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In this thesis, a stereoscopic camera system is presented that is designed for the use on parabolic flights for the investigation of dusty plasmas under microgravity conditions. This camera system consists of three synchronously triggered high-speed cameras observing a common volume of approximately (15 × 15 × 15) mm³ size. In this volume, the three-dimensional trajectories of a large number of particles surrounded by a dense dust cloud were reconstructed. For this task an intricate set of reconstruction algorithms has been developed, including a four-frame linking algorithm and a complex combined 2D/3D tracking algorithm for a reliable tracking of 3D particles. Furthermore, these algorithms effectively suppress so-called ghost particles in the evaluation process which are reconstructed from falsely identified 2D particle correspondences. Dusty plasmas under microgravity conditions are of special interest due to their complex structure and the variety of observable dynamic phenomena. Under typical discharge conditions, a central dust-free void is formed, surrounded by a dense particle cloud. Since the void is inherently dust-free, particles shot into the void can be uniquely identified and used to probe plasma properties inside this region. In the dust cloud itself, processes like self-excited dust-density waves can be observed under suitable experimental conditions. Using the presented camera setup and reconstruction algorithms, two parts of a dusty plasma under microgravity on parabolic flights are investigated. Initially, the force field creating and sustaining the central void is deduced and characterized. The combination of ion drag and electric field force is measured and compared to current models of the ion drag, showing a good agreement with these models. While previous investigations on the forces were limited to two-dimensional slices through the void, our measurements represent the first three-dimensional quantitative analysis of a large fraction of the void region. From this analysis the structure of the force field is determined and separated into a radial and a non-radial (or orthogonal) contribution. It is shown that the radial contribution dominates in the central void, while non-radial forces increase in magnitude close to the void edge. The radial domination is also observed in the velocity distribution of the probe particles which is significantly shifted to radially outward directed velocities for particles leaving the void. Assuming a strictly radial force profile in the horizontal mid-plane of the void, the friction coefficient determining the interaction of the probe particles with the neutral gas background is experimentally determined and shown to match the theoretical expectation. Subsequently, particles at the outer surface of the dust cloud are reconstructed. There, the particles are found to oscillate due to dust-density waves propagating through the high-density dust cloud. For the investigation of the correlation between waves and oscillating particles, the instantaneous wave and oscillation properties are determined and the instantaneous phase difference is obtained. Modeling the probe particles as driven, damped harmonic oscillators, these phase differences between waves and particles are interpreted with respect to the resonance frequency of the oscillating particles. Spatial variations of the phase difference are observed that may be attributed to different frequencies of the dust-density waves, or to changes of the resonance frequency induced by changing local plasma parameters. From a few measurements of particles oscillating at their resonance frequency, information about the surrounding plasma or properties of the particles themselves can be deduced. However, a larger number of reconstructed trajectories is necessary in order to interpret the phase differences on a reliable data basis. The presented camera setup in combination with the evaluation algorithms is a flexible system for the investigation of three-dimensional dusty plasmas. Its robust construction allows the operation of the system in challenging environments such as on parabolic flights, where spatial limitations and vibrations produced by the aircraft make special demands on such a diagnostic tool. This versatility makes our stereoscopic camera setup and the reconstruction process a suitable standard diagnostic for the application with dusty plasmas; this system will therefore be used in future research amongst other things for the investigation of boundary layers in extended three-dimensional dust clouds under microgravity.
With this thesis, studies which form the bedrock for the long term goal of first wall heat load control and optimization for the advanced stellarator Wendelstein 7-X are developed, described and put into context. It is laid out how reconstruction of features of the edge magnetic field from plasma facing component heat loads is an important first step and can successfully be achieved by artificial neural networks. A detailed study of plasma facing component heat load distribution, potential overloads and overload mitigation possibilities is made in first order approximation of the impact of the main plasma dynamic effects.
Die überkommene Verwendung des Ausdrucks "Scheinproblem" wird mit dem Ziel analysiert, die Rede von Scheinproblemen und von damit zusammenhängenden Phänomenen zu klären. Es soll ein für die philosophische Praxis brauchbares Begriffsinstrumentarium resultieren, das ausgewählten historischen Wurzeln treu bleibt. Dieser explikative Versuch orientiert sich an der Methode der logischen Rekonstruktion. Da Scheinprobleme üblicherweise durch Scheinfragen zum Ausdruck gebracht werden, wird als potentielle Rekonstruenssprache für mutmaßliche Scheinprobleme eine explizite Fragesprache entworfen. Der Versuch mündet in der Gestaltung einer Rede von Scheinproblemen, deren Voraussetzungen sogleich kritisch bewertet werden. Als Resultat bleibt: Scheinproblembehauptungen und deren Zurückweisungen dürfen nicht leichtfertig vollzogen werden, sondern sind zu relativieren und erfordern substantielle interpretative Arbeit.
Synthetische Netze (SN) und azelluläre dermale Matrices (ADM) werden in der
rekonstruktiven Brustchirurgie verwendet, ohne dass genaue Empfehlungen bestehen, die den
spezifischen Materialeinsatz begründen. Da prospektive Vergleichsstudien nicht vorliegen,
müssen retrospektive Analysen Unterschiede herausarbeiten.
Material und Methoden
Die Analyse fokussiert sich auf die Herausarbeitung von materialbedingten Unterschieden
(ADM versus synthetische Netze). Analysiert wurden 281 Mammakarzinompatientinnen des
Brustzentrums der Universitätsmedizin Greifswald nach nippel- bzw. hautsparender
Mastektomie mit Rekonstruktion durch eine materialunterstützte subpektorale
Implantateinlage von 11/2010-07/2017. In 14,4 % (n=52) wurde eine porcine ADM, in 31,8 %
(n=115) ein partiell-resorbierbares (p.-r. SN) und in 53,9 % (n=195) ein nicht-resorbierbares
SN (n.-r. SN) verwendet. Die ADM wurde häufiger bei Sekundärrekonstruktionen (55,8 %)
im Vergleich zu 24,3 % beim p.-r. SN und 21 % beim n.-r. SN eingesetzt (ADM n = 29, p.-r.
SN n = 28, n.-r. SN n = 41). Gesondert analysiert wurden Patientinnen nach Strahlentherapie
(n = 77; 21,3 %). In der ADM-Gruppe (n = 52) wurden 10 (19,2 %) präoperativ und 6 (11,5
%) postoperativ bestrahlt. In der Gruppe, der mit dem partiell-resorbierbaren SN operierten
Patientinnen (n = 115) war die Verteilung 12 (9,6 %) und 11 (10,4 %) und beim nichtresorbierbaren
SN (n = 195) 20 (10,3 %) und 18 (9,2 %). Analysiert wurde der Einfluss der
prä- und postoperativen Radiotherapie auf die Komplikationsrate in differenzierter Analyse
der unterschiedlichen Materialien.
Ergebnisse
In der Gesamtgruppe aller Patientinnen betrug die Implantatverlustrate bei Verwendung der
ADM 23,1 % (n = 12), beim partiell-resorbierbaren SN 7% (n = 8) und beim nichtresorbierbaren
SN 5,6 % (n = 11). Nach Radiotherapie (prä- und postoperativ) betrug die
Implantatverlustrate bei der ADM 56,25 %; bei den SN 13 % bzw. 13,2 %. Bei präoperativer
Radiotherapie betrug die Implantatverlustrate bei der ADM 70 %, beim partiell-resorbierbaren
und nicht-resorbierbaren SN jeweils 25 %. Bei postoperativer Radiotherapie trat bei der ADM
in 33,3 % der Fälle ein Implantatverlust auf wohingegen bei den SN kein Fall auftrat.
Bezüglich postoperativer Komplikationen zeigte sich bei der Verwendung der ADM ein
signifikanter Einfluss der Radiotherapie auf die postoperativen Serome (p = 0,014),
Wundinfektionen (p < 0,001) und Implantatverluste (p = 0,001). Bei Verwendung des nichtresorbierbaren SN beeinflusste die Radiotherapie die Komplikationsrate hinsichtlich
Wundinfektionen (p = 0,006) und Implantatverlusten (p = 0,037) signifikant.
Schlussfolgerung
Bei materialunterstützten Brustrekonstruktionen ist bei Verwendung der porcinen ADM im
Vergleich zu SN generell eine signifikant höhere Implantatverlustrate zu verzeichnen, dies
kommt im Kontext der Strahlentherapie besonders zum Tragen.