Publications Repository - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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39294 Publications

Formation of d-layers of Ge nanocrystals in SiO2

Heinig, K.-H.; Schmidt, B.; Markwitz, M.; Strobel, M.; von Borany, J.; Klimenkov, M.

  • Lecture (Conference)
    E-MRS Spring Meeting, Symposium 1 - Microcrystalline and Nanocrystalline Semiconductors, Strasbourg, France, June 1-4, 1999

Publ.-Id: 3142

Modeling of impurity gettering in silicon by ion implantation induced defects

Heinig, K.-H.; Jäger, H.-U.

  • Lecture (Conference)
    E-MRS Spring Meeting, Symposium F - Process Induced Defects in Semiconductors, Strasbourg, France, June 1-4, 1999

Publ.-Id: 3141

Simultaneous measurement of cerebral blood flow and [18F]FDOPA metabolism in newborn piglets

Brust, P.; Bauer, R.; Walter, B.; Bergmann, R.; Vorwieger, G.; Steinbach, J.; Füchtner, F.; Will, E.; Linemann, H.; Johannsen, B.

  • Abstract in refereed journal
    NeuroImage 5 (1997) A25.
  • Lecture (Conference)
    First International Symposium on Functional Receptor Mapping of the living Brain, Aarhus, Denmark, 16.-18.5.1997

Publ.-Id: 3139

Crystal-GRID: Investigation of interatomic solid state potentials

Hauschild, T.; Jentschel, M.; Heinig, K.-H.; Börner, H. G.; Möller, W.

  • Lecture (Conference)
    HERCULES (Higher European Research Course for Users of Large Experimental Systems), Grenoble, France, March, 1999

Publ.-Id: 3138

Effect of asphyxia on dopa decarboxylase activity in the brain of neonatal pigs.

Brust, P.; Bauer, R.; Walter, B.; Bergmann, R.; Vorwieger, G.; Steinbach, J.; Füchtner, F.; Will, E.; Linemann, H.; Obert, M.; Zwiener, U.; Johannsen, B.

  • Abstract in refereed journal
    J. Cereb. Blood Flow Metab. 17 (1997) S161
  • Lecture (Conference)
    BRAIN 97, Baltimore, USA, 15.-19.6.1997

Publ.-Id: 3137

Classical MD simulations of atomic displacernents in 4H-, 6H-, and 3C-SIC

Belko, V.; Chagarov, E.; Posselt, M.

  • Lecture (Conference)
    E-MRS 1999 Spring Meeting, Symposium L: Ab-Initio Approaches to Microelectronics Materials and Process Modelling, Strasbourg, France, June 1-4,1999

Publ.-Id: 3133

Phase Formation in Aluminium Implanted Titanium and the Correlated Modification of Mechanical and Corrosive Properties

Tsyganov, I.; Wieser, E.; Matz, W.; Mücklich, A.; Reuther, H.; Pham, M. T.; Richter, E.

Surface modification of titanium is of interest considering the necessary improvement of mechanical properties of this material for applications as e.g. medical implants. This work is devoted to the formation of a layer with a high content of the titanium aluminides Ti3Al and TiAl below the surface by high dose aluminium implantation. If the maximum aluminium concentration exceeds 20 at.% precipitation of Ti 3Al is detected by XRD already in the as-implanted state. For maximum aluminium concentrations between 50 and 55 at.% the phase TiAl is found beside Ti3Al after annealing at 700oC. For a double implantation resulting in an aluminium concentration of about 60 at.% in the depth range between 100 and 200 nm a disordered fcc TiAl phase is observed after implantation as precursor for the ordered tetragonal TiAl formed by subsequent annealing at 600oC. The influence of a pre-implantation of 3x1017 V/cm2 on the phase formation is also reported.
The depth dependent maximum hardness in the near surface range increases with increasing Al dose up to a factor 4. Significantly enhanced wear resistance is observed for Al doses >1018 cm-2 after annealing. High dose implantation of Al into Ti results in an enhanced corrosion in 5 M HCl. However, subsequent annealing reduces the corrosion current compared to unimplanted Ti.

Keywords: titanium; ion implantation; aluminium; intermetallic phases; wear; corrosion

  • Thin Solid Films 376 (2000) 188

Publ.-Id: 3132

Strukturierung von epitaktischen CoSi2/Si-Heterostrukturen durch lokale Oxidation

Antons, A.; Klinkhammer, F.; Kappius, L.; Heinig, K.-H.; Trinkaus, H.; Mantl, S.

  • Lecture (Conference)
    DPG-Frühjahrstagung des AK Festkörperphysik, Münster, March 22-26,1999

Publ.-Id: 3131

Nanostructured arrays formed by finely focused ion beams

Zuhr, R. A.; Budai, J. D.; Datskos, P. G.; Meldrum, A.; Thomas, K. A.; Warmack, R. J.; White, C. W.; Feldman, L. C.; Strobel, M.; Heinig, K.-H.

  • Contribution to external collection
    Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 536 (1999) 251

Publ.-Id: 3130

Defects remaining in MeV-ion-implanted and armealed Si away from the peak of the nuclear energy deposition profile

Kögler, R.; Yankov, R. A.; Posselt, M.; Danilin, A. B.; Skorupa, W.

  • Nucl. Instr. Meth. B147 (1999) 96

Publ.-Id: 3128

Simulations for impurity gettering in silicon by ion implantation induced defects

Heinig, K.-H.; Jäger, H.-U.

  • Lecture (Conference)
    Proc. First ENDEASD (European Network on Defect Engineering of Advanced Semiconductor Devices) Workshop, C. Claeys, (ed.), p. 294, Santorini, Greece, April 1999
  • Contribution to proceedings
    Proc. First ENDEASD (European Network on Defect Engineering of Advanced Semiconductor Devices) Workshop, C. Claeys, (ed.), p. 294, Santorini, Greece, April 1999

Publ.-Id: 3127

Monte Carlo ion-implantation simulation for deep ULSI transistors

Feudel, T.; Strecker, N.; Krause, U.; Schmidt, B.; Posselt, M.

  • Lecture (Conference)
    Proc. 1999 Semiconductor TCAD Workshop, vol. 2, p. 7. 1, Hsinchu, Taiwan, May 1999
  • Lecture (Conference)
    1999 Semiconductor TCAD Workshop, Hsinchu, Taiwan, May 4-6,1999
  • Contribution to proceedings
    Proc. 1999 Semiconductor TCAD Workshop, vol. 2, p. 7. 1, Hsinchu, Taiwan, May 1999

Publ.-Id: 3126

Modeling of Ge nanocluster evolution in ion implanted Si02 layers

Borodin, V. A.; Heinig, K.-H.; Schmidt, B.

  • Nuclear Instr. Meth. B 147 (1999) 286

Publ.-Id: 3125

Performance Ratio im Detail: PV-Generatorleistung und Anlagenertrag

Rindelhardt, U.; Teichmann, G.

Das Performance Ratio (PR) als wichtigste Kenngröße einer netzgekoppelten Photovoltaikanlage wird analysiert. Durch Unterscheidung zwischen der nominalen Generatorleistung und der Nennleistung des Generators können einerseits gemessenen Werte des PR interpretiert und andererseits aus gemessenen Werten des PR auf relativ einfache Weise die Generatornennleistung ermittelt werden. Das Verfahren wird an verschiedenen Anlagen verifiziert.
Die qualifizierte Ermittlung des PR einer Anlage ist wichtige Voraussetzung für eine belastbaren Ertragsvorhersage einer PV-Anlage.

Keywords: Photovoltaik; Performance Ratio

  • Poster
    Tagungsband 15. Symposium Photovoltaische Solarenergie, 15.-17. März 2000, Staffelstein, S. 331
  • Contribution to proceedings
    Tagungsband 15. Symposium Photovoltaische Solarenergie, 15.-17. März 2000, Staffelstein, S. 331

Publ.-Id: 3123

Low temperature hydroxyapatite coating of titanium via sodium ion implantation

Pham, M. T.; Matz, W.; Reuther, H.; Richter, E.; Steiner, G.

Na ions were implanted into pure Ti surfaces. New surface phases were shown to be incorporated into the surface: sodium titanates Na2TiO3 (in the as-implanted state) and Na2Ti6O13 (after 20 min heating at 700 °C in air). A variable level of rugged surface in porosity and roughness was observed depending on the applied ion dose and energy. Upon exposing to simulated body fluid, such ion-implanted surfaces were revealed to enhancedly elicit hydroxyapatite nucleation and growth.

Keywords: biocompatibility; titanium; hydroxyapatite; surface coating; ion implantation

  • Thin Solid Films 379 (2000) 50-56

Publ.-Id: 3122

Basic investigations of an integrated modulator for plasma immersion ion implantation

Günzel, R.; Hornauer, U.; Rogozin, A.; Astrelin, V.

The replacement of the external high voltage modulator by an integrated plasma based modulator recently presented, would appreciably reduce the costs of plasma immersion ion implantation equipment. Hence an inherent restriction of the integrated modulator is the limited maximum current supplied by the integrated modulator during the application of the high voltage pulse to the sample. The aim of the present publication is to investigate possibilities to overcome this limitations. Detailed investigations are presented on the response of a plasma if electrons are extracted by a large electrode with special emphasis on the processes near the wall and near the control grid of the modulator.
Switching off the negative bias voltage of the grid, controlling the electron flow to the anode, results in an increase of the plasma floating potential from -8V to about 60V, as revealed by probe measurements. All electrons leaving the plasma are collected by the anode. Further during the off - time of the grid voltage a 2 to 3 fold increase of the plasma density was observed.

Keywords: PIII; PSII; high voltage modulation

  • Surf. Coat. Technol. 136 (2001) 47

Publ.-Id: 3121

Measurements and CFX-simulations of a bubbly flow in a vertical pipe

Krepper, E.; Prasser, H.-M.

In the Forschungszentrum Rossendorf a measurements techniques test loop was constructed. Air water flow in a vertical tube was investigated using different two phase flow measuring techniques. Air was injected into an upward water flow at normally conditions applying different injection modes. Different tests with different relations of air and water superficial velocity were performed. For each test stationary conditions were settled. The paper describes the measuring techniques used and some experiments performed. Applying a wire mesh sensor, developed in FZR, the cross section of the void fraction could be determined. The time resolution achieved by the signal processing unit is 1024 frames per second. The spatial resolution equals 3 mm. At the investigated flow velocities, the bubble diameter distributions could be determined. Using the code CFX-4.2, void profiles over the tube cross section were calculated. The development of the void profiles is mainly influenced by bubble forces, which act perpendicular to the flow direction. Therefore the comparison of the calculated with the measured results for bubble flow regimes is a good validity test for the implemented two phase flow models. The two phase models of the code version CFX-4.2 are able to describe void profiles with a near wall void maximum, which will be found for bubbly flow showing a monodisperse bubble size distribution. To model flow regimes showing a bubble size distribution and the occurrence of bubble coalescence and diffraction, model extensions would be necessary. The consideration of larger bubbles, which may be deformed, requires the development of improved bubble force models.

  • Lecture (Conference)
    3rd Int. Conf. on Advances in Fluid Mechanics, Montreal May 2000; in: M. Rahman, C.A. Brebbia (Ed.): Advances in Fluid Mechanics III, pp. 23-31, WITPress Southampton, Boston 2000, ISBN 1-85312-813-9
  • Contribution to external collection
    3rd Int. Conf. on Advances in Fluid Mechanics, Montreal May 2000; in: M. Rahman, C.A. Brebbia (Ed.): Advances in Fluid Mechanics III, pp. 23-31, WITPress Southampton, Boston 2000, ISBN 1-85312-813-9

Publ.-Id: 3120

Ion beam synthesis of semiconductor nanoclusters for opto- and microelectronics applications

von Borany, J.; Heinig, K.-H.; Skorupa, W.

  • Book (Authorship)
    in: Advances in Solid State Physics 39, pp. 171-181, ed. by B. Kramer, Vieweg-Verlag Braunschweig/Wiesbaden 1999

Publ.-Id: 3119

Technetium and Rhenium in Nuclear Medicine

Pietzsch, H.-J.; Johannsen, B.

The appreciation of short-lived radionuclides in nuclear medicine has led to the development of radionuclide generators that serve as a convenient source of these radionuclides to prepare a wide range of radiopharmaceuticals. Of all the potentially useful generator systems, the 99mTc generator has found the most widespread use. Although originally chosen because of its excellent disintegration characteristics and its ready availability, 99mTc would not be so widely used today were it not for its ability to exhibit a versatile coordination chemistry.
During the first phase of research into the development of 99mTc based imaging agents in the 1970s the agents were relatively simple in nature (pertechnetate, colloids, particles, albumin, and complexes with DTPA, phosphonates). Then new complexes have been developed which provide images of flow and metabolism, e.g. kidney and liver functions as well as regional heart and brain perfusion. Antibodies, antibody fragments and numerous peptides have been successfully labelled with 99mTc. Progress in technetium chemistry has led to an assortment of building blocks in the form of various cores and valuable combinations of donor groups in a number of chelating ligands. Research is still going on to extend and improve these tools. Using new concepts and methods, current research is being directed at an area of technetium chemistry well beyond perfusion tracers to open a window on biochemistry. The recent advances in the design of new technetium 99mTc imaging agents illustrate the continued expansion of the use.

Rhenium and technetium belong to the same group of the periodic table and have similar chemical properties. Radioisotopes of rhenium (186Re and 188Re) have been suggested as radiopharmaceuticals for therapy. Similar to the in-house use of the 99mTc generator for the preparation of a great variety of 99mTc labeled diagnostic agents, the 188Re generator can provide the therapeutically useful radionuclide for the preparation of 188Re agents for bone pain palliation, cancer therapy, radiotherapy of chronic degenerative joint diseases and brachytherapy to reduce restenosis risks after coronary dilatation.

  • Lecture (Conference)
    Congress of the South American Pharmaceutical Federation, Montevideo/Uruguay, 26.-28.4.2000

Publ.-Id: 3118

Workshop on Measuring techniques for steady state and transient multiphase flows 1999

Prasser, H.-M.; Schaffrath, A.

The third workshop on Measuring Techniques for Steady State and Transient Multiphase Flows took place at the Forschungszentrum Rossendorf (FZR) at the 14 Oktober 1999. This series of meetings was initiated by the Institute for Safety Research of the FZR and by the Institute of Process Technology, Process Automation and Measuring Techniques of the University of Applied Science Zittau. The workshop was supported by the Deutsche Gesellschaft für Chemisches Apparatewesen, Chemische Technik und Biotechnologie (DECHEMA) and the Section Thermo and Fluiddynamics of the Kerntechnische Gesellschaft. Two main lectures and 9 technical papers dealt with wall thermography, acoustic and gamma source water level measurement, electro diffusion, optical tomography and velocity and mass flow measurements with wire mesh sensors.

Keywords: Measuring Techniques for Steady State and Transient Multiphase Flows

  • Kerntechnik 64 (1999) 5-6, p. 309-311

Publ.-Id: 3117

Nachrechnung der Oak Ridge Versuche (THTL) zur thermohydraulischen Instabilität

Hainoun, A.; Schaffrath, A.

Bis Mitte der 90er Jahre wurde in den USA an der Entwicklung eines Höchstflußreaktors (ANSR: Advanced Neutron Source Reactor) gearbeitet, dessen Neutronenfluß den der derzeit betriebenen Hochflußreaktoren (z. B. dem HFR in Grenoble) um mindestens eine Größenordnung übertreffen sollte. Der aus 15 kg hochangereichertem Uran bestehende Kern besaß eine Leistung von 330 MWth, ein Volumen von 67,5 l sowie eine Kernstandzeit von 17 Tagen.

Zur thermohydraulichen Auslegung der Brennelemente des ANSR wurde am Oak Ridge National Laboratory die THTL (Thermal Hydraulic Test Loop) Versuchsanlage aufgebaut. Die hierbei durchgeführten Experimente dienten dazu, die Auslegungsgrenzen gegen Einsatz von Strömungsinstabilität (THI) und Überschreitung der kritischen Heizflächenbelastung (DNB) im unterkühlten Siedebereich zu bestimmen. Die Experimente sind durch sehr hohe Wärmestromdichten (bis zu 1680 W/cm²) sowie Strömungsgeschwindigkeiten (bis zu 28 m/s) bei einem Systemdruck von 17 bar charakterisiert.

Im nachfolgenden Beitrag soll nun die Nachrechnung ausgewählter THTL-Experimente mit dem von der Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) mbH entwickelten Thermohydraulikprogrammsystems ATHLET beschrieben. Dieses wurde hierzu um ein von Hainoun entwickeltes Modell zur Beschreibung der Dampfbildung beim unterkühlten Sieden erweitert und anhand der Nachrechnung von Experimenten zur Strömungsinstabilität und Voidverteilung im Bereich niedriger Drücke (kleiner 2 bar) und mäßiger Geschwindigkeiten (kleiner 5 m/s) validiert. Die hier vorgestellte Nachrechnung der THTL-Experimente stellt somit eine umfangreiche Ereiterung des Anwendungsbereiches dar. Zukünftig ist es somit möglich, mit ATHLET Sicherheitsanalysen für Hochflußreaktoren durchzuführen.

Keywords: Forschungsreaktoren; THTL-Experimente; Advanced Neutron Source Reactor; Oak Ridge National Laboratory; ATHLET; thermohydraulische Instabilität; kritische Heizflächenbelastung

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 523-529
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 523-529

Publ.-Id: 3116

Application of high-resolution gamma spectroscopy to the study of atomic collision cascades in solids

Jentschel, M.; Hauschild, T.; Börner, H. G.; Heinig, K.-H.; Fujimoto, H.

In the Crystal-GRID (Gamma Ray induced Doppler Broadening) technique one uses the fact that atomic nuclei can be excited by a
thermal neutron capture reaction. The de-excitation process takes place via the emission of gamma-quanta. The emission of the first
gamma-quantum after the neutron capture leads to a recoil of the excited nucleus. Typical recoil energies are
in the range of several hundreds of eV and therefore much higher than the displacement threshold of the atom. The recoiling atom will start to
collide with its neighbours losing successively kinetic energy until
thermal energies are reached.

During the collision process a second gamma-ray might be emitted by the atomic nucleus and, as the emitter was moving, the energy of the
will be Doppler shifted. The Doppler-shift is a very direct indicator to study the motion of the emitting particle and yields information on the
process of the atom. However, due to the isotropic orientation of the recoil direction one observes a
Doppler-broadening of the the Intensity distribution I(Eg2). The sensitivity of the technique to the study of atomic collision processes is
enhanced if single crystalline targets are used. In this case the microscopic anisotropy of the slowing down process induces a characteristic
fine structure of the Doppler-broadened line shapes. Measurements with differently aligned targets with respect to the axis of observation give
different line shapes I(Eg2) and allow therefore to accumulate information on the microscopic collision processes. A detailed description of the
experimental technique will be given together with an overview on already performed experiments. In these experiments the comparison of
experimental data to predictions deduced from Molecular Dynamics simulations has allowed to obtain new repulsive interatomic potentials.

Currently, the measurement of I(Eg2) is carried out using a double flat crystal geometry, which allows to obtain a relative energy resolution of
(Delta E)/E = 10-6. The very small solid angle of 10-11 of this geometry requires the use of massive targets. This limits significantly the variety
of compounds, which can be studied by this technique. The use of a double Dumond geometry would allow to overcome this problem. Recent
technical improvements of the GAMS5 spectrometer towards a double bent crystal geometry will be demonstrated. The current status of the
spectrometer and the expected capabilities will be presented.

Keywords: Crystal-GRID; crystal spectrometer; Dumond geometry; gamma ray spectroscopy; interatomic potential; Molecular Dynamics simulation; nuclear level lifetime

  • Lecture (Conference)
    2nd Workshop on Methods and Applications of Curved Crystal X-Ray Optics, Weimar, Germany, October 4-7, 1999

Publ.-Id: 3114

XPS investigations for the study of Ge clustering in SiO2

Ostwald, S.; Schmidt, B.; Heinig, K.-H.

  • Lecture (Conference)
    8th European Conf. on Appl. of Surface and Interface Analysis (ECASIA´99), Sevilla, Spain, October 4-8, 1999

Publ.-Id: 3113

Transverse cooling or heating of channeled ions by electron capture and loss

Assmann, W.; Huber, H.; Karamian, S. A.; Andersen, J. U.; Posselt, M.

  • Lecture (Conference)
    8th Int. Conf. on Atomic Collisions in Solids (ICACS18), Odense, Denmark, August 3-8, 1999

Publ.-Id: 3112

Crystal-GRID: Study of orientation-dependent slowing-down in single-crystalline ZnS

Hauschild, T.; Heinig, K.-H.; Jentschel, M.; Börner, H. G.; Möller, W.

Crystal-GRID is a direct method to study orientation-dependent slowing down of recoil atoms in mono-crystals at intermediate recoil velocities of up to 1 Angstrom/fs. The method is based on the excitation of nuclei by neutron capture and their deexcitation by successive photon emissions. A first photon emission leads to a recoil of a few 100 eV. Special deexcitation channels are considered where the recoiling nucleus is not yet at rest when the second photon is emitted. The Doppler shifted energy of this second gamma quantum is measured. When observing many deexcitations a Doppler broadened gamma line shape is obtained.

The slowing down of recoiling atoms is anisotropic due to the regular and discrete positions of the collision partners in a lattice. The use of single-crystalline targets allows to observe this anisotropy via a pronounced structure of the Doppler broadened gamma line. As the Doppler shift only depends on the projection of recoil velocities on the axis of observation, different line shapes can be obtained when performing various measurements with crystals aligned differently.

Measurements have been carried out with the high-precision gamma spectrometers GAMS 4 and GAMS 5 at the ILL. Doppler broadened line shapes could be obtained using ZnS single crystals in three orientations. They are compared to predictions from molecular dynamics (MD) simulations. Thereby, parameters of classical interatomic potentials describing the slowing down have been extracted.

Detailed results will be presented for ZnS, showing that the universal screened Coulomb potentials (ZBL, KrC) have to be modified in the examined energy region. Using the modified potentials, effects such as channelling and blocking have been studied by computer simulations. It will be discussed to which extent the potential corrections are important for simulations of ion beam techniques.

Keywords: Crystal-GRID; gamma ray spectroscopy; interatomic potential; Molecular Dynamics simulation; nuclear level lifetime; ZnS

  • Lecture (Conference)
    14th Int. Conf. on Ion Beam Analysis (IBA-14) and 6th European Conf. on Accelerators in Applied Research and Technology (ECAART-6),Dresden, Germany, July 26-30, 1999
  • Lecture (Conference)
    8th Int. Conf. on Atomic Collisions in Solids (ICACS18), Odense, Denmark, August 3-8, 1999

Publ.-Id: 3111

"Inverse" Ostwald ripening due to ion irradiation: An athermal process studied by Monte Carlo simulations

Strobel, M.; Heinig, K.-H.; Möller, W.

  • Lecture (Conference)
    Gordon Research Conference on Materials Processes Far From Equilibrium, Plymouth, NH, USA, July 11-16, 1999

Publ.-Id: 3110

Ion beam induced nanocrystals - an introduction to nanocrystal session

Heinig, K.-H.

  • Lecture (Conference)
    Gordon Research Conference on Materials Processes Far From Equilibrium, Plymouth, NH, USA, July 11-16, 1999

Publ.-Id: 3109

Transverse cooling or heating of channeled ions by electron capture and loss

Assmann, W.; Huber, H.; Karamian, S. A.; Grüner, F.; Mieskes, H. D.; Andersen, J. U.; Posselt, M.; Schmidt, B.

We have measured the angular distribution of energetic heavy ions after passage through a Si crystal for an incident beam with an isotropic angular distribution over angles much larger than the critical angle for channeling. Strong redistribution of the flux has been observed, in some cases an enhancement along channeling directions, and in other cases a reduction. The phenomenon is not predicted by channeling theory and cannot be reproduced by computer simulations. We propose a new mechanism: cooling or heating of the transverse motion of channeled ions due to repeated capture and loss of electrons. The cooling effect is analogous to Sisyphus cooling of very cold, trapped atoms in a strong laser field.

  • Phys. Rev. Lett. 83 (1999) 1759


Publ.-Id: 3107

Coolant Mixing in Pressurized Water Reactors at Constant Coolant Flow in the Primary Circuit

Grunwald, G.; Höhne, T.; Prasser, H.-M.; Weiß, F.-P.

During transients in Pressurised Water Reactors the quality of the coolant may differ from one loop to another. Both an undesired decrease of the boron acid concentration (boron dilution transient) and a decrease of the coolant temperature in case of a main steam line break lead to a positive reactivity insertion, which may cause a power excursion. In general, both temperature and boron acid concentration at the inlet nozzles of the reactor vessel can vary as independent functions of time. On the way to the core entrance the coolant from different loops is mixed in the threedimensional turbulent flow field inside the complex boundary conditions of downcomer and lower plenum. The consequences to the reactor core depend very sensitively on the degree of mixing. In the present work, a German 1300 MW PWR was investigated. For this purpose, the ROCOM test facility (Rossendorf Coolant Mixing Model) was built. The new facility disposes of four complete loops with controllable pumps in each of them. This allows to study a wide range of different mixing scenarios. The presented results on stationary mixing, i.e. mixing of a permanently disturbed coolant flow in one of the loops with running circulation in all four loops are in good agreement with the results of previous work. The maximum value of the averaged mixing scalar at the core inlet was found to be about 90 %, i.e. 90 % of the coolant arriving at the most affected fuel element origins from the disturbed loop. New information was obtained concerning the transient behaviour of the concentration field. The experiments have shown the mechanism of mixing in case of short plugs. Furthermore, strong fluctuations of the instantaneous mixing scalar were found, especially at the slopes of the averaged distribution. These fluctuations where quantified for the first time. It has to be checked whether these effects must be considered in 3D neutron kinetic models.

Keywords: coolant mixing; pressurized water reactor; boron delution transient; main steam line break; coolant mixing experiments; conductivity sensors

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, 23.-25. Mai 2000 in Bonn, Proceedings pp. 109-114.
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, 23.-25. Mai 2000 in Bonn, Proceedings pp. 109-114.

Publ.-Id: 3106

Stability of axially symmetric flow driven by a rotating magnetic field in a cylindrical cavity

Grants, I.; Gerbeth, G.

The present paper deals with the stability analysis of a swirling-recirculating axially symmetric liquid metal flow driven by the rotating magnetic field in a cylinder of finite dimensions. The limit of linear stability with respect to axially symmetric perturbations is found for the diameter to height ratios 1 and 0.5. This oscillatory instability is shown to be of other type than the expected Taylor-Görtler vortices. Several linearly unstable steady solutions are found and the flow is shown to be unstable to finite amplitude Taylor-Görtler type vortices in sub-critaical regime. The energy of critaical finite amplitude perturbation is estimated numerically.

  • Journal of Fluid Mechanics (2001), Vol. 431, pp 407-426

Publ.-Id: 3105

Generation and detection of fluorescent color centers in diamond with submicron resolution

Martin, J.; Wannemacher, R.; Teichert, J.; Bischoff, L.; Köhler, B.

Flourescent color-center patterns have been written on surfaces of synthetic type-Ib diamonds with spatial resolution below 180 nm via irradiation with focused ion and electron beams and subsequent annealing. The patters are detected and spectroscopically analyzed using confocal optical microscopy. From the spatial extent of the color-center distributions, the activation energy for diffusion of vacancies in diamond is determined as (2.55+-0.15)eV. Dtailed information about the formation of color centers in diamond is obtained employing the three-dimensional spatial resolution of the confocal microscope combined with spectral resolution. In particular, the distributions of two color centers, ascribed to different charge states of the NV defect in diamond, have been spatially mapped and shown to depend strongly on the irradiation dose.

Keywords: diamond; color center; focused ion beam irradiation; electron beam irradiation; vacancy diffusion; confocal microscopy

  • Applied Physics Letters 75 (1999) 3096-3098

Publ.-Id: 3104

Pecularities of isotopic temperatures obtained from p + A collisions at 1 GeV

Andronenko, M.; Andronenko, L.; Neubert, W.; Seliverstov, D.

The nuclear temperatures obtained from inclusive measurements of double isotopic yield ratios of fragments produced in 1 GeV p+A collisions amount to about 4 MeV nearly independent from the target mass.

  • Eur. Phys. J. A, Vol. 8, Nr. 1, pp.9-13

Publ.-Id: 3103

Acoustic waterhammer simulations with consideration of fluid-structure interaction (FSI)

Repp, T.

The results (maximum pressure amplitude and tangential stresses) of acoustic waterhammer simulations with consideration of fluid-structure interaction in straight and bended pipes are shown and compared with analytical results for some ratios of wall thickness to diameter and bending radius to diameter. A adjusted formula is described for the maximum dynamic tangential stress.

Keywords: waterhammer; fluid-structure interaction; acoustic simulation; pipe; pipe bend; wave

  • Lecture (Conference)
    Sammelband Workshop Kompetenzerhalt Kerntechnik, Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai
  • Contribution to proceedings
    Sammelband Workshop Kompetenzerhalt Kerntechnik, Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai

Publ.-Id: 3101

Steady dynamos in finite domains: an integral equation approach

Stefani, F.; Gerbeth, G.; Rädler, K.-H.

The paper deals with the integral equation approach to steady kinematic dynamo models in finite domains based on Biot-Savart's law. The role of the electric potential at the boundary is worked out explicitly. As an example, a modified version of the simple spherical alpha-effect dynamo model proposed by Krause and Steenbeck is considered in which the alpha-coefficient is no longer constant but may vary with the radial coordinate. In particular, the results for
the original model are re-derived. Possible applications of this integral equation approach for numerical simulations of dynamos in arbitrary geometry and for inverse dynamo theory are sketched.

  • Astronomische Nachrichten 321 (2000) 65-73

Publ.-Id: 3100

Detection of metastable defective regions in ion-implanted Si by means of metal gettering

Kögler, R.; Posselt, M.; Yankov, R. A.; Kaschny, J. R.; Werner, P.; Danilin, A. B.; Skorupa, W.

  • Contribution to external collection
    MRS Symp. Proc. 469 (1997) 224

Publ.-Id: 3099

Nachweis und Analyse neutroneninduzierter Defektstrukturen in Eisenlegierungen

Ulbricht, A.; Böhmert, J.; Nikolaev, Y.

Nach Bestrahlung unter WWER-Reaktor-typischen Bedingungen werden an Testlegierungen mikrostrukturelle Veränderungen mit Neutronenkleinwinkelstreuung untersucht und dabei gezielt der Einfluß, der als versprödungsfördernd geltende Elemente Cu, P und Ni, herausgearbeitet.

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, Tagungsbericht S. 587
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, Tagungsbericht S. 587

Publ.-Id: 3098

Dissipative Strukturbildung bei exothermen Grenzflächenreaktionen

Grahn, A.; Prasser, H.-M.

Der Bericht beschäftigt sich mit spontaner Grenzflächenkonvektion und -turbulenz beim Stoff- und Wärmeübergang an fluiden Phasengrenzen zwischen zwei nicht mischbaren Phasen. Solche Effekte sind von großer industrieller Bedeutung, da die erzielten Stoffübergangsraten um ein Vielfaches über den bei gewöhnlicher Diffusion auftretenden liegen. Zwei unterschiedliche Mechanismen sind der „Motor“ für die Instabilitäten: Marangoni-Instabilität: Die Grenzflächenspannung ist eine Funktion der Temperatur und der Grenzflächenkonzentration des ausgetauschten Stoffes. Schwankungen der Temperatur und der Konzentration entlang der Phasengrenze führen folglich zu Grenzflächenspannungsgradienten. Grenzflächenspannungsgetriebene Instabilitäten äußern sich durch rollenförmige oder polygonale Konvektionszellen, Eruptionen oder Turbulenz an der Phasengrenze. Schwerkraftgetriebene Instabilität: Die Dichte ist ebenfalls eine Funktion der Temperatur und der Konzentration des gelösten Stoffes. Der Transport eines Stoffes über eine fluide Phasengrenze verändert die Zusammensetzung und die Dichte der angrenzenden Flüssigkeitsschichten, sodass instabile Dichteschichtungen auftreten können. Temperaturgradienten entstehen dabei durch Freisetzung von Reaktions- und/oder Lösungsenthalpie. Auftriebsbewegungen haben die Form von Thermiken (engl. plumes, thermals). Die Phänomene der Grenzflächenkonvektion werden in einer vertikalen Kapillarspaltgeometrie untersucht. Neben Stoffsystemen mit reaktivem Stoffübergang (Neutralisation von Karbonsäuren, Hydrolyse und Veresterung von Alkanoylhloriden) kamen auch solche mit reaktionsfreiem Stoffübergang (Karbonsäuren, Tensid) zur Anwendung. Die instabile Dichteschichtung, die durch den Konzentrationsgradienten infolge der Stoffdiffusion erzeugt wird, führt zu Auftriebskonvektion in Form von Thermiken. Die Anwesenheit einer exothermen Reaktion bewirkt eine Vergrößerung des Längenwachstums der Thermiken in der oberen Phase durch Aufprägung eines zusätzlich destabilisierenden Temperaturgradienten. In der unteren Phase kommt es dagegen zum Entstehen des doppeldiffusiven Fingerregimes bei Überlagerung des destabilisierenden Konzentrationsgradienten durch den stabilisierenden Temperaturgradienten. Beim Übergang eines Tensids konnten die für diese Stoffklasse charakteristischen Rollzellen, die durch Grenzflächenspannungsgradienten angetrieben werden, beobachtet werden. Diese Konvektionsstrukturen bleiben auf einen schmalen Bereich ober- und unterhalb der Phasengrenze beschränkt.
Die Transportgleichungen für Impuls, Stoff und Wärme wurden in ihrer 2-dimensionalen Form in einen Rechenkode umgesetzt und der Übergang einer einzelnen Komponente simuliert. Die hydrodynamischen Bedingungen an der Phasengrenze wurden so formuliert, dass lokale Änderungen der Zusammensetzung und der Temperatur zu Grenzflächenspannungsgradienten führen und die Phasengrenze damit dem Marangonieffekt unterliegt. Die Stoffeigenschaften wurden mit Ausnahme der Dichte im Volumenkraftterm der Impulsgleichung als konstant angenommen, sodass dichtegetriebene Konvektionen simuliert werden können. Die verschiedenen Konvektionsformen werden durch die Simulation qualitativ gut wiedergegeben. Bei Marangonikonvektion kommt es zu einer Verschiebung des steilen Konzentrationsgradienten von der Phasengrenze in die Kerne der Phasen, was zum schnellen Absterben der Marangonikonvektion führt. Die Wiedergabe des Längenwachstums der Thermiken durch Simulation eines realen Stoffsystems ist zufriedenstellend. Ebenso gibt die Simulation eine realistische Abschätzung zu erwartender Stoffströme bei Anwesenheit hydrodynamischer Instabilitäten. Größere Abweichungen zwischen Simulation und Experiment sind jedoch bei der horizontalen Größenskala der Fingerstruktur festzustellen, die wahrscheinlich auf die Boussinesq-Approximation zurückzuführen sind.

Keywords: Marangoni instability; Rayleigh-Bénard convection; mass transfer; fluid-fluid interface; numerical simulation; capillary gap experiments; chemical reaction; interfacial chemical reaction

  • Open Access Logo Wissenschaftlich-Technische Berichte / Forschungszentrum Rossendorf; FZR-307 Dezember 2000
    ISSN: 1437-322X


Publ.-Id: 3097

Rhenium- und Technetiumverbindungen als potentielle Substrate und Modulatoren von P-Glykoprotein: Untersuchungen an Hirnzellen in vitro

Bergmann, R.; Brust, P.; Matys, S.; Pietzsch, H.-J.; Scheunemann, M.; Johannsen, B.

Die mit 99mTc-MIBI und ähnlichen Verbindungen nachweisbare Expression von P-Glykoproteinen (Pgp), z. B. In Tumoren, ist auch für den Transport von Substanzen durch die Blut-Hirn-Schranke (BHS) von Bedeutung. Die Pgp sind eine Komponente der multidrug resistance. In der BHJS bilden sie ein funktionelle Barriere zum Schutz des Gehirns vor toxischen Substanzen, indem sie die Pgp-Substrate in einem ATP-abhängigen Prozess vom Gehirn in das Blut transportieren. In RT-PCR Studien an amortalisierten Endothelzellen von Rattenhirnkapillaren (RBE4) wurde die Expression der Genprodukte von mdr1a und verstärkt von mdr1b, ähnlich den Verhältnissen bei frisch präparierten Rattenhirnmikrogefäßen, nachgewiesen. Zur Beurteilung von Transportvorgängen durch die Pgp an der BHS wurden deshalb in-vitro-Studien mit RBE-4-Zellen durchgeführt. Funktionell wurde die Pgp-Aktivität charakterisiert durch die Zellaufnahme und den Efflux von [99mTc]MIBI, [3H]Colchicin und [3H]Vinblastin unter Standardbedingungen und bei Hemmung der Pgp. Da die Akkumulation dieser Tracer ganz wesentlich von der metabolistischen Lage der Zellen abhängt wurden in ausgewählten Experimenten Simultanmessungen mit [18F]FDG und anderen Stoffwechseltracern durchgeführt. Mit dem so etablierten Modell konnte der Einfluss von mehr als 20 neuen 99Tc- bzw. Re-Komplexen auf die Pgp Aktivität untersucht werden. Es zeigt sich, dass verschiedene Substanzen zu Veränderungen der Tracerakkumulation in den RBE4-Zellen führen. So wurden Komplexe identifiziert, deren Wirkung mit der des Pgp-Inhibitors Verapamil vergleichbar ist. So erhöht sich z. B. spezifisch die nach 1 h in den Zellen verbleibende [99mTc]MIBI Aktivität bei der Applikation von einer 99Tc- oder analogen Re-Substanz auf 1157±72% bzw. 1117±56% und von Verapamil (je 10 µM) auf 859±103% der Kontrolle.
Die Ergebnisse lassen erwarten, dass Tc- oder Re-Komplexe nicht nur Substrate, sondern auch Modulatoren der Pgp sein können.

  • Lecture (Conference)
    Intern. Jahrestagung DGN, Kassel, 16.-19.04.1997
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 36 (1997) A34

Publ.-Id: 3096

Syntheses and Structures of Thorium(IV) Complexes with Bis(diphenylphosphino)ethane dioxide, Ph2P(O)CH2CH2P(O)Ph2, and Bis-(diphenylphosphoryl)amide, [Ph2P(O)NP(O)Ph2]-

Bonfada, E.; Schulz Lang, E.; Zan, R. A.; Abram, U.

Dedicated to Prof. Hans Hartl on the occassion of his 60th birthday

The cationic thorium(IV) complexes [Th{Ph2P(O)CH2CH2P(O)Ph2}2(NO3)3]NO3 and [Th{Ph2P(O)NP(O)Ph2}3(dmso)2]NO3 have been synthesized by reactions of Th(NO3)4 · 5H2O with bis(diphenylphosphino)ethane dioxide, Ph2P(O)CH2CH2P(O)Ph2 (L1), or ammonium bis-(diphenylphosphoryl)amide, (NH4)[Ph2P(O)NP(O)Ph2] (NH4L2), and subsequent recrystallization from dimethyl sulfoxide. The products have been studied spectroscopically and by X-ray crystallography.
The thorium atom is ten-co-ordinate in the [Th(L1)2(NO3)3]+ cation with a co-ordination sphere which does not meet one of the idealized polyhedra for ten-co-ordination. Th-O bonds have been found in the range between 2.342(3) (phosphine oxide) and 2.599(4) Å (nitrate).
An eight-co-ordinate thorium atom is found in the [Th(L2)3(dmso)2]+ cation. The almost ideal square-antiprismatic environment of the metal is occupied by oxygen atoms with Th-O bond lengths between 2.363(6) and 2.392(11) Å.

Keywords: Thorium complexes; Phosphine oxides; Bis(diphenylphosphoryl)amide; Crystal structure

  • Originalmitteilung in Zeitschrift Naturforschung

Publ.-Id: 3095

Rhenium Compounds Containing Heterocyclic Thiols - Syntheses and Structures

Schmidt-Brücken, B.; Abram, U.

Reactions of trans-[ReOCl3(PPh3)2] with 1,3-thiazoline-2-thiol (thiazSH), pyridine-2-thiol (pyrSH) or pyrimidine-2-thiol (pyrmSH) result in the formation of rhenium(V) oxo complexes or rhenium(III) species depending on the conditions applied. mer-[ReOCl3(thiazSH)(OPPh3)], trans-[ReCl3(PPh3)(thiazSH)2], [ReO(2-propO)(PPh3)Cl(pyrS-S,N)], cis-[ReCl2(PPh3)2(pyrS-S,N)] and [ReCl2(PPh3)2(pyrmS-S,N)] have been isolated from such reactions and structurally characterized.
cis-[ReCl2(PPh3)2(pyrS-S,N)] and [ReCl2(PPh3)2(pyrmS-S,N)] are obtained in better yields by ligand substitution on trans-[ReCl3(MeCN)(PPh3)2]. The reaction between (n-Bu4N)[ReOCl4] and purine-6-thiole (purinSH) results in the formation of the oxo-bridged [O{ReO(purinS-S,N)2}2].

Keywords: Rhenium Complexes; Heterocyclic Thiols; Crystal Structures

  • Anorganische allg. Chemie

Publ.-Id: 3093

[Au(Et2dtc)2][TcNCl4] - Synthesis and Structure

Abram, U.

[Au(Et2dtc)2][TcNCl4] (Et2dtc- = N,N-diethyldithiocarbamate) is formed by the reaction of [Au(CO)Cl] with [TcN(Et2dtc)2] in dichloromethane. The solid state structure of the compound is characterized by a large triclinic unit cell (a = 9.422(2), b = 22.594(5), c = 32.153(7) Å, a = 72.64(1), b = 85.19(1), g = 86.15(1)°, Z = 12) and shows an unusual arrangement due to long-range interactions between the technetium atoms and sulfur atoms of the [Au(Et2dtc)2]+ units (3.45 - 3.56 Å ) which assemble two anions and one cation to {[TcNCl4][Au(Et2dtc)2][TcNCl4]}- moieties.

Keywords: Technetium complexes; Gold complexes; Nitrido compounds; X-ray structure

  • Anorganische allg. Chemie

Publ.-Id: 3092

EXAFS as a tool for bond length determination in the environment of heavy atoms

Hennig, C.; Reich, T.; Roßberg, A.; Funke, H.; Bernhard, G.

The scattering amplitude of a heavy atom structure is generated mainly by the contribution of the heavy scatterers, because the scattering amplitude is proportional to the electron density. In the case of a low scattering part of light atoms this may lead to incorrect calculation of atomic coordinates. Is the structure model similar to correct structure, then it is very difficult to find an independent criterion for the accuracy of the bond lengths.

  • J. Synchrotron Rad. 8, 695-697 (2001)

Publ.-Id: 3091

Technetium and rhenium complexes with thioether ligands. VI. Synthesis and structural characterization of mixed-ligand oxorhenium(V) complexes containing bidentate dithioethers and monothiolato ligands.

Reisgys, M.; Spies, H.; Johannsen, B.; Leibnitz, P.; Pietzsch, H.-J.

  • Chem. Ber. 130 (1997) 1343-1347

Publ.-Id: 3089

Präzision in der Tumorbekämpfung: Positronen-Emissions-Tomographie (PET) überwacht die Zielgenauigkeit bei der Schwerionen-Tumortherapie.

Enghardt, W.; Hinz, R.; Lauckner, K.; Pawelke, J.; Pönisch, F.

kein Abstrakt

  • WGL-Journal, Vol. 1 (2000) 7-8

Publ.-Id: 3088

Uptake of 169Yb complexes in normal and tumour cells: influence of ligand and metabolic cell activity and stabilityx of cellular association

Kampf, G.; Knop, G.; Franke, W.-G.; Bergmann, R.; Johannsen, B.

  • Nucl. Med. Biol. 24 (1997) 349-355

Publ.-Id: 3087

Studies on Tumour cell-targeting with radiometals

Kampf, G.; Franke, W.-G.; Knop, G.; Wunderlich, G.; Brust, P.; Johannsen, B.

  • Book (Authorship)
    Radioactive Isotopes in Clinical Medicine and Resarch XXII (ed. by H. Bedrgmann, A. Kroiss, H.Sinzinger 1997, Birkhäser Verlag Basel/switzerland) 441-444

Publ.-Id: 3086

Non-volatile memory effects of ion-beam synthesized Ge and Si nanoclusters in thin SiO2 layers: electrical characterization vs. microstructure

Gebel, T.; von Borany, J.; Skorupa, W.; Möller, W.; Thees, H.-J.; Wittmaack, M.; Stegemann, K.-H.

Nanocluster memories are promising for future non-volatile memory applications. In this work thin SiO2 films were implanted with Ge+ and Si+ and annealed subsequently. Charge storage effects of the MOS capacitors have been studied through I-V and high frequency C-V measurements. Positive voltage pulses lead to a positive flatband voltage shift of the C-V curve. Detrapping by applying negative voltage pulses leads to a negative shift. The achieved programming window using 6 V / 100 ms pulses for Ge based structures is higher than that for Si (2.0 V vs. 0.2 V). However the retention times for Si based memories are longer. For dedicated process parameters microstructural investigations (RBS, XTEM) of Ge+ implanted SiO2 layers showed two bands of clusters, one near the interface SiO2/Si and one in the center of the SiO2 layer.

Keywords: nanocluster; nanocrystal; non-volatile memory

  • Lecture (Conference)
    MRS Fall Meeting, Symposium T, Boston, Nov. 29 - Dec. 3, 1999
  • Contribution to external collection
    Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 592, T6.10.1 (2000)

Publ.-Id: 3084

Different response of cerebral and non-cerebral endothelial cells to cytotoxic hypoxia

Ahlemeyer, B.; Brust, P.; Johannsen, B.

  • Neurochem. Int. 31 (1997) 39-44

Publ.-Id: 3082

Triphenylarsonium-[11C]Methylid - Ein neuer 11C-Präkursor zur Synthese von 11C-Indolderivaten

Zessin, J.; Steinbach, J.; Johannsen, B.

Derivate des Indols sind Verbindungen mit vielfältigen physiologischen Funktionen und daher als Radiotracer von Interesse. Für die Synthese solcher 11C-Verbindungen kann man die Umsetzung von Arsoniumyliden mit o-Aminobenzoylverbindungen zu Indolen (Bravo, 1970) nutzen.
Methyltriphenylarsoniumiodid (MTPAI) als Vorstufe des Triphenylarsoniummethylids (TPAM) kann ausgehend von Methyliodid hergestellt werden. Mit [11C]Methyliodid ermöglicht dieser reaktionsweg die direkte Darstellung von 11C-markierten Indolen.

Der erste syntheseschritt umfasst die Quaternisierung von Triphenylarsin mit [11C]Methyliodid zu [11C]MTPAI. Ausreichende Reaktionsgeschwindigkeiten werden nur in Gegenwart stark polarer Lösungsmittel erreicht. Innerhalb von 10 min bei 120°C wurden in THF/DMSO (3:1) radiochemische Ausbeuten von 67% (bezogen auf [11C]CH3I, zerfallskorrigiert) und in Ethanol 76% erreicht.
Im zweiten Schritt erfolgt die in situ Generierung von [11C]TPAM durch Butyllithium und nachfolgend die Umsetzung mit o-Aminobenzaldehyd zu [2-11C]Indol.
Durch Verwendung von Alkyl-o-aminophenylketonen können 3-alkylierte [2-11C]Indole hergestellt werden. O-Aminoacetophenon ergibt 3-Methyl-[2-11C]Indol und o-Aminopropiophenon 3-Etyl-[2-11C]Indol.
Ausgehend von dem neuen 11C-Präkursor Triphenylarsonium[11C]methylid sind 11C-kernmarkierte Indole mit radiochemischen Ausbeuten von 23 - 31% (bezogen auf [11C]CH3I, zerfallskorrigiert) herstellbar.

  • Lecture (Conference)
    36. Intern. Jahrestagung DGN, Leipzig, 01.-04.04.1998
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 37 (1998) A44

Publ.-Id: 3081

Rhenium complexes of 17Alpha-substituted estradiol capable of binding to the estrogen receptor

Wüst, F.; Katzenellenbogen, J. A.; Spies, H.; Johannsen, B.

The gonadal steroids are implicated in hormone-dependent cancers of the breast and prostate.
In order to image estrogen receptor positive tumors by using 99mTc based radiopharmaceuticals, we have synthesized novel rhenium(V), (III) and (i) complexes of 17Alpha-substituted estradiol. In our first investigations we used rhenium as a model for the radioactive technetium.

These complexes represent new classes of estrogen receptor-binding rhenium complexes.
The binding affinities (lamb-cytosol) at 0°C reveal RBA values of about 23% for the oxorhenium(V) complexes when X = O and 8% when X = S. The RBA values at 25°C are 10% for the oxorhenium(V) complexes when X = O and 15% when X = S. For the rhenium(III) and rhenium(I) complexes the RBA values are significantly lower for 0°C and 25°C, ranging from 0.6% to 2.5%.
Further studies will investigate the stability of these complexes under in vivo conditions using the corresponding 99mTc-complexes.

  • Lecture (Conference)
    Joint Congrss of the European Association of Nuclear Medicine and the World Federation of Nuclear medicine and Biology, Berlin 30.08.-04.09.1998
  • Abstract in refereed journal
    J. Nucl. Med. 25 (8) (1998) 866

Publ.-Id: 3080

The scenario of three-dimensional instabilities of the cylinder wake in an external magnetic field. A linear stability analysis

Mutschke, G.; Gerbeth, G.; Shatrov, V.; Tomboulides, A.

A more detailed look is given on the scenario of 3-D instabilities taking place in the MHD cylinder flow when oncoming flow and magnetic field are parallel, thus extending our previous letter \cite{PHFL97}. The results presented here are in the frame of a linear stability analysis in the range 100 As the strength of the magnetic field is increased, a non-monotonic behaviour of 3-D instability is found. This is mainly due to the fact that the underlying 2-D flow changes considerably from periodic to steady flow while different instability mechanisms are superimposed. The behaviour at weak magnetic fields depends on the Reynolds number
and is either a damping or an enhancing influence on 3-D instability. At the critical value of 2-D instability $N_c^{2D}$
a local maximum in the 3-D instability curve occurs which leads to 3-D instability at Reynolds numbers down to $Re \sim 150$,
i.e.~lower than in the hydrodynamic cylinder flow. Increasing $N$ further, 3-D instability is first being damped while for larger values of the magnetic field 3-D instability is generally amplified. Therefore, 3-D steady flows at strong magnetic fields may also exist at Reynolds numbers which are considerably lower than the critical
Reynolds number for the onset of three-dimensionality of purely hydrodynamic cylinder flow.
For transverse magnetic fields, a mainly monotonic and much stronger damping of three-dimensionality as compared to the aligned field case is found when the strength of the magnetic field increases.

Keywords: Fluid dynamics; MHD; Flow Stability; Linear Stability Analysis

  • Physics of Fluids Vol 13, No 3, (March 2001) pp. 723-734

Publ.-Id: 3079

Diagnostische Treffsicherheit von 18F-FDG bei differenziertem Schilddrüsenkarzinom: Vergleich von dediziertem PET und Koinzidenzkamera

Tiepolt, C.; Beuthien-Baumann, B.; Kühne, A.; Bredow, J.; Burchert, W.; Kropp, J.; Franke, W.-G.

Die hohe diagnostische Treffsicherheit von 18F-FDG erfordert für die breite klinische Anwendung eine leichte Verfügbarkeit der Methode. Die Koinzidenzkameratechnik bietet möglicherweise eine Alternative zu dediziertem PET. Unsere Untersuchung soll im intraindividuellen Vergleich der Befunde die klinische Relevanz der Unterschiede der Meßmethoden analysieren.
METHODIK: Untersucht wurden 20 Patienten mit differenziertem Schilddrüsenkarzinom ( 5 papilläre, 15 follikuläre; pT2-4) nach Thyreoidektomie und Radiojodablation. Zum Zeitpunkt der Diagnosestellung waren bei 8 Patienten Lymphknoten-/Fernmetastasen bekannt. Vor der Untersuchung wurde eine 12-stündige Nahrungskarenz eingehalten. Die Untersuchung erfolgte 60 min nach Injektion von 300 MBq 18F-FDG mit einem dedizierten PET-System (ECAT EXACT HR+) sowie 4 h nach Applikation mit einer Koinzidenzkamera (Solus EPIC). Für den Vergleich der Verfahren wurden jeweils die nicht schwächungskorrigierten Daten herangezogen. Bei allen Patienten lag im zeitlichen Abstand von 4 d bis 2 Monaten eine 131I Ganzkörperszintigraphie vor


Die 86 mit PET nachgewiesenen Läsionen waren mit der Koinzidenzkamera zu 27% gleich gut, zu 31% schlechter erkennbar. In 42% der Fälle war eine Detektion mit der Koinzidenztechnik nicht möglich. In Abhängigkeit von der Läsionsgröße bestand eine 94%-ige Übereinstimmung beider Verfahren oberhalb 1,5 cm und eine 64%-ige Übereinstimmung im Bereich von 1-1,5 cm. Die mit PET nachgewiesenen Läsionen unter 1 cm waren mit der Koinzidenzkamera nicht erkennbar. Hinsichtlich des klinischen Staging wurde mit der Koinzidenztechnik bei 13 Patienten der gleiche Lymphknotenstatus und bei 18 Patienten der gleiche Metastasenstatus wie mit PET ermittelt. 5 Patienten wurden auf Grund kontralateralen Lymphknotenbefalls, der nur mit PET nachweisbar war, zu niedrig eingestuft. Bei je 2 Patienten war eine richtige Einstufung des Lymphknoten- und Metastasenstadiums mit der Koinzidenzkamera nicht möglich.

  • Lecture (Conference)
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A55

Publ.-Id: 3078

16Alpha-[18F]Fluorestradiol für die Routine

Römer, J.; Füchtner, F.; Steinbach, J.; Johannsen, B.

16Alpha-[18F]Fluorestradiol [18FES) hat sich in klinischen Studien als geeigneter PET-Tracer zur Darstellung humaner primärer und metastatischer Brustumore erwiesen. Im PET-Zentrum Rossendorf wurde daher ein schnelles Darstellungsverfahren für 18FES ausgearbeitet und diese Synthese automatisiert, um 18FES qualitätsgerecht für die medizinische Anwendung verfügbar zu machen.
Wir verwendeten ein modifiziertes [18F]FDG-Modul der Fa. Nuclear Interface. Die Bedingungen der manuellen Synthese wurden gemäß Schema 1 optimiert.

Im modifizierten Synthesemodul erforderten die Fluorierung des Präkursors (1) und die zweistufige Hydrolyse zum 18FES einen Zeitbedarf von 30 min, die notwendige Feinreinigung mittels HPLC 20 min. Nach Sterilfiltration war 18FES knapp 1 h nach EOB in einer zerfallskorrigierten Ausbeute von 50% verfügbar.
Die Fluorierung lief mit durchschnittlicher Ausbeute von 70% ab. Ein einfaches Hydrolyseverfahren gewährte hohe Umsetzung zum 18FES und die Abtrennung des unumgestzten [18F]Fluorids. Ein reproduzierbar auftretendes fluor-markiertes Nebenprodukt mit 5 - 10 % Aktivitätsanteil machte eine semipräparative RP-HPLC-Reinigung unumgänglich. Die Elution erfolgte isokratisch mit ethanolischer physiologischer Kochsalzlösung und lieferte in einem scharfen Peak chemisch und radiochemisch reines 18FES.

Die Ergebnisse zeigen, dass 18FES in einem automatischen Modul sicher und reproduzierbar dargestellt werden kann. Damit wird eine zukünftige regelmäßige Herstellung von 18FES für die medizinische Anwendung möglich.

  • Poster
    36. Intern. Jahrestagung DGN, Leipzig, 01.-04.04.1998
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 37 (1998) A50

Publ.-Id: 3077

3D flow simulation for a reactor core modelled as porous body by CFX - 4.2 code

Kliem, M.

In this paper, the 3D flow simulation in a reactor core with asymmetrical power distribution and low mass flow rate carried out by CFX - 4.2 code is presented.

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 69-73
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai 2000, Tagungsbericht S. 69-73

Publ.-Id: 3076

Importance of coolant mixing for accident analyses using coupled codes using the coupled code DYN3D/ATHLET

Kliem, S.; Grundmann, U.; Höhne, T.; Rohde, U.

The 3D neutron kinetics core model DYN3D has been coupled to the thermohydraulics system code ATHLET. Different main steam line break analyses (MSLB) have been performed with this coupled code for a NPP with VVER-440 reactor and for the TMI-1 NPP. It is shown, that in both cases the mixing of the coolant from different loops strongly influences the reactor behaviour.

For the VVER-440, the MSLB analysis shows, that the assumption of no coolant mixing in the downcomer and the lower plenum leads to conservative results, while assuming homogeneous mixing, the consequences of the transient can be underestimated qualitatively. More realistic mixing models have to be used to obtain a best-estimate analysis of MSLB scenarios. Thus, a model describing the coolant mixing in VVER-440 type reactors under nominal flow conditions was applied in the analysis for this reactor type.

To check the applicability of this mixing model under the natural circulation conditions occuring in the considered MSLB scenario, the stationary three-dimensional flow distribution in the downcomer and the lower plenum of the VVER-440/230 reactor was calculated by help of the CFD-code CFX-4. Results of the MSLB analysis performed by DYN3D-ATHLET were used as boundary conditions for the CFX-calculation. To estimate the influence of the temperature distribution obtained by CFX, steady state calculations were carried out with the help of DYN3D, the keff - values were compared. It was found, that using the CFD results, the reactor remains sub-critical.

A full power MSLB analysis based on real plant design and operational data for TMI-1 NPP shows a return-to-power after the scram. The exclusion of the coolant mixing inside the reactor pressure vessel enhances this secondary power peak by about two times in comparison to the first calculation, where the coolant mixing is treated by means of an experimentally determined mixing ratio. The described variation of mixing applied in point kinetics calculations with compatible feedback coefficients shows the opposite effect on the obtained core power.

  • Lecture (Conference)
    Tagungsband der Fachtagung der KTG: "Wechselwirkungen Neutronenphysik und Thermofluiddynamik", pp. 513-525, Forschungszentrum Rossendorf, Januar 2000
  • Contribution to proceedings
    Tagungsband der Fachtagung der KTG: "Wechselwirkungen Neutronenphysik und Thermofluiddynamik", pp. 513-525, Forschungszentrum Rossendorf, Januar 2000

Publ.-Id: 3075

Zur Strahlenbelastung bei PET-Untersuchungen

Linemann, H.; Will, E.; Beuthien-Baumann, B.

ZIEL der Untersuchung zur Strahlenbelastung an der PET-Kamera (ECAT EXACT HR+) war:

  • die Bestimmung der bei einer gemessenen Schwächungskorrektur auftretenden zusätzlichen Strahlenbelastung der Patienten
  • die Erprobung einer fahrbaren Abschirmvorrichtung zur Reduzierung der Strahlendosis am Standort der MTA bei der manuellen Blutabnahme.
METHODIK: Die Bestimmung der bei einer Transmissionsmessung in der PET-Kamera (drei rotierende 68Ge-Stabquellen) auftretenden Dosis erfolgte mit LiF-Thermolumineszenzdosimetern, die in wassergefüllten Thorax-Phantomen (IEC-Körperphantom, anthropomorphes Phantom) an 15 Positionen angeordnet waren. Zur Erzielung statistisch relevanter Meßwerte wurden Meßzeiten von ³4 h gewählt.
Zur Reduzierung der Strahlenbelastung der MTA während der manuellen Blutabnahme wurde eine fahrbare Abschirmvorrichtung mit einer Bleidicke von 20 mm entwickelt. Der für die Arterialisierung des venösen Blutes erforderliche Handwärmkasten wird an dieser Abschirmung angebracht und erlaubt eine praktikable Anordnung in Patientennähe. Die Ortsdosisleistung wurde mit einem Dosisleistungsmeßgerät LB 133 ermittelt.
ERGEBNISSE: Die Phantommessungen ergaben eine mittlere Dosisleistung von 1,1 µSv/MBqh bei der Bestrahlung durch die Transmissionsquellen. Daraus folgt eine Dosis von 0,15 µSv für eine Transmissionsmessung von 15 min (drei 68Ge Stabquellen, je 190 MBq mit dem HR+ Scanner.
Die Ortsdosisleistung am Standort der MTA beträgt 30 min )(entspricht der Hälfte der Untersuchungsdauer) nach einer Injektion von 370 MBq [18F]FDG ohne Abschirmung etwa 40 µSv/h und mit der Abschirmung etwa 6 µSv/h.
SCHLUSSFOLGERUNG: Die durch eine Transmissionsmessung verursachte Dosis von 0,15 mSv in einem Thorax-Phantom stellt nur eine geringfügige Erhöhung der Strahlenbelastung des Patienten dar. Im Vergleich dazu beträgt z. B. die Lungendosis bei einer [18F]FDG Untersuchung bei einer injizierten Aktivität von 370 MBq 7,8 mSv (Jones, 1982).
Die Blutentnahme wird durch die fahrbare Abschirmung in Verbindung mit der Anordnung des Handwärmkastens erleichtert. Die Strahlenbelastung der MTA während der Blutentnahme wird auf etwa 15% verringert .
  • Poster
    36. Intern. Jahrestagung DGN, Leipzig, 01.-04.04.1998
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin, 37 (1998) A76

Publ.-Id: 3074

The behaviour of gas bubbles in a turbulent liquid metal MHD flow, Part II: The influence of an external magnetic field on the slip ratio in a liquid metal bubbly flow

Eckert, S.; Gerbeth, G.; Lielausis, O.

The influence of an steady, homogeneous magnetic field on the slip ratio in a liquid metal bubbly flow is investigated. An one-dimensional model has been developed describing the motion of an ensemble of bubbles in a MHD flow. Calculations are presented for magnetic fields aligned transverse and parallel to the mean flow direction. While in the longitudinal case the slip decreases monotonously with growing field strength, it passes a minimum and increases again for large fields if B is directed transverse to the flow. In order to prove the theoretical predictions experiments are performed in a sodium-argon flow exposed to a transverse field and a mercury-nitrogen flow with a longitudinal magnetic field.

Keywords: liquid metal-gas flow; bubble; magnetic field; void fraction; drag coefficient; slip ratio; resistivity probe

  • International Journal of Multiphase Flow (2000), Vol. 26/1, 67-82

Publ.-Id: 3073

Blood-brain transport and metabolic rate of glucose measured with [11C]O-methyl-D-glucose (OMG)

Kuwabara, H.; Brust, P.; Steinbach, J.; Bergmann, R.

OBJECTIVES: We used OMG, a specific tracer of glucose transport, to characterize blood-brain glucose transport independent of plasma glucose levels and to measure cerebral metabolic rate of glucose (CMRglc.).
METHODS: 17 young pigs were studied with PET for one hour following an i.v. injection of OMG and for one hour after i.v. FDG. Plasma glucose level was maintained relatively constant throughout scans with or without s.c. insulin or i.v. glucose infusion (range: 0.7-17.1 µM). In OMG studies, the unidirectional blood-to-brain and brain-to-blood clearances of OMG, K1* and k2* were estimated. K1* was related to plasma glucose level (Cp) as given by: K1* = Tmax*/(Kt*+Cp) (Eq.1), where Tmax* is the maximal transport and Kt* the half-saturation constant of OMG. CMRglc was given by: (k2*-K1*).Kt*.Tau (Eq.2) where Tau is the transport ratio (K1*/K1 of glucose). The equation was derived from an alternative definition of CMRglc: K1.Cp - k2.Me, where Me is the concentration of glucose in brain extra-cellular space. K1 and k2 of glucose were replaced by K1*/Tau and k2*/tau, and Me by the following equation: K1*/k2*=(Kt+Me)/(Kt+Cp). In FDG studies, the phosphorylation constant, k3*, was also estimated, and CMRglc was given by: K*.Cp/Lambda (Eq.3), where K* is K1*.k3*/(k2*+k3*), and Lambda the lumped constant (0.48).
RESULTS: Estimates of Tmax* and Kt* were 0.80 µmol/100g/min and 7.2 µM. The value of Tau which minimized CMRglc values of Eq.2 and 3 was 0.3. Despite wide variations of K1* and k2* estimates (ranges: 0.041-0.12 ml/g/min, 0.14-0.23 per min), CMRglc values by OMG (Eq.2) varied little (25.4±3.8 µmol/100g/min). CMRglc by FDG averaged 24.5±6.4 µmol/100g/min.
CONCLUSION: We characterized blood-brain glucose transport for pigs, and

  • Lecture (Conference)
    46th Annual Meeting of the Society of Nuclear Medicine, Los Angeles, 06.-10.06.1999
  • Abstract in refereed journal
    J. Nucl. Med. 40 (5) (1999) 73P

Publ.-Id: 3072

Blodd-brain transport of large neutral amino acids (LNAAS) studied with O-methyl-[18F]fluoro-L-DOPA ([18F]OMFD).

Kuwabara, H.; Brust, P.; Steinbach, J.; Johannsen, B.

OBJECTIVES: Blood-brain transport of LNAAs may be altered in certain neurological conditions, including brain tumors. We tested an alternative method to characterize the transport, independent of plasma LNAA levels.
METHODS: Five young pigs were studied with PET for two hours following an intravenous injection of 18F]OMFD. One-fourth of the total [18F]OMFD (~40 MBq) was continuously infused throughout the scan after 20 minutes. The radioactivity and concentrations of LNAAs in plasma were determined at ten minute intervals after 35 minutes. The distribution volume of [18F]OMFD (Vd: the ratio of the unidirectional blood-to-brain and brain-to-blood clearances, K1/k2) was obtained as the brain-plasmaradioactivity ratio. A Michaelis-Menten model was used to describe the changes in Vd in amino acid infusion experiments (n=3; infusion between 40 and 120 minutes). The model equation is given by: Vd= (1+Sigma Ce[LNAAi](T)/Ki)/(1+Beta . Sigma Cp[LNAAi](T)/Ki) where Ce[LNAAi](T) and Cp[LNAAi, assuming changes in brain LNAA levels are negligible relative to those changes in plasma.
RESULTS: The present tracer infusion scheme stabilized Vd over time without amino acid infusion (n=2). We found the M-M model was appropriate to describe plots of Vd (ranges: 0.45-0.87 ml/g) versus CpLNAAi. Estimates of Alpha ranged from 1.02 to 1.07, and Beta from 0.009 to 0.012 for the whole cortex of the three pigs.
CONCLUSION: We indicated that the proposed method enabled characterization of LNAA transport in brain regions using two constants and may be of clinical use

  • Poster
    46th Annual Meeting of the Society of Nuclear Medicine, Los Angeles, 06.-10.06.1999
  • Abstract in refereed journal
    J. Nucl. Med. 40 (5) (1999) 145P

Publ.-Id: 3071

Autoradiographische Darstellung der Rezeptorbindung eines 99mTc-Liganden des 5-HT2A-Rezeptors in Hirnschnitten

Kretzschmar, M.; Brust, P.; Syhre, R.; Scheunenmann, M.; Gupta, A.; Seifert, S.; Pietzsch, H.-J.; Johannsen, B.

Es wurdenTc-Koordinationsverbindungen in struktureller Analogie zum Ketanserin, einem spezifischen Antagonisten des 5-HT2A-Rezeptors, synthetisiert, die in Hemmexperimenten an Homogenaten des Rattenhirns Affinitäten mit IC50-Werten < 10 nM aufweisen. Bisher wurde jedoch keine spezifische Anreicherung in 5-HT2A rezeptorreichen Arealen des Rattenhirns autoradiografisch festgestellt.

ZIEL dieser Arbeit war die autoradiografische Darstellung der spezifischen Bindung eines neuen hochaffinen Komplexes (IC50 = 0,5 nM) in Hirnregionen mit bekanntermaßen hoher 5-HT2A Rezeptordichte.

METHODIK: Als Referenz für die radioluminografische Darstellung diente die in-vitro-Verteilung von [3H]Ketanserin in inkubierten Hirnschnitten von Ratte und Schwein. Zur Bestimmung der Spezifität und Selektivität der Rezeptorbindung des untersuchten Tc-Komplexes wurden in-vitro-Hemmversuche mit Mianserin und Ketanserin (5-HT2A Antagonisten), Haloperidol (D2 Antagonist) und 8-OH-DPAT (5-HT1A Agonist) durchgeführt.

ERGEBNIS: Die an Hirnhomogenaten bestimmte hohe Affinität und Spezifität für den 5-HT2A Rezeptor wurde auch im Autoradiogramm bestätigt. Es zeigte sich die Anreicherung in 5-HT2A rezeptorreichen Regionen wie frontaler Cortex, Striatum und Thalamus sowie eine Verdrängung der totalen Bindung durch Mianserin zwischen 30 und 40% im Gesamtschnitt, 40 und 50% im frontalen Cortex und 30 und 40% im Striatum. Diese Werte entsprechen der 5-HT2A Rezeptorhemmung im Hirn von [3H]Ketanserin erfaßt mit Mianserin. Es wurde jedoch auch eine Affinität für den D-Rezeptor durch Verdrängung mit Haloperidol festgestellt. Eine Affinität für den 5-HT1A Rezeptor war nicht nachweisbar.

Damit gelang es erstmalig, wenn auch in vitro, mit einem Tc-Komplex eine Bildgebung des 5-HT2A-Rezeptors zu erreichen. Die Hirnaufnahme in der Ratte erwies sich allerdings noch als zu gering, um eine in-vivo-Darstellung erwarten zu lassen. Durch geeignete Modifikation der Verbindung wird ein besseres in-vivo-Verhalten angestrebt.

  • Poster
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A99

Publ.-Id: 3070

Lumineszenzeigenschaften ionenimplantierter nanokristalliner SiO2-Schichten

Rebohle, L.

  • Open Access Logo Wissenschaftlich-Technische Berichte / Forschungszentrum Rossendorf; FZR-279
    ISSN: 1437-322X


Publ.-Id: 3069

Temperature and void fraction distribution in a side wall heated tank

Krepper, E.; Aszodi, A.

Experiments were performed to investigate heating up processes of fluids in storage tanks under the influence of an external heat source. Storage tanks for fluids are widely used industrial facilities. As a consequence of an external fire, the heat-up of the inventory may lead to the evaporation of the liquid and to release of significant quantities of dangerous gases into the environment. Several boiling tests with water tanks were performed both with heating from the bottom and with heating from the side walls. In different test tanks for the different heating modes the time dependency of the temperature field was determined by thermocouples. In recent tests for investigation of the side wall heating, in addition to the thermocouples the tank was equipped with needle probes for measuring of the local void fraction. The experiments have shown that the liquid inventory behaves very differently depending on the mode of heating. Bottom heating leads to an irregular thermoconvective motion of the liquid, which causes good mixing, so that saturation is reached at all places inside the tank approximately at the same time. The maximum enthalpy of the liquid always remains close to the average value. If the vessel is heated from the side, a stable temperature stratification is observed leading to large temperature gradients. Evaporation can start much earlier than the average temperature reaches saturation. In order to clarify the physical nature of the details of the heating-up and the evaporation process in simple geometrical boundary conditions, a two-dimensional mathematical model was developed, which includes also evaporation and two-phase flow. The measurement of the temperature and of the void fraction makes physical phenomena evident, which could be explained by the own 2D model. The gained experimental results may be used for the validation of boiling models in 3-D CFD codes.

  • Open Access Logo Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen", 14.10.99, in: Wissenschaftlich-Technische Berichte / Forschungszentrum Rossendorf; FZR-281, Dezember 1999
    ISSN: 1437-322X


Publ.-Id: 3068

3. Workshop "Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen", 14. Oktober 1999 in Rossendorf

Prasser, H.-M.; (Editor)

Am 14. Oktober 1999 wurde in Rossendorf die dritte Veranstaltung in einer Serie von Workshops über Meßtechnik für stationäre und transiente Mehrphasenströmungen durchgeführt. Dieses Jahr kann auf auf 11 interessante Vorträge zurückgeblickt werden. Besonders hervorzuheben sind die beiden Hauptvorträge, die von Herrn Professor Hetsroni aus Haifa und Herrn Dr. Sengpiel aus Karlsruhe gehalten wurden.
Erneut lag ein wichtiger Schwerpunkt auf Meßverfahren, die räumliche Verteilungen von Phasenanteilen und Geschwindigkeiten sowie die Größe von Partikeln bzw. Blasen der dispersen Phase zugänglich machen. So wurde über einen dreidimensional arbeitenden Röntgentomographen, ein Verfahren zur Messung von Geschwindigkeitsprofilen mit Gittersensoren und eine Methode zur simultanen Messung von Blasengrößen sowie Feldern von Gas- und Flüssigkeitsgeschwindigkeit mit einer optischen Partikelverfolgungstechnik vorgetragen. Daneben wurden interessante Entwicklungen auf dem Gebiet der lokalen Sonden vorgestellt, wie z. B. eine Elektrodiffusionssonde. Neue meßtechnische Ansätze waren ebenfalls vertreten; hervorzuheben ist der Versuch, die Methode der optischen Tomographie für die Untersuchung von Zweiphasenströmungen nutzbar zu machen.

Der Tagungsband enthält die folgenden Beiträge:

S. John, R. Wilfer, N. Räbiger, Universität Bremen, Messung hydrodynamischer Parameter in Mehrphasenströmungen bei hohen Dispersphasengehalten mit Hilfe der Elektrodiffusionsmeßtechnik

E. Krepper, A. Aszodi, Forschungszentrum Rossendorf, Temperatur- und Dampfgehaltsverteilungen bei Sieden in seitlich beheizten Tanks

D. Hoppe, Forschungszentrum Rossendorf, Ein akustisches Resonanzverfahren zur Klassifizierung von Füllständen

W. Sengpiel, V. Heinzel, M. Simon, Forschungszentrum Karlsruhe, Messungen der Eigenschaften von kontinuierlicher und disperser Phase in Luft-Wasser-Blasenströmungen

R. Eschrich, VDI, Die Probestromentnahme zur Bestimmung der dispersen Phase einer Zweiphasenströmung

U. Hampel, TU Dresden, Optische Tomographie

O. Borchers, C. Busch, G. Eigenberger, Universität Stuttgart, Analyse der Hydrodynamik in Blasenströmungen mit einer Bildverarbeitungsmethode

C. Zippe, Forschungszentrum Rossendorf, Beobachtung der Wechselwirkung von Blasen mit Gittersensoren mit einer Hochgeschwindigkeits-Videokamera

H.-M. Prasser, Forschungszentrum Rossendorf, Geschwindigkeits- und Durchflußmessung mit Gittersensoren

Keywords: measuring methods; two-phase flow; gas fraction; gas velocity; liquid velocity; X-ray tomography; local void probes; electrodiffusive probes; particle tracing; hot film probes; level measurement; wire-mesh sensor; isokinetic sampling; optical tomography

  • Open Access Logo Wissenschaftlich-Technische Berichte / Forschungszentrum Rossendorf; FZR-281 Dezember 1999
    ISSN: 1437-322X


Publ.-Id: 3067

Plasma immersion ion implantation for diffusive treatment

Möller, W.; Parascandola, S.; Kruse, O.; Günzel, R.; Richter, E.

Plasma-immersion implantation is described as a technique providing high kinetic energies and, thereby, high penetration
depths of atoms injected for surface modification. In connection with ion sputtering, this may create favourable boundary conditions for the efficiency of diffusive surface treatment such as nitriding. The influence of surface layers such as oxides on the nitriding process is discussed and demonstrated for stainless steel by a model experiment employing low-energy nitrogen implantation and real-time in situ surface diagnostics. It is shown that the surface oxide acts as a barrier for diffusive nitrogen transport. The evolution of the nitrogen profiles can be described reasonably well by diffusion under the influence of traps. Examples of nitrogen profiles obtained by plasma-immersion nitriding show depths of the nitrogen-rich phases of up to 50 micrometer and 15 micrometer in stainless steel at 380°C and aluminium at 500°C, respectively.

  • Surface & Coatings Technology 116-119 (1999) 1-10

Publ.-Id: 3066

Finite Element Pre- and Posttest Calculations of the Forever-Experiments

Willschütz, H.-G.; Altstadt, E.; Weiss, F.-P.; Sehgal, B. R.

To get an improved understanding and knowledge of the melt pool convection and the vessel creep and possible failure processes and modes occurring during the late phase of a core melt down accident the FOREVER-experiments (Failure Of REactor VEssel Retention) are currently underway at the Division of Nuclear Power Safety of the Royal Institute of Technology Stockholm. These experiments are simulating the behaviour of the lower head of the RPV under the thermal loads of a convecting melt pool with decay heating, and under the pressure loads that the vessel experiences in a depressurization scenario. The geometrical scale of the experiments is 1:10 compared to a common Light Water Reactor (LWR). During the first series of experiments the creep behaviour (FOREVER-C) of the vessel under the thermal attack of the melt pool and varying internal pressure loads is investigated. It is intended to enforce the creep process until vessel failure. Due to the multi axial creep deformation of the vessel with a non-uniform temperature field these experiments are on the one hand an excellent source of data to validate numerical creep models which are developed on the basis of uniaxial creep tests. On the other hand the results of pre-test calculations can be used to optimize the experimental procedure with considerations of the uncertainties in the applied models and assumed boundary conditions. Therefore a axis-symmetric Finite Element (FE) model is developed based on the multi-purpose code ANSYS/ Multiphysics®. Using the Computational Fluid Dynamics (CFD) module the temperature field within the melt pool and within the vessel wall is evaluated. The transient structural mechanical calculations are then performed applying a creep model which takes into account large temperature, stress and strain variations.

Keywords: Finite element modelling; CFD; Creep; Severe Accident; Molten Fuel Vessel Interaction

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, 2000, Tagungsband S.187-192
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, 2000, Tagungsband S.187-192

Publ.-Id: 3065

Ein erster hochaffiner Technetium-99m-Ligand des Serotonin 5-HT2A-Rezeptors

Johannsen, B.; Pietzsch, H.-J.; Scheunemann, M.; Kretzschmar, M.; Brust, P.; Seifert, S.; Syhre, R.; Spies, H.

Die erfolgreiche Entwicklung von [99mTc]TRODAT-1 als Dopamintransporterligand hat die prinzipielle Möglichkeit zur Darstellung von spezifischen Transportern oder Rezeptoren im Gehirn auf der Basis von 99mTc-Komplexen gezeigt. Alle bisherigen Versuche zur Entwicklung von entsprechenden Liganden für postsynaptische ZNS-Rezeptoren haben aber bisher noch nicht zum Ziel geführt, wobei u. a. die erreichte Rezeptoraffinität als noch nicht ausreichend angesehen werden kann. Ziel der vorliegenden Arbeit war das Design und die Synthese eines 99mTc-Komplexes mit hoher in vitro-Affinität zum 5-HT2A-Rezeptor (IC50 <1 M).
METHODIK: Ausgehend von Ketanserin als Leitstruktur (IC50:0,2 nM) wurde eine Reihe von Technetiumkomplexen unter Variation der Seitenkette in 1 synthetisiert und hinsichtlich in vitro-Affinität in Displacementassays (kortikales Rattenhirnhomogenat, [3H]Ketanserin) sowie an Rattenhirnschnitten autoradiographisch getestet. Zur Bestimmung der spezifischen Bindung wurden die S-HT1A, 5-HT2A und D2-Rezeptoren mit 8-OH-DPAT, Ketanserin, Mianserin und Haloperidol geblockt.
ERGEBNIS: Unter 5 Kandidaten mit IC50-Werten <10 nM erwies sich der Komplex 1 als besonders affin gegenüber dem Serotonin-5-HT2A-Rezeptor (IC50:0,5:0,2 nM).

  • Lecture (Conference)
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A44

Publ.-Id: 3064

Strukturuntersuchungen an Peptidkomplexen von Technetium(V) und Rhenium(V)

Jankowsky, R.; Kirsch, S.; Spies, H.; Johannsen, B.

ZIEL: Das Design von 99mTc-Radiotracern auf Peptidbasis erfordert eine genaue Kenntnis der Metallbindungseigenschaften von Peptiden. Mit dem Ziel, spezifisch metallbindende Peptidsequenzen zu finden, wurden Tc(V) und Re(V)-Komplexe verschiedener glycin-, cystein- und histidinhaltiger Peptide hergestellt und mit Synchrotron-Spektroskopie charakterisiert.
METHODIK: Die Herstellung und Isolation der Komplexe erfolgte mittels direkter Reduktion der Permetallatsalze bei glycinhaltigen Peptiden bzw. mittels Ligandenaustauschreaktion ausgehend von Metall-Gluconat-Komplexen bei cystein- und histidinhaltigen Peptiden sowie nachfolgender chromatographischer Reinigung. Die Charakterisierung wurde in Lösung mit Hilfe einer neuartigen Kombination von pH-abhängigen kapillarelektrophoretischen Untersuchungen (CE) und Röntgenabsorbtionsspektroskopie (EXAFS) durchgeführt.
ERGEBNISSE: Durch die Anwendung der Kombination CE-EXAFS konnten die Metallkoordinationssphären in Lösung sowie das Verhalten der Komplexe über den pH-Bereich identifiziert werden. Oligoglycin-Peptide komplexieren die Metalle in einer formalen N4-Koordination unter Einbeziehung der Amin- und Amidgruppen. Das Dipeptid Cys-Gly formt einen 1:2-Komplex mit Thiol/Amin-Koordination. Für Gly-Gly-Cys konnte ein 1:1-Komplex mit Thiol/Amid/Amin-Koordination nachgewiesen werden. Gly-Cys und Gly-Gly-Cys bilden 1:2-Komplexe mit asymmetrisch bindenden Peptidliganden. Dabei agiert ein Peptidmolekül tridentat (Thiol/Amid/Amin) und ein anderes Peptidmolekül monodentat (Thiol). Das Tripeptid Gly-Gly-Hi koordiniert in einer formalen N4-Koordination (Amin/Amid/Amid/Imidazol). In Untersuchungen von Metallkomplexen biologisch aktiver Endothelin-, LHRH- und Neurotensin-Derivaten konnten die Metallbindungsstellen ebenfalls identifiziert werden.
SCHLUSSFOLGERUNGEN: Die Kombination EC-EXAFS ist sehr gut für Strukturanalytik in Lösung geeignet. Als metallbindende Peptidsequenzen eignen sich N-terminale Cys-Reste, N-terminale Xaa-Xaa-Cys-Sequenzen an Peptiden.

  • Lecture (Conference)
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A43

Publ.-Id: 3063

Zur Stabilität von "3+1" Gemischtligandkomplexen des Technetiums: Umwandlung durch Glutathion

Gupta, A.; Syhre, R.; Seifert, S.; Johannsen, B.

Die "3+1"-Chelateinheit mit ihrer Kombination von tridentatem S,E,S-Donorliganden (E=O, S, N-Me) und monodentatem Thiol eröffnet einen besonderen Zugang zu neutralen Tc-99m-Komplexen und spielt daher im Design neuer Radiotracer eine wichtige Rolle. In jüngster Zeit sind allerdings erste Erkenntnisse über eine durch endogene Reaktionspartner, wie Glutathion (GSH), mögliche Transchelation gewonnen worden, was zu einer differenzierten Sicht des Designkonzepts zwingt. Ziel der vorliegenden Arbeit war es zu klären, welche Einflußfaktoren bei der beobachteten Reaktivität entscheidend sind und wie stabil die Substanzklasse im Blut verschiedener Spezies in Abhängigkeit von der Komplexstruktur ist.
METHODIK: Eine systematische Reihe von "3+1"-Gemischtligandkomplexen des Technetiums mit variierten mono- und tridentaten Liganden wurde in menschlichem und Rattenplasma, Vollblut und Erythrozytensuspensionen inkubiert und mittels HPLC analysiert. Challengeversuche zur Klärung des Reaktionsablaufs erfolgten mit 1 mM und 10µM GSH.
ERGEBNIS: Die Tc-Komplexe unterliegen in von der Struktur abhängigem Maße einer Umwandlung durch GSH; das aufgrund seiner relativ hohen zellulären Konzentration (0,5-1,2 mM) als wesentliche Ursache für die Umwandlung in vivo in Betracht kommt. Durch Verdrängung des ursprünglichen monodentaten LIganden entsteht ein entsprechender GSH-haltiger, hydrophiler Gemischtligandkomplex.
SCHLUSSFOLGERUNG: In gewisser Analogie zum Retentionsmechanismus des Tc-99m HMPAO sind bei der untersuchten Substanzklasse intrazelluläre Reaktionen mit GSH bei der Entwicklung neuer, auf dem "3+1"-Konzept beruhender Radiotracer zu berücksichtigen.

  • Lecture (Conference)
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A43

Publ.-Id: 3062

Evidence for a functionally active serotonin transporter at the blood-brain-barrier

Friedrich, A.; Brust, P.

  • Abstract in refereed journal
    Göttingen Neurobiology Report 1998 (Elsner N., Wehner R., eds.) Georg Thieme, Stuttgart, 580

Publ.-Id: 3061

Moderate asphyxia induces an increased perfusion velocity, but the concomitant cerebral blood volume (CBV) increase remains moderate in newborn piglets

Bauer, R.; Bergmann, R.; Walter, B.; Brust, P.; Zwiener, U.; Johannsen, B.

  • Abstract in refereed journal
    J. Cereb. Blood Flow Metab. 19 (Suppl. 1) (1999) S516

Publ.-Id: 3060

Zerebraler Glukosemetabolismus (MRGIu) und Hirnperfusion bei Patienten mit hereditärer myotoner Dystrophie (HMD)

Franke, W.-G.; Beuthien-Baumann, B.; Kunath, H.-B.; Reuner, U.; Füchtner, F.

Neben klinischen Symptomen wie Muskelschwäche, erhöhte Schlafneigung und geistige Beeinträchtigung wurden bei HMD auch das Vorkommen von Glukoseutilisationsstörungen beschrieben. Da die zerebralen Symptome mit Hirnstoffwechselstörungen gekoppelt sein können, war es das Ziel der Studie, nähere Informationen zur Beeinträchtigung der zerebralen MRGIu und in Verbindung mit der Hirnperfusion zu gewinnen.
Methodik: Bei 8 Frauen und 3 Männern im Alter von 27 bis 57 Jahren (Median: 41 Jahre) mit gesicherter Diagnose erfolgten Untersuchungen mit [F-18]FDG-PET (Positome IIIp; 185 MBq iv) und [Tc-99m]-HMPAO-SPECT (Dreikopfkamera, Fanbeam-Kollimatoren, 750 MBq iv.). Die PET-Untersuchungstechnik war limitiert durch das seinerzeit einsetzbare Equipment. Die Quantifizierung erfolgte auf zwei transaxialen PET-Schnitten: Eine Ebene auf Höhe der Basalganglien (BG) und Thalamus (Thal) sowie in einer 3 cm kranialwärts gelegenen Ebene.Unter Verwendung der Sokoloff-Beziehung wurde die Quantifizierung des Glukosemetabolismus in Gesamthirn sowie in zirkulär eingezeichneten Einzelregionen (Graue Substanz: frontaler, temporaler, parietaler Kortex, BG, Thal; weiße Hirnsubstanz) vorgenommen. Die semiquantitative Bestimmung der regionalen Hirnperfusion in SPECT-Schnitten korrespondierend zu den PET-Schnitten wurde für jeweils 12 Regionen pro Schnittebene unter Verwendung einer halbautomatischen Software durchgeführt. 9/11 Patienten ließen im PET, 10/11 Patienten im SPECT keine sicheren Links-Rechts-Differenzen erkennen. In den übrigen Fällen war die Asymmetrie nur angedeutet. Analog dazu fand sich keine distinkte Abweichung der MRGIu zwischen den selektiv untersuchten Hirnregionen und lediglich einmal eine geringfügige Abweichung der regionalen Perfusion vom Mittelwert. Unter Zugrundelegung eines MRGIu Normalwertes für die graue Substanz von 30-35µmol/m100ml/min bei der angewendeten Technik fand sich eine breite interindividuelle Streuung (in µmol(m100ml/min: > 29:4 Patienten, 26-28:3 Patienten, 23-25:3 Patienten, 18:1 Patienten). Ein Patient zeigte somit eine erhebliche Verminderung des Glukosemetabolismus. Für die weiße Substanz, deren Wert für 2 Patienten zwischen 14 und 17, für 7 zwischen 10 bis 13 lagen ergab sich in 2 Fällen mit Werten von < 10 eine deutliche Erniedrigung des MRGIu.
Zusammenfassung und Schlußfolgerung: Hervorstechendes Merkmal der untersuchten HMD-Patientengruppe war die Heterogenität der MRGIu bei Gleichförmigkeit der Hirndurchblutung. Beeinträchtigungen des Hirnstoffwechsels f anden sich oft. Die klinisch-neurologische Bedeutung dieser Befunde muß u. a. durch Verlaufsstudien evaluiert werden.

  • Lecture (Conference)
    36. Intern. Jahrestagung DGN, Leipzig, 01.-04.04.1998
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 37 (1998) A28

Publ.-Id: 3059

18F-FDG-PET und 99mTc-ECD in der Hirndiagnostik bei Patienten mit apallischem Syndrom

Beuthien-Baumann, B.; Handrick, W.; Schmidt, T.; Burchert, W.; Schackert, G.; Kropp, J.; Franke, W.-G.

Ziel der Untersuchung war es, das Ausmaß der Hirnschädigung bei Patienten mit apallischem Syndrom mittels 18F-FDG-PET und 99mTc-ECD-SPECT näher zu charakterisieren. Methodik: Es wurden 16 Patienten (3 Frauen, 13 Männer, Alter 18-67 Jahre, Median 47,5 Jahre) mit apallischem Syndrom untersucht. Die Hirnschädigung bestand zum Zeitpunkt der Untersuchungen zwischen 2,5 und 11 Monate. Bei allen Patienten wurde die regionale Hirnperfusion nach Injektion von 750 MBq 99mTc-ECD in SPECT-Technik, die regionale Glukoseverbrauchsrate nach Injektion von 300 MBq 18F-FDG mit der PET (Siemens ECAT EXACT HR+) bestimmt.
Eine quantitative Auswertung war bei 12 Patienten möglich. Ergebnisse: Alle Patienten zeigten ausgedehnte starke Verminderungen der regionalen cerebralen Perfusion wie auch des regionalen Glukosestoffwechsels korrespondierend zur klinischen Symptomatik. Das Ventrikelsystem war bei allen erweitert. Die mittleren Glukoseverbrauchswerte für die graue Substanz waren bei 9 Patienten mit Werten zwischen 11 und 19 µmol/100ml/min stark vermindert, bei 3 Patienten fanden sich noch Werte von 20-22 µmol/100ml/min. Bei 6/14 Patienten zeigten sich Regionen mit relativ gut erhaltener Perfusion, die aber nur noch einen geringfügigen Glukosestoffwechsel aufwiesen. Schlußfolgerung: Die neuronale Aktivität fand sich auch in primär nicht geschädigten Regionen deutlich vermindert. Die Perfusionsmessung mit der SPECT überschätzt die Intaktheit der neuronalen Integrität. Prognostische Parameter sind erst durch den weiteren klinischen Verlauf zu definieren.

  • Lecture (Conference)
    37. Intern. Jahrestagung DGN, Ulm, 14.-17.04.1999
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 38 (1999) A46

Publ.-Id: 3058

Evaluation of the in vitro and in vivo properties of a potential Tc-labelled inhibitor of the MDR gene product P-glycoprotein

Bergmann, R.; Brust, P.; Pietzsch, H.-J.; Johannsen, B.

Human multiple drug resistance (MDR) gene transfer and expression in bone marrow cells followed by autologous bone marrow transplantation in patients with advanced cancer is seen as a strategy to minimize the risks of high dose chemotherapy. Monitoring of the successful gene transfer may be a prerequisite for the therapy, i.e. it is required to study the expression of the MDR genes products, P-glycoprotein (Pgp) and the multidrug resistance-related protein (MRP) after gene transfer. Up to now the available clinical radiopharmaceuticals to study the expression of the PgP and MRP the lipophilic 99mTc-cations (sestamibi, tetrofosmin) as well as 99mTc-Q57, 99mTc-Q58, and 99mTc-Q63. All these complexes are transported by the Pgp. Here we describe the in vitro and in vivo properties of the structurally different (3-thiapentane-1,5-dithiolato){[N-(3-phenylpropyl)-N-2(3-chinazoline-2,4-dionyl)-ethyl]amino-ethylthiolato)-oxotechnetium(V) (P398) complex as a potential inhibitor of the Pgp. P398 and its rhenium congener enhance the net cell accumulation of the Pgp substrates 3H-vinblastine, 3H-vincristine, 3H-colchicine, 99mTc-sestamibi, 99mTc-tetrafosmine in RBE4 cells, an immortalized endothelial cell line which expresses Pgp and MRP. However, the cell accumulation of the n.c.a. P398 could not be influenced by quinidine and reserpine as known Pgp inhibitors. A multitracer approach was used to study also the side effects of P398 on cell metabolism. The cells were simultaneously incubated with 99mTc-sestamibi, 18F-FDG and various 3H-labelled tracers. Two-dimensional scatter plots of 99mTc-sestamibi uptake / 18F-FDG uptake show typical changes of known Pgp inhibitors including the P398. Also the effects of the P398 on the in vivo distribution of 99mTc-sestamibi and 18F-FDG in rats are comparable with the effects of verapamil, an established Pgp inhibitor and Ca-channel blocker.
Taken together, our data show that the multitracer approach can be used in vitro and in vivo to measure the functional characteristics of the Pgp and to study the interaction of potential radioligands with the Pgp. We conclude that P398 is not a transport substrate but a potential inhibitor of the Pgp and/or verapamil-sensitive Ca-channel. Our approach may be useful in the design of new radiotracers with specificity to the Pgp.

  • Lecture (Conference)
    Joint Congress of European Association of Nuclear Medicine and the World federation of Nuclear Medicine and Biology, Berlin, 30.08.-04.09.1998
  • Abstract in refereed journal
    Eur.J.Nucl.Med. 25 (1998) 865

Publ.-Id: 3057

Forschungszentrum Rossendorf; Jahresbericht 1998/1. Halbjahr 1999

Leib, J.

Der zentrumsübergreifenden Jahresbericht gibt einen Überblick über die Forschungsarbeiten des Forschungszentrum Rossendorf e. V. (FZR) und seiner fünf Institute. Die anwendungsorientierte Grundlagenforschung des FZR mit den Schwerpunkten Materialforschung, Biomedizin-Chemie, Umwelt, Sicherheitsforschung, Kern- und Strahlungsphysik trägt zur Lösung wichtiger Probleme unserer Zeit bei. Das Forschungszentrum ist Mitglied der Wissenschaftsgemeinschaft Gottfried Wilhelm Leibniz (WGL) unter deren Dach 79 nationale Forschungseinrichtungen vereint sind und wird je zur Hälfte von der Bundesrepublik Deutschland und den Ländern getragen. Mit seinen rund 620 Mitarbeitern und einem Jahresetat von etwa 100 Mio. DM stellt das FZR die größte Einrichtung der WGL dar und ist zugleich auch die größte außeruniversitäre Forschungseinrichtung in den neuen Ländern.

Die wissenschaftliche Arbeit des FZR wird in fünf Instituten durchgeführt:

  • Institut für Ionenstrahlphysik und Materialforschung
  • Institut für Bioanorganische und Radiopharmazeutische Chemie
  • Institut für Radiochemie
  • Institut für Kern- und Hadronenphysik
  • Institut für Sicherheitsforschung.

Sie werden hierbei unterstützt durch die Zentralabteilungen:

  • Forschungs- und Informationstechnik
  • Neue Beschleuniger
und die Projektgruppen:
  • ESRF-Beam-Line
  • ELBE-Quelle.

Im Jahresbericht 1998/99 finden Sie populärwissenschaftliche Artikel über Ergebnisse ausgewählter Arbeiten am FZR zu folgenden Themen:

* Elektromagnetische Umströmungskontrolle in schwach-leitfähigen Flüssigkeiten
* Charakterisierung gestörter regionaler Hirnfunktionen mit Hilfe von PET
* Bakterien in Uranabfallhalden und ihre Wechselwirkung mit Uran
* Ionen-Nitrierung von Aluminiumwerkstoffen
* Seltsame Kaonen, hadronische Materie und kosmische Phasenübergänge
* Wissen schafft Fortschritt - Forschungs- und Wissenstransfer am FZR

  • Open Access Logo Wissenschaftlich-Technische Berichte / Forschungszentrum Rossendorf; FZR-266 November 1999
    ISSN: 1437-322X


Publ.-Id: 3056

Precipitation, ripening and chemical effects durin annealing of Ge+ implanted Si02 layers

Schmidt, B.; Heinig, K.-H.; Markwitz, A.; Grötzschel, R.; Strobel, M.; Oswald, S.

  • Lecture (Conference)
    11 th Int. Conf. on Ion Beam Modification of Materials, Amsterdam, The Netherlands, Aug. 31 - Sept. 4, 1998

Publ.-Id: 3055

Modifikation of titanium by ion implantation of calcium and/or phosphorus

Wieser, E.; Zyganow, V.; Matz, W.; Reuther, H.; Oswald, S.; Pham, M. T.; Richter, E.

Pretreatment of titanium by implantation of P and Ca is of interest in order to improve the quality of hydroxyapatite coatings used to enhance its biocompatibility. A near surface implantation of high doses of calcium results in an oxidation of the modified layer and the formation of CaO. By post-implantation annealing also Ca4Ti3O10 is formed. For deeper calcium implantations, precipitation of the metastable hexagonal modification of calcium has been observed instead of the cubic equilibrium phase. By high dose implantation of phosphorus, the implanted layer becomes partly amorphized. This hinders the reaction with oxygen during implantation and room temperature aging. The thickness of the surface oxide corresponds to the native oxide layer. For high dose double implantation with both elements, due to the strong swelling effect and the incorporation of oxygen, the second implant is shifted to the surface, if the energies are chosen so that the profiles should be overlapping by implantation into pure titanium. No indication for compound formation besides calcium oxide has been found as a result of the implantation.

  • Surf. Coat. Techn. 111 (1998) 103

Publ.-Id: 3054

Angle dependent Mössbauer spectroscopy on ß-FeSi, single crystals

Reuther, H.; Behr, G.; Dobler, M.; Teresiak, A.

  • Hyperfine Interactions (c) 3 (1998) 385-388

Publ.-Id: 3053

Heavy-ion induced damage of crystalline Ge and W in the 0.5-8 MeV range

Huber, H.; Assmann, W.; Karamian, S. A.; Mieskes, H. D.; Nolte, H.; Gazis, E.; Kokkoris, M.; Kossionides, E.; Vlastou, R.; Grötzschel, R.; Mücklich, A.; Prusseit, W.

High energy heavy-ion induced damage of Ge and W crystals was studied by blocking and channeling. Beams of ions from C to Au with energies from 12 to 266 MeV were used both for damaging the crystal and for "in-situ" measurement of lattice disordering. The blocking minimum yield and angular half-width have been measured as a function of dose, and it is shown that the relative ion damaging efficiency for Ge decreases at high electronic energy-loss values. The mechanism of microannealing along the ion path is discussed. The saturation and dose-rate dependence of damage are explained in terms of defect mobility and recombination processes. For a W crystal the initial damaging power is proportional to the number of displacements predicted by TRIM and a disorder saturation is observed at high doses.

  • Nucl. Instr. Meth. B 146 (1998) 309-316

Publ.-Id: 3050

Double-bent-crystal small-angle neutron scattering setting and its applications

Strunz, P.; Saroun, J.; Mikula, P.; Lukas, P.; Eichhorn, F.

Theoretical relations for optimum adjustments of a double-bent-crystal small-angle neutron scattering diffractometer, as well as for transformation of the cross section to the measured intensity, are described. The applicability of the technique in materials research is demonstrated.

  • J. Appl. Cryst. 30 (1997) 844-848

Publ.-Id: 3049

Layered growth of boron nitride thin films

Plass, M. F.; Fukarek, W.; Kolitsch, A.; Schell, N.; Möller, W.

Thin boron nitride films were deposited using ion beam assisted deposition. The fraction of the cubic phase relative to the non-cubic phase was varied by changing the assisting ion to boron atom arrival ratio during deposition. Different ex situ analytical techniques were used to resolve the layered growth, i.e. cubic BN on top of non-cubic BN. Variation of the argon incorporation measured with Rutherford backscattering spectroscopy yields information on the layered growth. Polarized IR reflection data were analysed with a multilayer model taking into account the anisotropy of hexagonal BN. The parameters of the optical model, such as the thickness of the non-cubic BN interlayer and the volume fraction of cubic BN in the toplayer, are more useful for the characterization of BN films than the established IR peak ratio. Reflection electron energy loss spectroscopy and X-ray reflectivity measurements were also performed to verify the results.

  • Thin Solid Films 305 (1997) 172-184

Publ.-Id: 3048

Detection of a flow induced magnetic field eigenmode in the Riga dynamo facility

Gailitis, A.; Lielausis, O.; Dementiev, S.; Platacis, E.; Cifersons, A.; Gerbeth, G.; Gundrum, T.; Stefani, F.; Christen, M.; Hänel, H.; Will, G.

In a closed volume of molten sodium an intense single-vortex-like helical flow has been produced by an outside powered propeller. At a flow rate of 0.67 m^3/s a slowly growing magnetic field eigenmode was detected. For a slightly lower flow, additional measurements showed a slow decay of this mode. The measured results correspond satisfactorily with numerical predictions for the growth rates and frequencies.

  • Physical Review Letters Vol 84, No 19, (2000) 4365-4368

Publ.-Id: 3047

Preparation and structural studies of neutral oxorhenium(V) complexes with D-pencillamine methyl ester

Kirsch, S.; Noll, B.; Spies, H.; Leibnitz, P.; Scheller, D.; Krueger, T.; Johannsen, B.

Reaction of oxorhenium(V) gluconate with D-penicillamine methyl ester (methyl 3-sulfanylvalinate) yielded three neutral 1:2 complexes. For two complexes /1 and 2) the 1H NMR spectrum in (CD3)2SO shows the presence of a deprotonated and a neutral nitrogen donor group in the ReO(NS)2 system which is an unusual co-ordination mode for bidentate N,S ligands. Complex 1, [ReO{SC(CH3)2CH(CO2CH3)NH2}{SC(CH3)2CH(CO2CH3)NH}], possibly containing in non-co-ordinating solvents an ester oxygen co-ordinated trans to the Re=O group, is able to bind a water molecule trans to the oxo core to give species 2. In aqueous solution the mixed-ligand complex [ReO{SC(CH3)2CH(CO2CH3)NH2}{SC(CH3)2CH(CO2)NH2}] 3 was unexpectedly formed out of 1 and 2. It contains bidentate D-penicillamine methyl ester and tridentate D-penicillamine in a co-ordination geometry similar to that of the known D-penicillamine complex [ReO{SC(CH3)2CH(CO2H)NH2}{SC(CH3)2CH(CO2)NH2}] 4. Complexes 3 and 4 were structurally characterized by X-ray diffraction.

  • J. Chem. Soc., Dalton Trans. (1998) 455-460

Publ.-Id: 3046

3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA - a promising substance for tumour imaging

Füchtner, F.; Steinbach, J.; Vorwieger, G.; Bergmann, R.; Syhre, R.; Brust, P.; Beuthien-Baumann, B.; Burchert, W.; Zips, D.; Baumann, M.; Johannsen, B.

Because of its potential to image tumour tissue, tumour growth and tumour staging various positron emitter labelled amino acids are utilized (1,2). There is a high clinical interest to overcome various disadvantages of the utilized substances as metabolic decomposition or a high liver uptake. Accordingly we searched for a suitable substance.
The amino acid analogue 3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA ([18F]OMFD) was tested for this purpose. Until now [18F]OMFD has been used for the correction of PET data measuring dopaminergic functions of the brain with 6-[18F]fluoro-DOPA (3). Its high yield radiopharmaceutical synthesis and its evaluation by biological methods are described.
Radiopharmaceutical preparation:
For the synthesis of [18F]OMFD we applied a new precursor, N-formyl-3-O-methyl-4-O-boc-6-trimethylstannyl-L-DOPA-ethylester (4).
Its direct radiofluorination with [18F]F2 yields regioselectively only the 6-fluoro isomer.
A partial hydrolysis with concentrated HCl at 140°C for 10 minutes at elevated pressure follows.
[18F]OMFD is separated from the crude product by isocratic HPLC using isotonic acetat buffer as an eluent at pH 4.7 on an RP-8 column. After sterile filtration the product is ready for use as a radiopharmaceutical.
[18F]OMFD is available with a radiochemical yield of 20 to 25 % (corrected for decay, related to [18F]F2) 50 minutes after EOB. The specific activity is 20 GBq/µmol.
The disadvantage of the electrophilic procedure is the availability of only low activity amount. To overcome this handicap we direct our efforts to a synthesis starting from [18F]fluoride (5).

First biological evaluation of the radiotracer:

In vitro investigations with HT 29 cells demonstrate the selective uptake primarily by the amino acid transport system L. The incorporation into proteins does not occur. No metabolism was observed in the cells.
In rat and piglet brain only an insignificant share of metabolites in relation to [18F]OMFD was detected. No evidence for protein incorporation was obtained. In other organs and in plasma the share of metabolites in relation to [18F]OMFD was maximum 25 %.
Experiments with tumour bearing nude mice showed optimal target to non-target ratios at 60 min p.i. as demonstrated:

tumour to brain 6.5:1
tumour to blood 9.5:1
tumour to muscle 4.6:1

The blood clearance is fast. The liver uptake is comparably low, probably because of lack of protein incorporation.

Interesting results of a first human oncological PET study will be demonstrated.


3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA is available through a reliable high yield synthesis. The substance seems to be a promising tracer due to its behaviour as an amino acid analogue. It is transported into the cell by the L-transporter and is not incorporated into proteins. It has outstanding target-to-nontarget ratios in organs of interest.

Keywords: 18F; 3-O-methyl-6-[18F]fluoro-L-DOPA; synthesis; tumour imaging; amino acids; amino acid transporter

  • Lecture (Conference)
    13th International Symposium on Radiopharmaceutical Chemistry, St. Louis, USA, 27.06.-01.07.1999
  • Abstract in refereed journal
    J. Labelled Compd. Radiopharm. 42 (1) (1999) S267-S269

Publ.-Id: 3045

EXAFS Analyses of Technetium(I) Carbonyl Complexes - Stability Studies in Solutions

Seifert, S.; Kuenstler, J.-U.; Gupta, A.; Funke, H.; Reich, T.; Hennig, C.; Rossberg, A.; Pietzsch, H.-J.; Alberto, R.; Johannsen, B.

EXAFS analyses were successfully used to determine the structure of Re and Tc carbonyl thioether complexes in solid and liquid samples. In connection with chromatographic and mass spectrometric methods the behaviour of Tc carbonyl dithioether complexes in aqueous solution was studied. It was found that complexes containing a bidentate thioether ligand are able to react with water by exchange of the chloride ion, which results in the formation of a cationic complex. As expected, the exchange proceeds faster at the n.c.a. level because of concentration differences.

Keywords: 99/99mTc; Re; Carbonyl complexes; EXAFS; Stability studies

  • Radiochim. Acta 88 (2000) 239-245

Publ.-Id: 3044

A Finite Element model for pre- and posttest calculations of the forever-experiments

Willschütz, H.-G.; Altstadt, E.; Weiss, F.-P.; Sehgal, B. R.

To get an improved understanding of the processes occurring during the late phase of a core melt down accident the FOREVER-experiments are currently underway.
These experiments are simulating the behaviour of the RPV lower head under the thermal loads of a convecting melt pool with decay heating and simultaneous pressure loads. The geometrical scale of the experiments is 1:10 compared to a common Light Water Reactor.
Due to the multi axial creep deformation of the vessel with a non-uniform temperature field these experiments are on the one hand an excellent source of data to validate numerical creep models. On the other hand the results of pre-test calculations can be used to optimize the experimental procedure.

Keywords: Finite Element Calculations; FOREVER-Experiment; Coupling of Thermo-Fluid dynamic and Structural Mechanical Model; Advanced Creep Modelling

  • Lecture (Conference)
    8th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-8), Baltimore, MD U.S.A., April 2-6, 2000, Proceedings on CD-ROM, Paper No. 8542
  • Contribution to proceedings
    8th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-8), Baltimore, MD U.S.A., April 2-6, 2000, Proceedings on CD-ROM, Paper No. 8542

Publ.-Id: 3043

Analysis of Fluid-Structure Interaction at WWER-1000 Type Reactors

Perov, S.; Altstadt, E.; Weiss, F.-P.; Werner, M.

The influence of fluid-structure interaction (FSI) on vibration modes is investigated using the finite element method. The method of modelling is verified by comparing the finite element results with the exact analytical solution of a simple fluid-shell test system. It is shown that the method of coupling between structural and fluid elements is important for the accuracy of the eigenfrequencies. The vibration modes of the reactor pressure vessel and its internals of a WWER-1000 type reactor are calculated. The FSI causes a considerable down shift of the shell mode frequencies of pressure vessel, core barrel and thermal shield. Some bending modes which exhibit a relative displacement between pressure vessel and core barrel or between core barrel and thermal shield are significantly affected too. Some simple analytical approaches to consider the FSI are discussed on the basis of the numerical results.

Keywords: Finite element modelling; fluid-structure interaction; vibrations; nuclear reactors

  • Lecture (Conference)
    8th International Conference on Nuclear Engineering ICONE8, Baltimore, MD U.S.A., April 2-6, 2000, Proceedings on CD-ROM, Paper No. 8446
  • Contribution to proceedings
    8th International Conference on Nuclear Engineering ICONE8, Baltimore, MD U.S.A., April 2-6, 2000, Proceedings on CD-ROM, Paper No. 8446

Publ.-Id: 3042

Untersuchung der Dopaminsynthese bei neonataler Asphyxie mittels Positronen-Emissions-Tomographie

Brust, P.; Bauer, R.; Vorwieger, G.; Walter, B.; Bergmann, R.; Füchtner, F.; Steinbach, J.; Zwiener, U.; Johannsen, B.

Sauerstoffmangel während der Geburt stellt eine Hauptursache neurologischer Morbidität und Mortalität in der Neonatalperiode und in der späteren Kindheit dar. Die Häufigkeit derartiger Hirnschädigungen liegt in den entwickelten Industrieländern zwischen 2 und 4 pro 1000 Geburten. Speziell Frühgeborene, die unter Sauerstoffmangel zur Welt kommen, erleiden zu mehr als 50% spätere Hirnschäden. Dabei hat sich herausgestellt, dass vor allem das Bewegungszentrum im Gehirn in Mitleidenschaft gezogen wird. Es gibt inzwischen deutliche Hinweise dafür, dass insbesondere das dopaminerge System sehr empfindlich auf Sauerstoffmangel reagiert. Jedoch wurden bisher Auswirkungen auf die Dopaminsynthese im lebenden Neugeborenengehirn nicht untersucht.
Wir haben daher 18F-markiertes L-3,4-Dihydroxy-6-fluorphenylalanin (FDOPA) genutzt, um mittel Positronen-Emissions-Tomographie (PET) im Gehirn neugeborener Ferkel unter normoxischen und moderat asphyktischen Bedingungen die Aktivität des Enzyms aromatische Aminosäuredecarboxylase (AADC) zu bestimmen. Dieses Enzym katalysiert die Umsetzung von endogenem L-DOPA zu Dopamin.
Die Untersuchungen wurden an neugeborenen Ferkeln (2-5 Tage alt) durchgeführt. Bei jedem Tier wurden jeweils zwei PET Untersuchungen ausgeführt, zunächst unter Normoxie, und nach 8-stündiger Pause während einer 2-stündigen moderaten Asphyxie. Gleichzeitig wurde der Sauerstoffpartialdruck im Hirngewebe (pO2) fortlaufend aufgezeichnet und die regionale Hirndurchblutung (mittels Farbmikrosphären) gemessen. Die cerebrale Sauerstoffumsatzrate (CMRO2 wurde als Produkt aus Hirndurchblutung und cerebraler arteriovenöser O2-Differenz bestimmt. Die Asphyxie wurde durch Erniedrigung der inspiratorischen O2Fraktion von 0.35 auf 0.12 und Zusatz von etwa 6% CO2 zum eingeatmeten Gas induziert, was zu einer moderaten Hypoxämie (39±6 mm Hg), Hyperkapnie (73±2 mm Hg) und kombinierten respiratorisch/metabolistischen Azidose führte (p<0.01).
Die Asphyxie rief eine mehr als 3-fache Steigerung der Vorderhirn-Durchblutung hervor (p<0.01), sodass die CMRO2 über die gesamte Asphyxieperiode unverändert blieb. Trotzdem kam es zu einer deutlichen Verminderung des Hirngewebe- pO2 von 19±4 mm Hg auf 6±3 mm Hg (p<0.01).
Unter Anwendung eines kinetischen Mehrkompartmentmodells wurden aus den Radioaktivitätsverteilung im Blut und im Gehirn (gemessen mit PET) die Transportraten von FDOPA an der Blut-Hirn-Schranke (K1 und k2) und die Syntheserate von Fluor-Dopamin aus FDOPA (k3) ermittelt. Während der Transportprozess durch die Asphyxie weitgehend unbeeinflusst blieb, stieg k3 als Indikator der präsynaptischen Dopaminsyntheseleistung im Striatum während der Asphyxie signifikant an (p<0.01).
Diese Erhöhung der Aktivität der aromatischen Aminosäuredecarboxylase infolge mäßiger Verminderung des Sauerstoffpartialdruckes im Hirngewebe bei fehlender Störung des cerebralen oxidativen Stoffwechsels ist offensichtlich ein wesentlicher Faktor, der zur mehrfach beschriebenen exzessiven Erhöhung des extrazellulären Dopamingehaltes under den genannten Bedingungen beitragen kann. Es wird beschrieben, dass dies zur vermehrten Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Die erhöhte Dopaminfreisetzung ist somit mutmaßlich kausal involviert in Mechanismen neuronaler Schädigung, wie sie bei Sauerstoffmangel festzustellen ist.

  • Poster
    WGL-Tagung, München, 13.10.1999

Publ.-Id: 3041

18F-markierte Neurotensinderivate für die Positronen-Emissions Tomographie

Bergmann, R.; Scheunemann, M.; Rodig, H.; Brust, P.; Mäding, P.; Steinbach, J.; Iterbeke, K.; Tourwe, D.; Johannsen, B.

Mit dem bildgebenden Verfahren der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) können Transportprozesse, Enzymreaktionen und Rezeptoren in vivo, räumlich, zeitlich und quantitativ mit großer Sensitivität erfasst werden. Entsprechend werden auch diagnostische Fragestellungen in der Medizin gelöst, die Veränderungen der genannten biochemischen Prozesse beinhalten. Eine Voraussetzung sind mit Positronenstrahlern z. B. mit 18F (T1/2=110 min) oder 11C (T1/2=20 min) markierte Radiotracer, die hochspezifisch mit biologischen Bindungspartnern reagieren und eine geeignete Biokinetik besitzen. Zu solchen Radiotracern gehören auch radioaktiv markierte Peptide und deren Derivate. In klinischen Untersuchungen werden bereits radioaktiv markierte Somatostatinanaloga zur Tumordetektion eingesetzt (1). Ein ähnliches Potential besitzt auch Neurotensin (NT). Die G-Protein abhängigen Membranrezeptoren für NT werden auch in verschiedenen Tumoren, z. B. kleinzelligen Lungenkarzinomen, Pankreaskarzinomen u. a., überexprimiert (2). Ziel der Arbeiten ist es, einen Radiotracer zu entwickeln, der die in vivo Darstellung solcher Tumore mit PET ermöglicht. Dazu sind NT-Agonisten erforderlich, die durch Bindung und durch Internalisierung in der Tragetregionangereichert werden, gleichzeitig aber auch schnell aus dem Blut eliminiert werden.

Die erstmalig mit 4-[18F]Fluorsuccinimidylbenzoat an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus 18F-markiertenlysinfreien Peptide 4-[18F]FB-NT(8-13) und 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) wurden in vitro auf Rezeptoraffinität, Bindung an NT-Rezeptoren in Hirnschnitten und in vivo mit PET und durch Messung der Verteilung in Ratten charakterisiert.

Zur Affinitätsbestimmung in vitro wurden die radioaktiv markierten Peptide eine Stunde bei 37°C mit den stabil NTR1-Rezeptor exprimierenden HAT-29 Zellen inkubiert. Beide Peptide binden an diesen Rezeptor. Für 4-[18F]FB-NT(8-13) wurde ein Kd von 5,1 nM ermittelt. In Simultanuntersuchungen mit [3H]NT korreliert deren Rezeptorbindung mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,87. An Hirnschnitten der Ratte wurde ebenfalls eine spezifische Bindung nachgewiesen, die in ihrer Verteilung dem Vorkommen von NT-Rezeptoren (2, 3) entspricht. Die höchste spezifische Bindung in den untersuchten Schnittebenen ist im Mesencephalon (sup. Colliculus), gefolgt von frontalen Cortex, dem parietalen, temporalen und occipitalen Cortex und Cerebellum.

In vivo wurde in Ratten mit Hilfe der PET die Verteilungskinetik der 18F-markierten Peptide in Herz, Leber, Nieren und Blase untersucht. Beide 18F-Peptide werden schnell aus dem Blut eliminiert. Die Eliminationshalbwertzeiten betragen für 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) 40 sek/15 min und für [18F]FB-NT(8-13) 16 sek/5 min. Der größte Teil der radioaktiv markierten Substanzen wird über die Nieren ausgeschieden. Nach einer Stunde finden sich über 15% der injizierten 18F-Dosen im Urin, jedoch in für beide Peptide unterschiedlichen Metaboliten wieder. Die höchsten Radioaktivitätskonzentrationen findet man in Leber und Nieren. In diesen Organen wird 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13) stärker angereichert als 4-[18F]FB-NT(8-13).

Die Präparate stellen einen Ausgangspunkt für die Entwicklung von PET-Radiotracern auf der Basis von NT dar. Die Rezeptoraffinität der 18F-markierten Peptide erscheint als ausreichend für qualitative in vivo Untersuchungen. Für quantitative Untersuchungen sollte der Kd der Radiotracers kleiner 1 nM sein. Es konnte gezeigt werden, dass die Einführung der Psi-Peptidverbindung eine stärkere Radiotracerakkumulation in den Geweben zur Folge hat. Weiterführende Arbeiten widmen sich der Erhöhung der in vivo-Stabil ...

  • Poster
    WGL-Tagung, München, 13.10.1999

Publ.-Id: 3040

Bestrahlungsverhalten von WWER-Druckbehälterstählen - Erste Ergebnisse aus dem Bestrahlungsprogramm Rheinsberg

Böhmert, J.; Viehrig, H.-W.; Richter, H.

Die Ergebnisse der Nachbestrahlungsuntersuchungen der 7 im WWER-2 des KKW Rheinsberg bestrahlten Chargen aus WWER-Druckbehälterstählen werden präsentiert. Die Verschiebung der Übergangstemperatur zwischen sprödem und duktilem Bruchverhalten wurde mit Kerbschlag- und quasistatischen Biegeversuchen bestimmt und mit den auf der Basis des russischen Standards zu erwartenden Werten verglichen. Eine Charge aus Schweißmetall wird nicht konservativ vom Regelwerk vorhergesagt.

Keywords: WWER-Reaktor; Druckbehälterstahl; Bestrahlungsexperiment; Neutronenversprödung

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, Tagungsbericht S. 591
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25. Mai, Tagungsbericht S. 591

Publ.-Id: 3039


Brodkin, E.; Egorov, A.; Zaritsky, S.; Böhmer, B.

Neutron and gamma ray spectra at the VVER reactor pressure vessel (RPV) were calculated using the discrete ordinates method. Assessments of dpa and freely-migrating defect (FMD) rates based on these spectra are presented. It was found that the gamma fractions of the total dpa rate at the VVER-440 and VVER-1000 RPV constitute 1.4% and 4.2% correspondingly. Gamma fractions of 29 and 57% were obtained for the corresponding total FMD rates.

Keywords: neutron-gamma transport calculations; reactor pressure vessel; material damage; neutron and gamma flux spectra; dpa; freely-migrating defect; FMD rate

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25.Mai 2000, Proceedings pp. 597-600
  • Contribution to proceedings
    Jahrestagung Kerntechnik 2000, Bonn, 23.-25.Mai 2000, Proceedings pp. 597-600

Publ.-Id: 3037

18F-markierte Peptide zur Darstellung von Neurotensin- und Bombesin-Rezeptoren mit der Positronen-Emissions-Tomographie

Bergmann, R.; Scheunemann, M.; Brust, P.; Mäding, P.; Steinbach, J.; Tourwe, D.; Johannsen, B.

ZIEL: Entwicklung von 18F-markierten Peptiden zur Darstellung von Tumoren, die verstärkt Rezeptoren für Neurotensin (NT) und Bombesin (BN) exprimieren.
Methodik: Unter optimierten Bedingungen wurden die lysinfreien Peptide (NT-Derivate: 4-[18F]FB-NT(8-13), 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9]NT(8-13), 4-[18F]FB-[Arg8Psi(CH2NH)Arg9, Tle12]NT(8-13); BN-Derivat: 4-[18F]FB-[D-Phe6, Leu-NHEt13, des-Met14]BN(6-14) bzw. entsprechende Modellpeptide) an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus mit Hilfe von N-Succinimidyl-4-[18F]fluorbenzoat ([18F]SFB) bzw. dem nicht-radioaktiven SFB synthetisiert und charakterisiert. Die Rezeptoraffinität wurde in kompetitiven Bindungsassays und die Internalisierung an HT-29 und PC-3 Zellen untersucht. Die Bioverteilung und -kinetik der Tracer wurde an Ratten und tumortragenden Mäusen durch Organ-entnahme und mit PET untersucht.
ERGEBNISSE: Ausgehend von 4 GBq [18F]F-wurden die Tracer mit spezifischen Aktivitäten zwischen 5 und 15 GBq/µmol bei radiochemischen Ausbeuten von 20 bis 50 % (zerfallskorrigiert) synthetisiert. Die Tracer binden in vitro an NT- bzw. BN-Rezeptoren mit KD-Werten zwischen 1 und 9 nM. Als Tracer-Rezeptor-Komplexe werden sie von den HT-29 oder PC-3 Zellen internalisiert. Ihre biologischen Halbwertszeiten sind klein (5-20 min). Die NT-Derivate werden renal und die BN-Derivate hepatobiliär ausgeschieden. Mit der Anzahl der stabilisierten Positionen im Peptid erhöhen sich die Residenzzeiten im Blut. Die höchste Tracerakkumulation (%D/g Gewebe) wurde für die Ausscheidungsorgane Leber und Nieren ermittelt während sie in den Tumoren relativ gering war. Nach 30 min. war die Tumoraufnahme um Faktor 2 bzw. 8 höher als im Blut bzw. Muskel.
SCHLUSSFOLGERUNGEN: Erstmalig konnten lysinfreie Peptide an der alpha-Aminogruppe des N-Terminus mit 18F in den für radiopharmazeutische Untersuchungen notwendigen Mengen und mit hoher Qualität markiert werden. Die Rezeptoraffinität der Peptide bleibt dabei weitgehend erhalten. Diese Peptide sind Agonisten und werden mit den Rezeptoren internalisiert. Durch Stabilisierung von Peptidbindungen bzw. Einführung nicht proteinogener Aminosäuren in die Moleküle können die Metabolisierung verringert und die Residenzzeiten erhöht werden. Mit PET lassen sich die soliden Modelltumore aus den humanen Tumorzellinien (HT-29, PC-3) auf Nacktmäusen darstellen, wenn die Tumore außerhalb des Bereiches der Ausscheidungsorgane lokalisiert sind.
Die Arbeiten werden durch die EU gefördert (BMH4-CT98-3198)

Keywords: PET; Peptide

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin 2000, München, 29.03.-01-04.2000
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 2000, 39, A12

Publ.-Id: 3035

Synthese und erste biologische Evaluierung des [18F]Fluormethyl-Analogons von (+)-McN5652, einem Tracer zur Darstellung des Serotonintransporters

Zessin, J.; Eskola, O.; Steinbach, J.; Bergman, J.; Marjamäki, P.; Brust, P.; Solin, O.; Johannsen, B.

Ein wesentlicher Nachteil des PET-Tracers (+)-[11C]McN5652 ist die im Bezug zur Halbwertszeit des 11C zu langsame Kinetik im menschlichen Gehirn. Aus diesem Grund wurde die Synthese des [18F]Fluormethylanalogons von (+)-McN5652 ([18F]FMe-(+)-McN5652) basierend auf der Umsetzung von desmethylierten (+)-McN5652 mit Brom-[18F]fluormethan entwickelt und eine erste biologische Bewertung des Radiotracers vorgenommen. Diese Untersuchungen zeigten, das [18F]FMe-(+)-McN5652für das Imaging des Serotonintransporters im Rattenhirn vergleichbare Eigenschaften wie (+)-[11C]McN5652 aufweist.

Keywords: Serotonintransporter; PET; McN562

  • Lecture (Conference)
    Jahrestagung der Deutschen Gesellschaft für Nuklearmedizin 2000, München
  • Abstract in refereed journal
    Nuklearmedizin 2000, 39, A36

Publ.-Id: 3034

Charakterisierung der gestörten Hirnfunktion beim apallischen Syndrom: Durchblutung und Glukosestoffwechsel gemessen mit emissionstomographischen Verfahren

Beuthien-Baumann, B.; Handrick, W.; Schmidt, T.; Burchert, W.; Schackert, G.; Franke, W.-G.

Bei dem apallischen Syndrom befindet sich der Patient in einem komatösen Zustand, bei dem er zwar einen Schlaf-Wach-Rhythmus aufweist, jedoch keinen Kontakt zur Umwelt aufnimmt. Dieses Syndrom ist meist Folge einer schweren Hirnschädigung, die unterschiedliche Ursachen haben kann. Für viele Patienten ist dieser Zustand irreversibel. Ein Teil dieser Patienten kann jedoch durch intensive Rehabilitationsmaßnahmen klinisch deutlich gebessert werden.

Um das funktionelle Ausmaß der Hirnschädigung bei Patienten mit apallischem Syndrom zu charakterisieren wurde bei 16 Patienten (3 Frauen, 13 Männer, Alter 18-67 Jahre) die Hirndurchblutung und der Glukosemetabolismus des Gehirns mit Hilfe der nuklearmedizinischen Methoden der Single-Photon-Emissions-Tomographie (SPECT) bzw. der Positronen-Emissions-Tomographie (PET) bestimmt. Nach Rekonstruktion der Bilddaten wurden die PET- und SPECT-Datensätze überlagert. Die weitere Datenanalyse der PET- und SPECT-Untersuchungen erfolgte einerseits qualitativ bezüglich der Verteilung von Durchblutung und Glukosestoffwechsel, andererseits quantitativ auf der Basis definierter "Regions of interest" (ROI).

Alle Patienten zeigten ausgeprägte Defekte in PET und SPECT sowie eine hochgradige Verminderung des cerebralen Glukosemetabolismus auch in primär nicht geschädigten Hirnregionen. In Läsionen und - deutlicher ausgeprägt - in deren Randbereichen zeigen sich höhere Perfusions- als Stoffwechselwerte ("Luxusperfusion" besonders im Randbereich).

Die mittleren Glukoseverbrauchswerte sind bei Apallikern in cortikalen und subcortikalen Regionen signifikant niedriger als bei Normalpersonen (18 vs. 32 µmol/100ml/min). Im Hirnstamm und Vermis cerebelli ist dieser Unterschied deutlich geringer ausgeprägt. Im relativen Vergleich von Stoffwechsel und Perfusion ist der Stoffwechsel in cortikalen Regionen stärker gestört als die Perfusion. Keine signifikanten Unterschiede zeigen sich dagegen in subcortikalen Strukturen, Hirnstamm und Vermis cerebelli.

Da normalerweise eine enge Korrelation zwischen Hirndurchblutung und Hirnstoffwechsel vorliegt, zeigen diese Daten, daß bei diesen Patienten im Cortex der Großhirnhemisphäre und dem Kleinhirn eine Entkopplung von Metabolismus und Durchblutung stattgefunden hat. Aus diesem Grunde ist eine verläßliche Vitalitätsdiagnostik nur mittels der Messung des Glukoseverbrauchs mit der Positronen-Emissions-Tomographie möglich. Hinsichtlich der prognostischen Aussagekraft der Untersuchung ist noch eine längere Nachbeobachtungszeit erforderlich.

  • Poster
    Jahrestagung WGL, München, 13.10.1999

Publ.-Id: 3033

Schaltungsanordnung für die digitale Verarbeitung von Halbleiterdetektorsignalen

Büchner, A.; Stein, J.; Gast, W.; Georgiev, A.

  • Patent
    DE 42 26 175 C 2

Publ.-Id: 3032

Vorrichtung zur meridionalen Abtastung von Kugeloberflächen

Schlenk, R.; Wustmann, B.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur möglichst lückenlosen Abtastung oder technologischen Veränderung ( Gravieren, Beschreiben, Aufzeichnen ) von Kugeloberflächen durch meridionale Drehbewegung der Kugel bei ortsfester Anordnung eines Tastkopfes, Sensors oder dergleichen. Entsprechende Aufgaben bestehen beispielsweise auf dem Gebiet der Prüftechnik zur Kontrolle der Qualität von Stahlkugeln z. B. auf Risse, Geometrie- oder Oberflächenfehler sowie u. a. beim Laserhärten der oberflächennahen Randzone von Spezialkugeln oder etwa beim Einprägen (Einbrennen) von Informationsträgern in Kugeloberflächen.
Die abzutastende Kugel wird dabei von einem rotierenden Zylinder im Reibkontakt in Rotation versetzt, und durch zwei, auf der Kugeloberfläche mitlaufende Steuer-Zylinderrollen mit einer zweiten, senkrecht auf der Achse der Antriebsbewegung stehenden Drehbewegung überlagert. Zur Vermittlung dieser zweiten Drehbewegung werden die zwei Steuer-Zylinderrollen R unter einem Winkel Alpha (0 < Alpha < 90 ) symmetrisch zur Verbindungslinie Kugelmitte - Antriebszylinderachse angeordnet. Mindestens eine der Steuerzylinderrollen ist lenkbar um die durch den Winkel Alpha vorgegebene Lenkachse ausgeführt. Eine Lenkbewegung mit dem Amplitudenwinkel Beta (0 < Beta < Betamax, mit Betamax ca. 10 ... 20 ) ist genau synchron mit dem Kugelantrieb durch entsprechende mechanische Mittel eingekoppelt.

  • Patent
    DE 43 41 198 A 1
  • Patent
    EP 0 656 523 B 1


Publ.-Id: 3031

Nadelsonde zur Messung der Leitfähigkeit in Flüssigkeiten oder Mehrphasengemischen

Baldauf, D.; Prasser, H.-M.; Tamme, G.; Zippe, W.

Die Erfindung betrifft eine standfeste Nadelsonde zur Messung der elektrischen Leitfähigkeit von Flüssigkeiten oder Mehrphasengemischen insbesondere für den Einsatz in der Verfahrens- und Kraftwerkstechnik, wobei die elektrische Leitfähigkeit vorwiegend als Maß für weitere physikalische oder chemische Eigenschaften (z. B. Temperatur, Konzentration) der Flüssigkeit oder als Indikator für die jeweils an der Sonde gerade anliegende Phase eines Mehrphasengemisches genutzt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nadelsonde mit hoher Standfestigkeit für extreme Umgebungsparameter zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine aus einer sich innerhalb eines Isolierrohres und ggfs. eines zusätzlichen Trägerrohres befindlichen Drahtelektrode bestehenden Nadelsonde die für ihren Einsatz druckdicht in eine das Meßmedium führende Gefäßwand montiert ist dadurch gelöst, daß die Abdichtung zwischen der Innenelektrode und dem Isolierrohr an dem sich außerhalb des Meßmediums befindlichen Ende der Nadelsonde angeordnet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung werden die, die spätere Zuverlässigkeit verringernden technologischen Bearbeitungen und konstruktiv problematischen Ausführungen wie der gas- und druckdichte Materialverbund, von der besonders stark beanspruchten Sondenspitze weggenommen und auf weniger belastete Sondenteile, besonders das hintere, aus dem Meßgefäß herausragende Ende verlagert.

  • Patent
    DE 43 20 116 A 1
  • Patent
    WO 94/29702
  • Patent
    DE 44 93 861 C1


Publ.-Id: 3030

Mikrokapillare mit integrierten chemischen Mikrosensoren und Verfahren zu ihrer Herstellung

Howitz, S.; Pham, M. T.; Fiehn, H.

Mit der Erfindung wird die Mikrokapillare ( 1 ) so konfiguriert, daß die in die Mikrokapillare integrierten chemischen Mikrosensoren, d.h. deren empfindliche Membrangebiete ( 3 ) von dem zu analysierenden Meßfluid zwangsumspült und damit zwangsbenetzt werden. Diese Zwangsumspülung wird konstruktiv durch Einführung sogenannter Kanalstopper ( 2 ) realisiert, welche die Entstehung von Totvolumina minimieren.
Die erfindungsgemäße Mikrokapillare mit integrierten chemischen Mikrosensoren bietet dabei den Vorteil, daß unter Verwendung der Kanalstopper das Meßfluid auf optimale Weise zum Auftreffen auf das sensitive Gebiet des Sensors geführt wird, wodurch ein verbessertes Ansprechen im dynamischen Betrieb erreicht wird.
Zum Aufbau der Mikrokapillare wird eine anisotrope Silicium-Strukturierungstechnologie angewendet, die je nach Anwendungsfall die geometrisch ideale Gestaltung der Kapillare und des Kanalstoppers im Bereich der chemisch sensitiven Membran zur optimalen Strömungsführung gestattet.
Durch Nutzung des Reflowlötens mit niedrig schmelzendem Lot bzw. der Verwendung kaltaushärtender Klebstoffe bei der Montage der Mikrosensoren wird eine schonende Montage unter Vermeidung hoher Temperatur- oder Spannungsbelastungen gewährleistet und ein flexibles Auswechseln von Ausfallsensoren ermöglicht.

  • Patent
    DE 43 18 407 A 1
  • Patent
    EP 0 633 468 B 1


Publ.-Id: 3029


Howitz, S.; Pham, M. T.

Die Erfindung betrifft einen Redundanz-ISFET vorzugsweise für den Einsatz in FLUIDIK-ISFET-Meßsystemen. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung Mittel zur Passivierung und Aktivierung der ISFET-Funktion, welches es ermöglichen, aus einem Array einzelne ISFETs seriell nach Bedarf in den Meßzyklus einzuschalten und dadurch dem Meßsystem eine problemangepaßte Lebensdauer zu verleihen.

Erfindungsgemäß erhält ein Redundanz-ISFET zusätzlich zur chemisch sensitiven Gate-Membran (5) eine gateabdeckende Opferschicht (6), welche einen direkten Kontakt der chemisch sensitiven Membran mit dem Meßmedium unterbindet und damit den Alterungsprozeß des ISFETs verhindert.
Die Opferschicht besteht z. B. aus Metall (Al, Cr, Ni, Au) oder aus photosensitivem Polymer. Die Aktivierung der ISFET-Funktion erfolgt durch gezielte Entfernung der Opferschicht durch elektrochemische oder optochemische Auflösung. Ein Array von derartigen Redundanz-ISFETs gestattet es, einem kontinuierlichen Fluidik-Meßsystemen eine frei wählbare Lebensdauer zu verleihen.

  • Patent
    DE 43 16 003 A 1
  • Patent
    EP 0 624 792 B 1


Publ.-Id: 3028

Verfahren zur Herstellung eines ISFET mit Rückseitenmembran

Howitz, S.; Pham, M. T.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines ionensensitiven Feldeffrekt-Transistors (ISFET) bei dem durch Verwendung der Implantationstechnik vergrabene und chemisch empfindliche Membranen, die gleichzeitig Isolatorschicht der ISFET-Struktur sind, ohne zusätzliche Schichtabscheidungsprozeduren erzeugt werden.
Erfindungsgemäß erfolgt dies derart, daß ein (100)-p-Siliciumeinkristall im Energiebereich von 300keV bis zu einigen MeV gestaffelt mit N+- und O+-Ionen beschossen und nachfolgend definierten Temper- und Diffusionsprozessen ausgesetzt wird. Dadurch wird eine Lagedefinition des Stapelisolators im Siliciumsubstrat, eine Lage- und Strukturdefinition innerhalb des Isolatorstapels SiO2-Si-xOxNz-Si2N3 und die ideale Ausbildung des elektronischen Interfaces zwischen der einkristallinen (100)-p-Si-Deckschicht und dem Isolatorstapel erreicht. Nach dieser Isolatorvergrabung erfolgt in der einkristallinen Si-Deckschicht die vollständige ISFET-Präparation. Das Freilegen der chemisch empfindlichen Membran erfolgt im letzten Schritt durch simultanes anisotropes Ätzen im Full-Wafer-Prozeß, hierbei wirkt die Si3N4-Membranschicht als ideale Ätzstoppschicht, das Bauelement ist sofort einsetzbar.

  • Patent
    DE 43 16 086 A 1


Publ.-Id: 3027

Verfahren zur Herstellung faden- und oder röhrenförmiger Mikrostrukturen in Festkörpern

Heinig, K.-H.; Reiss, S.; Schmidt, B.; Skorupa, W.

  • Patent
    DE 594 03 155 B 1
  • Patent
    EP 0 623 950 B 1

Publ.-Id: 3026

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