung um einen Faktor 30 im Vergleich zu früheren Quellen. rnrnDarüberhinaus konnte die Zweiphotonenresonanz in Quecksilber ausführlich untersucht werden. Man erhält bei kleinen Rabifrequenzen der Fundamentalstrahlen eine geschwindigkeitsselektive Doppelresonanz, die den gleichen Ursprung wie Dunkelresonanzen in Lambda-Systemen hat. Bei hohen Rabifrequenzen kann die Anregung in das Zweiphotonenniveau so stark werden, dass auf dem 7^1S-6^1P Übergang ein Laserprozess initiiert wird. Dieser Prozess wurde hier zum ersten Mal mit kontinuierlichen Fundamentallasern nachgewiesen. Es wird gezeigt, dass der zusätzliche Laserprozess das Vierwellenmischen nicht beeinträchtigt.

The 1000 brightest hipass galaxies: The H I mass function and Omega(H I)

We present a new, accurate measurement of the H I mass function of galaxies from the HIPASS Bright Galaxy Catalog, a sample of 1000 galaxies with the highest H I peak flux densities in the southern (delta

IMF control of cusp proton emission intensity and dayside convection: implications for component and anti-parallel reconnection

We study a brightening of the Lyman-alpha emission in the cusp which occurred in response to a short-lived southward turning of the interplanetary magnetic field (IMF) during a period of strongly enhanced solar wind plasma concentration. The cusp proton emission is detected using the SI-12 channel of the FUV imager on the IMAGE spacecraft. Analysis of the IMF observations recorded by the ACE and Wind spacecraft reveals that the assumption of a constant propagation lag from the upstream spacecraft to the Earth is not adequate for these high time-resolution studies. The variations of the southward IMF component observed by ACE and Wind allow for the calculation of the ACE-to-Earth lag as a function of time. Application of the derived propagation delays reveals that the intensity of the cusp emission varied systematically with the IMF clock angle, the relationship being particularly striking when the intensity is normalised to allow for the variation in the upstream solar wind proton concentration. The latitude of the cusp migrated equatorward while the lagged IMF pointed southward, confirming the lag calculation and indicating ongoing magnetopause reconnection. Dayside convection, as monitored by the SuperDARN network of radars, responded rapidly to the IMF changes but lagged behind the cusp proton emission response: this is shown to be as predicted by the model of flow excitation by Cowley and Lockwood (1992). We use the numerical cusp ion precipitation model of Lockwood and Davis (1996), along with modelled Lyman-_ emission efficiency and the SI-12 instrument response, to investigate the effect of the sheath field clock angle on the acceleration of ions on crossing the dayside magnetopause. This modelling reveals that the emission commences on each reconnected field line 2–2.5min after it is opened and peaks 3–5 min after it is opened. We discuss how comparison of the Lyman-alpha intensities with oxygen emissions observed simultaneously by the SI-13 channel of the FUV instrument offers an opportunity to test whether or not the clock angle dependence is consistent with the “component” or the “anti-parallel” reconnection hypothesis.

Erzeugung vakuumultravioletter Strahlung durch Vierwellenmischen in einer Hohlfaser

In dieser Arbeit wird die Entwicklung und experimentelle Umsetzung einer kontinuierlichen, kohärenten Lichtquelle im vakuumultravioletten Wellenlängenbereich um 122 nm präsentiert. Diese basiert auf der nichtlinearen optischen Summenfrequenzmischung dreier Fundamentallaserstrahlen in einer mit Quecksilberdampf gefüllten Hohlfaser. Die Wellenlängen der fundamentalen Laser sind dabei an der Niveaustruktur des Quecksilbers orientiert, um eine mehrfach resonante Überhöhung der nichtlinearen Suszeptibilität zu erreichen. Der transversale Einschluss der Lichtfelder in der Faser verlängert die Wechselwirkungszone mit dem nichtlinearen Medium um mehrere Größenordnungen gegenüber dem Regime fokussierter Strahlen und erlaubt so signifikante Steigerungen der Mischeffizienz.rnrnIm Zuge dieser Arbeit wurde neben einer umfassenden mathematischen Analyse des nichtlinearen Mischprozesses unter Einfluss der Fasercharakteristika eine Apparatur zur Erzeugung und Detektion vakuumultravioletter Strahlung entwickelt. Die Generierung ausreichend hoher Dampfdichten innerhalb des 50 µm durchmessenden Faserkerns konnten spektroskopisch nachgewiesen werden.rnrnDas erste erfolgreiche Summenfrequenzmischen zu 121,26 nm in der Faser wurde demonstriert. Die erzielten Mischeffizienzen sind bereits mit denen vergleichbar, welche unter Verwendung fokussierter Strahlen erreicht werden, obwohl eine Phasenanpassung in der Faser bisher nicht möglich war. Die Ergebnisse dieser Arbeit markieren damit einen wichtigen Schritt hin zu Leistungssteigerungen kohärenter, kontinuierlicher vakuumultravioletter Lichtquellen.rnrnEine solche Quelle wird für zukünftige Laserkühlung von magnetisch gefangenem Antiwasserstoff auf dem Lyman-Alpha Übergang, sowie die Rydberganregung von Calciumionen in einer Paulfalle zur Implementierung quantenlogischer Operationen benötigt.rnrnFerner hat eine Untersuchung der, für eine effiziente Konversion essentiellen, 6^1S_0 - 7^1S_0 Zwei-Photonen Resonanz in Quecksilber Hinweise auf eine bis dato experimentell nicht beobachtete, auf einer Mehr-Photonen Anregung beruhende Licht-induzierte Drift ergeben.

The coupled atmosphere–chemistry–ocean model SOCOL-MPIOM

The newly developed atmosphere–ocean-chemistry-climate model SOCOL-MPIOM is presented by demonstrating the influence of the interactive chemistry module on the climate state and the variability. Therefore, we compare pre-industrial control simulations with (CHEM) and without (NOCHEM) interactive chemistry. In general, the influence of the chemistry on the mean state and the variability is small and mainly restricted to the stratosphere and mesosphere. The largest differences are found for the atmospheric dynamics in the polar regions, with slightly stronger northern and southern winter polar vortices in CHEM. The strengthening of the vortex is related to larger stratospheric temperature gradients, which are attributed to a parametrization of the absorption of ozone and oxygen in the Lyman-alpha, Schumann–Runge, Hartley, and Higgins bands. This effect is parametrized in the version with interactive chemistry only. A second reason for the temperature differences between CHEM and NOCHEM is related to diurnal variations in the ozone concentrations in the higher atmosphere, which are missing in NOCHEM. Furthermore, stratospheric water vapour concentrations differ substantially between the two experiments, but their effect on the temperatures is small. In both setups, the simulated intensity and variability of the northern polar vortex is inside the range of present day observations. Sudden stratospheric warming events are well reproduced in terms of their frequency, but the distribution amongst the winter months is too uniform. Additionally, the performance of SOCOL-MPIOM under changing external forcings is assessed for the period 1600–2000 using an ensemble of simulations driven by a spectral solar forcing reconstruction. The amplitude of the reconstruction is large in comparison to other state-of-the-art reconstructions, providing an upper limit for the importance of the solar signal. In the pre-industrial period (1600–1850) the simulated surface temperature trends are in reasonable agreement with temperature reconstructions, although the multi-decadal variability is more pronounced. This enhanced variability can be attributed to the variability in the solar forcing. The simulated temperature reductions during the Maunder Minimum are in the lowest probability range of the proxy records. During the Dalton Minimum, when also volcanic forcing is an important driver of temperature variations, the agreement is better. In the industrial period from 1850 onward SOCOL-MPIOM overestimates the temperature increase in comparison to observational data sets. Sensitivity simulations show that this overestimation can be attributed to the increasing trend in the solar forcing reconstruction that is used in this study and an additional warming induced by the simulated ozone changes.

Episodic star formation in a group of LAEs at z=5.07

We are undertaking a search for high-redshift low-luminosity Lyman Alpha sources in the SHARDS (Survey for High-z Absorption Red and Dead Sources) survey. Among the pre-selected Lyman Alpha sources two candidates were spotted, located 3.19 arcsec apart, and tentatively at the same redshift. Here, we report on the spectroscopic confirmation with Gran Telescopio Canarias of the Lyman Alpha emission from this pair of galaxies at a confirmed spectroscopic redshifts of z=5.07. Furthermore, one of the sources is interacting/merging with another close companion that looks distorted. Based on the analysis of the spectroscopy and additional photometric data, we infer that most of the stellar mass of these objects was assembled in a burst of star formation 100 Myr ago. A more recent burst (2 Myr old) is necessary to account for the measured Lyman Alpha flux. We claim that these two galaxies are good examples of Lyman Alpha sources undergoing episodic star formation. Besides, these sources very likely constitute a group of interacting Lyman Alpha emitters (LAEs).

The High-Redshift Quasar Luminosity Function from Multi-Epoch Imaging Surveys

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-08

Purification of alpha-toxin from Clostridium perfringens type A in PEG-phosphate aqueous two-phase systems: a factorial study

BACKGROUND: Purification of a-toxin produced by Clostridium perfringens type A in aqueous two-phase systems (ATPS) was studied with a full two-level factorial design on two factors (concentrations of 8000 g mol(-1) PEG and phosphate salt at pH 8.0), to estimate the influence of these factors on the purification results. RESULTS: The partition coefficient (K), purification factor (PF) and activity yield (Y) were strongly influenced by the PEG and phosphate concentrations. Raising the levels of the two factors increased these responses. The highest purification factor (5.7) was obtained with PEG and phosphate concentrations of 17.5% and 15%, respectively. CONCLUSION: These results support the proposal that polymer excluded volume and hydrophobic interactions are the factors that drive the alpha-toxin in PEG/phosphate aqueous two-phase systems. (c) 2008 Society of Chemical Industry

Interaction of alpha-melanotropin with central dopamine systems: role of hormonal state and molecular structure

The tubero-infundibular and nigrostriatal DA neurone systems of rats respond to systemic (i.p.) injection of alpha-MSH (2-100 microgram/kg). The response of the tubero-infundibular (arcuate) DA neurones, an increase in cellular fluorescence intensity which can be interpreted as a sign of increased neuronal activity, is essentially the same in males, estrogen-progesterone-pretreated ovariectomized females and hypophysectomized males, whereas the type of response elicited by alpha-MSH in the nigral DA neurones depends upon the hormonal state of the animal. Differences between the two DA neurone groups exist also with regard to the effects of peptide fragments containing the two active sites of the alpha-MSH molecule. Results of lesion experiments in the lower brainstem (area postrema) and of blockade of muscarinic mechanisms by atropine further point to differences in the mechanisms underlying the peptide effects on the two neurone systems. The reaction of the tubero-infundibular DA system (which controls the pars intermedia of the pituitary) can be considered to reflect the activation of a feedback mechanism on MSH secretion, while the functional counterpart of the changes observed in the nigral system remains unknown at the present time.

Photoluminescence behavior of Eu(3+) ion doped into gamma- and alpha-alumina systems prepared by combustion, ceramic and Pechini methods

Al(2)O(3):Eu(3+)(1%) samples were prepared by combustion, ceramic, and Pechini methods annealed from 400 to 1400 degrees C. XRD patterns indicate that samples heated up to 1000 degrees C present disordered character of activated alumina (gamma-Al(2)O(3)). However, alpha-Al(2)O(3) phase showed high crystallinity and thermostability at 1200-1400 degrees C. The sample characterizations were also carried out by means of infrared spectroscopy (IR), scanning electron microscopy (SEM) and specific surface areas analysis (BET method). Excitation spectra of Al(2)O(3):Eu(3+) samples present broaden bands attributed to defects of Al(2)O(3) matrices and to LMCT state of O -> Eu(3+), however, the narrow bands are assigned to (7)F(0) -> (5)D(J),(5)H(J) and (5)L(J) transitions of Eu(3+) ion. Emission spectra of samples calcined up to 1000 degrees C show broaden bands for (5)D(0) -> (7)F(J) transitions of Eu(3+) ion suggesting that the rare earth ion is in different symmetry sites showed by inhomogeneous line broadening of bands, confirming the predominance of the gamma-alumina phase. For all samples heated from 1200 to 1400 degrees C the spectra exhibit narrow (5)D(0) -> (7)F(J) transitions of Eu(3+) ion indicating the conversion of gamma to alpha-Al(2)O(3) phases, a high intensity narrow peak around 695 nm assigned to R lines of Cr(3+) ion is shown. Al(2)O(3):Eu(3+) heated up to 1100 degrees C presents an increase in the Omega(2) intensity parameter with the increase of temperatures enhancing the covalent character of metal-donor interaction. The disordered structural systems present the highest values of emission quantum efficiencies (eta). CIE coordinates of Al(2)O(3):Eu(3+) are also discussed. (C) 2007 Elsevier Inc. All rights reserved.