Emissionsspektroskopische Diagnostik an Mikroplasmen zur Analyse von gasförmigen und flüssigen Proben

Die Untersuchung von Mikroplasmen mit emissionsspektroskopischer Methoden war Thema meiner Dissertation. Hier wurden zwei Typen an Mikroplasmen untersucht, die auch in der analytischen Chemie eingesetzt werden können. Einmal handelt es sich um Mikroholkathodenentladungen (MHCD), die für die Analyse von gasförmigen Proben eingesetzt werden können. Der zweite Plasmatyp ist die sogenannte LE-DBD (Liquid Electrode Dielectric Barrier Discharge) für die Untersuchung von flüssigen Proben.

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Elektrolyte

Als Elektrolyt wird eine in der Regel flüssige Substanz bezeichnet, welche beim Anlegen eines elektrischen Feldes den elektrischen Stromdurch die gerichtete Bewegung von Ionen zu leiten vermag (Ionenleiter). Ionisierte Gase und Plasmen, die ebenfalls Ionenleiter sind, werden nicht zu den Elektrolyten gezählt. Im Gegensatz dazu ist die elektrische Leitfähigkeit von Metallen durch das freie Elektronengas im Metallverbund gegeben.

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Beispiel zum Photoeffekt bei Kalium

Licht mit eine Wellenlänge von 300 nm falle auf Kalium. Die emittierten Elektronen haben eine maximale kinetische Energie Ekin = 2,03 eV. Berechnet werden sollen im folgenden die Energie der einfallenden Photonen und die Austrittsarbeit für Kalium, die maximale kinetische Energie der emittierten Elektronen, wenn das einfallende Licht eine Wellenlänge von 430 nm besitzt sowie die Grenzwellenlänge des Photoeffekts für Kalium.

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Zeitliche Ausdehnung und Unschärferelation eines Wellenpaketes

Für die Erzeugung eines räumlich lokalisierten Wellenpaketes können unendlich viele Wellen der Form exp{-i(ωt – kx)} in einem Wellenzahl-Intervall zwischen k0 – Δk/2 und k0+Δk/2 überlagert werden. Um ein zeitlich konzentriertes Wellenpaket zu erhalten, kann diese Überlagerung auch für Wellen in einem Frequenz-Intervall zwischen ω0Δω/2 und ω0 + Δω/2 durchgeführt werden und das Wellenpaket in der Form
\[
\psi(x,t) = C(\omega_0)\int_{\omega_0 – \Delta\omega/2}^{\omega_0 + \Delta\omega/2} \exp\left\{-i(\omega t – kx)\right\}\dif{\omega}
\]
dargestellt werden.

In der folgenden Betrachtung soll das Integral unter Verwendung einer Taylor-Entwicklung für k(ω) in der Umgebung von ω0 gelöst werden. Weiterhin wird gezeigt, dass die zeitliche Ausdehung des Wellenpaketes gegeben ist durch Δt = 4π/Δω und dass daraus die Unschärefelation ΔE·Δt=2h folgt. (mehr …)

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Wasserstoffatome im Magnetfeld: Zeeman- oder Paschen-Back-Effekt?

Befinden sich Wasserstoffatome in einem Magnetfeld, so spalten die Emissionslinien aufgrund des Zeeman-Effekts oder Paschen-Back-Effekts auf. Im Folgenden soll untersucht werden, ob die Aufspaltung der $H_\alpha$-Linie ($n = 2 \leftarrow n = 3$) bei Wasserstoffatomen, die sich in einem Magnetfeld von B = 4,734 T durch den anormalen Zeeman-Effekt oder Paschen-Back-Effekt verursacht wird.
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Erzwungene gedämpfte Schwingung

Als Schwingung (Oszillation) bezeichnet man den zeitlichen Verlauf einer Zustandsänderung, wenn ein System aufgrund einer Störung aus dem Gleichgewicht gebracht wird und über eine rücktreibende Kraft wieder in Richtung des Ausgangszustandes gezwungen wird. Dabei wird eine Energieumwandlung zwischen zwei Energieformen durchgeführt. Bei einer ungedämpften harmonischen Schwingung wird angenommen, dass keine Energieverluste stattfinden und stellt einen idealisierten Fall dar. Werden Energieverluste z. B. durch Reibung berücksichtigt, bezeichnet man dieses System als gedämpfte Schwingung. Wird das schwingende System durch ein äußeres System angetrieben, d. h. eine periodische Kraft von außen auf das schwingende System ausgeübt, wird dies als erzwungene gedämpfte Schwingung bezeichnet. Im Folgenden sollen diese drei Systeme etwas näher betrachtet werden.

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Grundzustand im Wasserstoffatom: Energieeigenwert und Wahrscheinlichkeit

In dieser kurzen Betrachtung soll der Energieeigenwert aus der Schrödingergleichung des Grundzustandes des Wasserstoffatoms (1s-Zustand) ermittelt werden. Weiterhin wird die Wahrscheinlichkeit bestimmt, das Elektron innerhalb einer Kugel mit Radius ρ um den Kern zu finden.

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Alternierende Kraftkonstanten in linearer Atomkette

Das Modell einer linearen Kette von Atomen mit alternierenden Kraftkonstanten ist ein einfaches Modell, welches unter anderem in der Festkörperphysik eingesetzt wird. Im Folgenden wird für dieses Problem die Bewegungsgleichung aufgestellt und mit einem Ansatz für die Auslenkung gelöst. Anschließend werden die Frequenzen des optischen und des akustischen Zweiges an zwei Punkten bestimmt und die Lösung graphisch dargestellt.

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Der Hall-Effekt

Unter der Bezeichnung galvanomagnetische und thermomagnetische Effekte werden elektrische und thermische Effekte zusammengefasst, bestehend in stationären Potentialdifferenzen und Temperaturdifferenzen, welche in Elektronenleitern durch Einwirkung eines konstanten Magnetfeldes bei Vorhandensein einer elektrischen oder einer thermischen Strömung auftreten. Der Hall-Effekt, nach E. H. Hall benannt, ist ein transversal-galvanomagnetischer Effekt und ist die Ursache einer transversalen Potentialdifferenz.

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LaTeX-Ausgabe in Graphikformat konvertieren

Manchmal möchte man mit LaTeX auch Abbildungen erzeugen, die anschließend in einem Graphikformat wie .png oder .jpg vorliegen sollen. Eine Möglichkeit hierfür wäre eine dvi-, ps- oder pdf-Datei des LaTeX-Dokuments zu erstellen und anschließend in ein Graphikformat zu konvertieren, hierfür existieren die verschiedensten Programme. Nachteil bei dieser Methode ist jedoch, dass eine komplette Seite konvertiert wird und die zu erstellende Graphik nachträglich mit einem Graphikprogramm bearbeitet bzw. zugeschnitten werden muss. Aber warum sollte man eine Graphik, die z. B. innerhalb einer PSTricks- oder picture-Umgebung mit LaTeX erstellt wurde, nicht direkt in ein Graphikformat konvertieren, um sie beispielsweise auf einer Webseite einbinden zu können? Im folgenden soll eine Möglichkeit vorgestellt werden, wie dies mit LaTeX bewerkstelligt werden kann.

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Einfügen von Sonderzeichen und Befehlszeichen

Einige Zeichen haben in LaTeX eine besondere Bedeutung als Befehlszeichen, so daß eine direkte Ausgabe dieser Zeichen nicht möglich ist, da sie nicht als Symbol sondern als Befehlszeichen interpretiert werden. Einige dieser Befehlszeichen können durch Quoting, d. h. durch das voranstellen eines \ direkt ausgedruckt werden. Dies ist für die Zeichen # $ & _ % { } möglich. Einige Zeichen können jedoch nicht hierüber gesetzt werden, hierfür muß der Umweg über die direkte Angabe des Zeichens im Zeichensatz erfolgen. Dies kann über die Befehlsfolge \symbol{num} erfolgen

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Markierungsschema bei Aufzählungen ändern

Die Markierungen der itemize-Umgebung werden für die einzelnen Ebenen durch die Befehle \labelitemi, \labelitemii, \labelitemiii, \labelitemiv
bzw. für die enumerate-Umgebung durch \labelenumi, \labelenumii, \labelenumiii, \labelenumiv bestimmt. Durch eine Redefinition können diese lokal oder global angepaßt werden. (mehr …)

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Namenskonvention der Type1-Schriften in LaTeX

PostScript-Schriften können zwar selbsterklärende Namen haben, jedoch besteht hier das Problem, dass diese nicht auf allen Systemen unterstützt werden. Daher wurde von Karl Berry ein vereinfachtes Namenssystem für TeX vorgeschlagen, wobei der Schriftname max. 8 Zeichen (zzgl. Suffix) enthält und somit für alle Systeme einheitlich verfügbar ist. (mehr …)

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LaTeX-Namen der Adobe Firmware-Zeichensätze

Die 35 Adobe Firmware Zeichensätze sind standardmäßig auf jedem PostScript-Drucker verfügbar und müssen nicht in den Druckerspeicher geladen werden, da diese im ROM des PostScript-Druckers bereits vorliegen. Diese Zeichensätze sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben, wobei sowohl der LaTeX-Kurzname wie auch der vollständige PostScript-Schriftname angegeben ist. (mehr …)

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Formatspezifizierer für die Konvertierung von Zahlen in Zeichenfolgen

Für die Konvertierung von Zahlen in Zeichenfolgen steht in Oracle SQL und PL/SQL die Funktion to_char(zahl [, fmt [, nlsparam]]) und für Zeichenfolgen in Zahlen die Funktion to_number(zeichenfolge [, fmt [, nlsparam]]) zur Verfügung. Zur Formatierung der Zahl als Zeichenfolge bzw. für die Interpretation der Zeichenfolge als Zahl kann optional eine Formatspezifizierung fmt angegeben werden. Eine Übersicht der möglichen Elemente für die Formatspezifizierung gibt die nachfolgende Tabelle.

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FOR-Schleife über eine Liste von Werten

Neben der Iteration über eine Liste von aufeinanderfolgenden, ganzen Zahlen oder den Records einer Select-Abfrage gibt es eine einfache Möglichkeit in PL/SQL eine Iteration über eine Liste von Werten durchzuführen. Hierfür kann der in Oracle definierte Collection-Typ sys.dbms_debug_vc2coll verwendet werden. (mehr …)

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Informationen für Medizinphysiker

Gesetze und Verordnungen Strahlenschutzgesetz - StrlSchGStrahlenschutzverordnung - StrlSchVMedizinproduktegesetz - MPGMedizinprodukte-Betreiberverordnung - MPBetreibVMedizinprodukterecht-Durchführungsgesetz - MPDGBrustkrebs-Früherkennungs-Verordnung - BrKrFrühErkV Richtlinien Qualitätssicherungsrichtlinie - QS-RLSachverständigen-Prüfrichtlinie - SV-RL vom 09.01.2009Sachverständigen-Prüfrichtlinie - SV-RL vom 01.07.2020 mit Inkraftreten am 1.10.2020Fachkunderichtlinie Röntgendiagnostik Orientierungshilfen, Empfehlungen und Guidlines Orientierungshilfe für bildgebende Verfahren - Empfehlung der StrahlenschutzkommissionICRP-103 - Empfehlungen der Internationalen Strahlenschutzkommission…

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