Universität Stuttgart
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Item Open Access Satellite phonon absorption lines above the 875 GHz resonance of interstitial oxygen in silicon(1987) Dittrich, Ehrenfried; Scheitler, Wolfgang; Eisenmenger, WolfgangAcoustic phonon spectroscopy with superconducting tunneling junctions as phonon generator and detector revealed a large number of sharp absorption lines between 875 GHz (oxygen resonance) and 1.35 THz for silicon doped with interstitial oxygen (Si:0i). The strength of these lines scales with the square of the oxygen concentration ranging from 1017 to 1018 cm-3. Under mechanical stress the lines show a frequency shift almost identical to the main oxygen resonance at 875 GHz as well as to the also observable isotope resonance. These satellite absorption lines are therefore discussed as 0i–0i neighbour interaction. This is supported by the influence of annealing.Item Open Access Polarization distributions in isotropic, stretched or annealed PVDF films(1988) Bihler, Eckardt; Holdik, Karl; Eisenmenger, WolfgangThe spatial distribution of the polarization in polyvinylidene fluoride (PVDF) films was measured at room temperature with the PPS (piezoelectric pressure step) method. In order to investigate the time development under external fields, a thin insulation polyethylene terephthalate (PET) film covering an evaporated aluminium electrode was inserted between the sample and the measuring electrode. The observed development of inhomogeneous and internal polarization zones is attributed to charge injection and charge trapping at the polarization zone boundaries. The polarization zone develops at a position where the critical field strength for dipole orientation in the crystallites is exceeded by the approach of injected homocharges (or without injection by the depletion of internal homocharges and the excess of heterocharges). The critical field for α-crystallites corresponds to an electric field phase transition at 1.2 MV/cm. The development of central polarization zones in PVDF containing β-crystallites indicates injection of charges with both signs and almost equal mobility. The results indicate that the β-crystallites determine the charge injection rate or the mobility or both.Item Open Access Biological effects and physical characterization of shock waves by an XL-1 experimental lithotripter(1989) Brümmer, Franz; Staudenraus, Joachim; Nesper, Martina; Suhr, Dierk; Eisenmenger, Wolfgang; Hülser, Dieter F.Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) has become the clinical standard method for non-invasive disintegration not only of concrements in kidney and urinary tract but also of gallstones. Despite the widespread clinical use of ESWL, the mechanism of stone destruction is not yet really understood, but several possibilities (cavitation, shock wave reflection) are discussed. The final cause of various side effects is still under discussion. Nevertheless, during the last few years much effort was put into possible extensions of ESWL applications On the other hand , physical characterizations of shock waves are rarely reported and combined measurements of biological effects in vitro and physical characterization of the applied shock waves are not available. We, therefore, examined the influence of water temperature and gas content on the shock wave efficency in biological systems and determined several physical characteristics (pressure amplitudes, rise time etc.) of the shock waves under the same experimental conditions.Item Open Access Formung fokussierter akustischer Druckpulse(1987) Staudenraus, Joachim; Holdik, Karl; Eisenmenger, WolfgangDas Schallfeld eines räumlich begrenzten Strahlers besteht bei Freifeldausbreitung aus einer "direkten geometrischen Welle" und der "Randbeugungswelle" mit entgegengesetztem Vorzeichen. Daher ist die Abstrahlung eines "reinen Überdruckimpulses" stets von einem nachfolgenden Unterdrucksignal begleitet. Aus den Hochpaßeigenschaften eines Strahlers endlicher Dimension folgt ebenso, daß das Zeitintegral von Überdruckpuls und Unterdrucksignal insgesamt verschwindet. Bei medizinisch eingesetzten fokussierenden Druckpulsgeneratoren kann daher z.B. die Amplitude des immer vorhandenen Unterdrucksignals zur Vermeidung von Kavitation und Gewebeschäden durch eine möglichst große zeitliche Dehnung herabgesetzt werden. Die geringste Unterdruckamplitude wird in diesem Sinne durch eine radial quadratisch abfallende Druckanregung in der Fläche des Strahlers sowie durch einen möglichst sägezahnförmigen zeitlichen Druckverlauf mit steiler Front erzielt. Hierzu wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen an einem Modellstrahler aus PVDF-Piezofilm sowie einem selbstfokussierenden elektromagnetischen Stoßwellengenerator durchgeführt, wobei über die Resultate an letzterem System im Folgenden berichtet wird.Item Open Access Phonon absorption-spectroscopy in the presence of strong elastic phonon scattering(1986) Mebert, Joachim; Koblinger, Otto; Döttinger, Siegfried; Eisenmenger, WolfgangIn this work we show that in the presence of a strong phonon scattering background absorption structures can only be well resolved by reducing sample thickness to the phonon mean free path. This mean free path can be determined by analyzing the pulse shape of 285 GHz phonons. By reducing sample thickness to the appropriate value of 0,3mm the 21,2 cm -1 crystalline field transition in CaF 2:Er 3+ could be evaluated with the very high resolution of 5 GHz. In experiments performed on a 1mm thick LaF 3 Er 3+ sample we observed an absoption line at 14,2 cm -1 not visible in FIR absorption measurements.Item Open Access Dynamics of polarization growth and polarization reversal in PVDF films(1988) Womes, Manfred; Bihler, Eckardt; Eisenmenger, WolfgangThe authors present measurements of the maximum displacement at the end of a rectangular high-voltage pulse together with the remanent polarization after the pulse under short-circuit condition as a function of the polarizing pulse end length. The pulse length varied from 10 μs to 100 s, and the field strength ranged from 0.8 MV/cm to 2 MV/cm. The original samples were reversely polarized or unpolarized 12-μm-thick films containing 37% β-material. It is concluded that the cooperative model combined with six-site potential alone cannot explain the observed switching back of the remanent polarization, its delayed development, and the long times necessary for polarization reversal. The results are qualitatively consistent with a model of charge injection and charge trapping at polarized crystallites.Item Open Access Phonon scattering at surfaces and interfaces(1986) Eisenmenger, WolfgangThe following report on experiments with frequency-dependent phonon backscattering at differently prepared Si and Al203 surfaces demonstrates the variety of phenomena in phonon backscattering of real surfaces to be explained by appropriate models.Item Open Access Elektrostatisches Sondenhydrophon mit einfacher Absoluteichung(1988) Lawrenz, Wolfgang; Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, WolfgangAbsolutmessungen der Schnelle oder des Druckes in Flüssigkeitsschallfeldern, wie sie z.B. bei Stoßwellen auftreten, verlangen akustische Sonden großer Bandbreite, hoher Lebensdauer bei Stoßdrucken bis in den 1 kbar Bereich, akustische Rückwirkungsfreiheit, d.h. flachen Frequenzgang und sichere Eichbarkeit durch einfache Primarmaßstäbe. Diese Forderungen können mit Hilfe einer elektrostatischen Sonde zur Messung der Schnelle an einer die Schallwelle reflektierenden Flüssigkeitsoberfläche erfüllt werden. Das elektrostatische Sondenhydrophon eignet sich zur Absolutmessung von breitbandigen Stoßwellensignalen in Flüssigkeiten im Druckbereich von 100 bar. Es kann verhältnismäßig einfach geeicht werden. Verbesserungen sind bei der Bestimmung der Sondenamplitude, z.B. durch Interferometrie möglich. Außerdem ist eine wirksame tieffrequente Erschütterungsisolierung erforderlich.Item Open Access Optisches Sondenhydrophon(1988) Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, WolfgangDie bisher bekannten Sonden-, Nadel- und Membranhydrophone auf der Basis piezoelektrischer Polymerfolien erreichen bei effektiven Sondendurchmessern von etwa 1 mm eine Bandbreite von 10 MHz und besitzen unter Stoßwellenbedingungen aufgrund ihres Schichtaufbaus eine begrenzte Haltbarkeit. Das hier beschriebene faseroptische Sondenprinzip erlaubt dagegen empfindliche Flächen mit Durchmessern unter 0,1 mm bei entsprechender Bandbreitensteigerung ohne Empfindlichkeitsverlust und besitzt bei Stoßwellenexposition im 1 Kbar-Bereich eine hohe Lebensdauer. Aufgrund der hohen Stoßwellenstandfestigkeit und der nahezu beliebig langen Sondenlänge, ergeben sich neue Möglichkeiten der Stoßwellendruckmessung im medizinischen Bereich, wie z.B. eine Stoßdruckregistrierung in der Niere eines Patienten während der Lithotripsie.