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Dissertations / Theses on the topic 'Atomic volume'
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Liu, Wei. "Investigations of the atomic order and molar volume in the binary sigma phase by DFT and CALPHAD approaches." Thesis, Aix-Marseille, 2017. http://www.theses.fr/2017AIXM0471/document.
Full textAbstract:
La phase sigma peut servir de prototype de phases topologiquement compactes, car la phase sigma possède une large gamme d'homogénéité et il existe de nombreuses données expérimentales disponibles pour la phase sigma. Dans le présent travail, les propriétés physiques, comprenant l'ordre atomique, le volume molaire, l'enthalpie de formation et le module d’élasticité isostatique, de la phase sigma binaire ont été étudiées en utilisant les calculs de premiers principes et la méthode CALPHAD combinée aux données expérimentales de la littérature.Tout d'abord, nous avons constaté que l'ordre atomique (c'est-à-dire la distribution du constituant atomique ou la préférence d'occupation du site sur les sites non équivalents d'une structure cristalline) de la phase sigma est affecté par le facteur de taille et la configuration électronique des éléments constitutifs. En outre, nous avons dissocié les effets de ces facteurs d'influence sur l'ordre atomique. Ensuite, nous avons mis en évidence un effet de l'ordre atomique sur l'enthalpie de formation, le module d’élasticité isostatique et le volume molaire. A l'état ordonné à 0K, la phase sigma a une faible enthalpie de formation et un grand module d’élasticité isostatique. L'influence de l'ordre atomique sur le volume molaire de la phase sigma dépend de la configuration électronique des deux éléments constitutifs. Par ailleurs, la base de données des volumes molaires des phases sigma binaires a été construite, ce qui devrait grandement faciliter la conception du matériau. Enfin, nous avons discuté de la prédiction de l'occupation du site de la phase sigma en utilisant la méthode CALPHAD combinée aux calculs de premiers principesThe sigma phase can serve as a prototype of topologically close-packed (TCP) phases, as the sigma phase bears a broad homogeneity range and there are numerous experimental data available for the sigma phase. In the present work, physical properties, including atomic order, molar volume, enthalpy of formation and bulk modulus, of the binary sigma phase were investigated by using first principles calculations and CALPHAD method combining with the experimental data from the literature. Firstly, we found that the atomic order (i.e. atomic constituent distribution or site occupancy preference on nonequivalent sites of a crystal structure) of the sigma phase is affected by the size factor and electron configuration of the constituent elements. Furthermore, we have dissociated the effect of the individual influencing factor on atomic order. Secondly, the atomic order is found affecting physical properties, such as enthalpy of formation, bulk modulus and molar volume. When in the ordered state at 0K, the sigma phase shows a low enthalpy of formation and a large bulk modulus. The influence of atomic order on the molar volume of the sigma phase depends on the electron configuration of the two constituent elements. Thirdly, the molar volume database of the binary sigma phase has been built up within the CALPHAD framework, which can greatly facilitate material design. Finally, we tentatively discussed the site occupancy prediction of the sigma phase by using the CALPHAD method combined with first-principles calculations
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Schillers, Hermann, Timm Danker, Hans-Joachim Schnittler, Florian Lang, and Hans Oberleithner. "Plasma Membrane Plasticity of Xenopus laevis Oocyte Imaged with Atomic Force Microscopy." Saechsische Landesbibliothek- Staats- und Universitaetsbibliothek Dresden, 2014. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:14-qucosa-137647.
Full textAbstract:
Proteins are known to form functional clusters in plasma membranes. In order to identify individual proteins within clusters we developed a method to visualize by atomic force microscopy (AFM) the cytoplasmic surface of native plasma membrane, excised from Xenopus laevis oocyte and spread on poly-L-lysine coated glass. After removal of the vitelline membrane intact oocytes were brought in contact with coated glass and then rolled off. Inside-out oriented plasma membrane patches left at the glass surface were first identified with the lipid fluorescent marker FM1-43 and then scanned by AFM. Membrane patches exhibiting the typical phospholipid bilayer height of 5 nm showed multiple proteins, protruding from the inner surface of the membrane, with heights of 5 to 20 nm. Modelling plasma membrane proteins as spherical structures embedded in the lipid bilayer and protruding into the cytoplasm allowed an estimation of the respective molecular masses. Proteins ranged from 35 to 2,000 kDa with a peak value of 280 kDa. The most frequently found membrane protein structure (40/μm2) had a total height of 10 nm and an estimated molecular mass of 280 kDa. Membrane proteins were found firmly attached to the poly-L-lysine coated glass surface while the lipid bilayer was found highly mobile. We detected protein structures with distinguishable subunits of still unknown identity. Since X. laevis oocyte is a generally accepted expression system for foreign proteins, this method could turn out to be useful to structurally identify specific proteins in their native environment at the molecular levelDieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich
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Schillers, Hermann, Timm Danker, Hans-Joachim Schnittler, Florian Lang, and Hans Oberleithner. "Plasma Membrane Plasticity of Xenopus laevis Oocyte Imaged with Atomic Force Microscopy." Karger, 2000. https://tud.qucosa.de/id/qucosa%3A27745.
Full textAbstract:
Proteins are known to form functional clusters in plasma membranes. In order to identify individual proteins within clusters we developed a method to visualize by atomic force microscopy (AFM) the cytoplasmic surface of native plasma membrane, excised from Xenopus laevis oocyte and spread on poly-L-lysine coated glass. After removal of the vitelline membrane intact oocytes were brought in contact with coated glass and then rolled off. Inside-out oriented plasma membrane patches left at the glass surface were first identified with the lipid fluorescent marker FM1-43 and then scanned by AFM. Membrane patches exhibiting the typical phospholipid bilayer height of 5 nm showed multiple proteins, protruding from the inner surface of the membrane, with heights of 5 to 20 nm. Modelling plasma membrane proteins as spherical structures embedded in the lipid bilayer and protruding into the cytoplasm allowed an estimation of the respective molecular masses. Proteins ranged from 35 to 2,000 kDa with a peak value of 280 kDa. The most frequently found membrane protein structure (40/μm2) had a total height of 10 nm and an estimated molecular mass of 280 kDa. Membrane proteins were found firmly attached to the poly-L-lysine coated glass surface while the lipid bilayer was found highly mobile. We detected protein structures with distinguishable subunits of still unknown identity. Since X. laevis oocyte is a generally accepted expression system for foreign proteins, this method could turn out to be useful to structurally identify specific proteins in their native environment at the molecular level.Dieser Beitrag ist mit Zustimmung des Rechteinhabers aufgrund einer (DFG-geförderten) Allianz- bzw. Nationallizenz frei zugänglich.
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Capoulade, Jeremie. "Etude multi-échelle de l'initiation de l'endommagement laser en surface et dans le volume de matériaux optiques." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00453272.
Full textAbstract:
L'endommagement laser est le résultat d'une interaction laser-matière qui se traduit par une dégradation physique des optiques, entraînant une détérioration de leur(s) fonction(s) optique(s). Dans les matériaux diélectriques et en régime nanoseconde, ce phénomène est en grande partie dû à la présence de centres précurseurs de taille nanométrique sur lesquels s'initie l'endommagement. L'objectif des travaux présentés dans ce manuscrit est d'étudier les caractéristiques de ces centres initiateurs. Nous montrons en particulier qu'une étude multi-échelle spatiale de l'endommagement laser réalisée à plusieurs longueurs d'onde permet de discriminer différentes populations de défauts, et d'observer séparément leur évolution sous flux laser. Cette étude a été appliquée au cas de l'endommagement initié en volume de matériaux optiques à travers l'exemple du cristal de KH2PO4 (KDP), puis en surface sur des mono-couches minces de HfO2. Le développement d'un nouveau modèle statistique couplé à un modèle électromagnétique et thermique nous a permis d'aboutir à des estimations sur la nature et la taille des centres initiateurs présents dans les matériaux étudiés. D'un point de vue métrologie, nous montrons que la discrimination de ces populations influe sur la mesure des seuils d'endommagement laser. Enfin, le cas d'une initiation par des contaminants de surface a été étudiée grâce au dispositif de microscopie photothermique. Dans ce cas, un protocole de conditionnement a pu être établi.
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Capoulade, Jérémie. "Etude multi-échelle de l'initiation de l'endommagement laser en surface et dans le volume de matériaux optiques." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00329828.
Full textAbstract:
L'endommagement laser est le résultat d'une interaction laser-matière qui se traduit par une dégradation physique des optiques, entraînant une détérioration de leur(s) fonction(s) optique(s). Dans les matériaux diélectriques et en régime nanoseconde, ce phénomène est en grande partie dû à la présence de centres précurseurs de taille nanométrique sur lesquels s'initie l'endommagement. L'objectif des travaux présentés dans ce manuscrit est d'étudier les caractéristiques de ces centres initiateurs. Nous montrons en particulier qu'une étude multi-échelle spatiale de l'endommagement laser réalisée à plusieurs longueurs d'onde permet de discriminer différentes populations de défauts, et d'observer séparément leur évolution sous flux laser. Cette étude a été appliquée au cas de l'endommagement initié en volume de matériaux optiques à travers l'exemple du cristal de KH2PO4 (KDP), puis en surface sur des mono-couches minces de HfO2. Le développement d'un nouveau modèle statistique couplé à un modèle électromagnétique et thermique nous a permis d'aboutir à des estimations sur la nature et la taille des centres initiateurs présents dans les matériaux étudiés. D'un point de vue métrologie, nous montrons que la discrimination de ces populations influe sur la mesure des seuils d'endommagement laser. Enfin, le cas d'une initiation par des contaminants de surface a été étudiée grâce au dispositif de microscopie photothermique. Dans ce cas, un protocole de conditionnement a pu être établi.
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Chanal, Hervé. "Étude de la diffusion optique par des matériaux hétérogènes rugueux : diffusions surfacique, volumique et couplage surface / volume." Phd thesis, Ecole nationale superieure de l'aeronautique et de l'espace, 2005. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00011577.
Full textAbstract:
La modélisation de la diffusion par des matériaux hétérogènes rugueux est un sujet complexe tant au niveau théorique que numérique. Dans notre travail, les dimensions des différents éléments constitutifs du milieu sont dans le domaine résonant et leurs propriétés sont caractéristiques du domaine optique ou infrarouge. Nous chercherons à calculer numériquement la Fonction de Distribution de la Réflectance Bidirectionnelle pour une géométrie 2D. Nous développons une approche de Monte Carlo basée sur la combinaison d'une méthode des différences finies dans le domaine temporel (FDTD) pour le calcul électromagnétique et de méthodes de génération de milieux hétérogènes rugueux (Metropolis). Nous appliquons cette approche pour étudier la diffusion par des surfaces rugueuses de fonctions d'auto-corrélation gaussienne ou exponentielle. Les résultats des calculs sont comparés avec ceux donnés par la Méthode des Moments. Ensuite, nous proposons une méthode originale de détermination d'un indice effectif relié à la propagation de l'énergie cohérente. Nous l'utilisons pour déterminer les domaines de validité de modèles approchés : Maxwell-Garnett, Bruggeman, Foldy-Twersky et Keller. Nous utilisons ces résultats pour étudier la diffusion en champ lointain par un ensemble bidisperse de particules, et notamment la possibilité de remplacer l'influence des petites particules par le milieu homogénéisé décrit précédemment. Enfin, nous étudions le problème du couplage surface/volume. Nous vérifions une hypothèse de découplage basée sur l'utilisation de l'indice effectif défini précédemment pour la diffusion surfacique notamment dans le cas où la rugosité est directement corrélée à la position des particules.
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Pontius, Joan. "Atomic volumes in protein crystallographic structures and their use in structure validation." Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 1997. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/212217.
Full text
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Röper, Stephanie. "Strukturuntersuchungen an biologischen Materialien mit Hilfe rasterkraftmikroskopiebasierender Nanotomographie." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Chemnitz, 2011. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:ch1-qucosa-68803.
Full textAbstract:
Ziel ist die räumliche Abbildung biologischer Materialien (Knochen, Kollagenfibrillen und Zähne) hinsichtlich deren Struktur auf der Nanometerskala mit Hilfe der Nanotomographie. Die Nanotomographie ist eine moderne dreidimensionale Volumenabbildungsmethode auf der Nanometerskala basierend auf der Rasterkraftmikroskopie. Für die Nanotomographie wurden Ätzprotokolle an Zähnen, Kollagenfibrillen und Knochen entwickelt, die einen gleichmäßigen Abtrag bewirken. Lineare Verschiebungen der aufgenommenen Schichten werden mit Hilfe der manuellen Registrierung korrigiert und zu einem Volumenbild rekonstruiert. Ein zentrales Ergebnis sind dabei erste hochaufgelöste Volumenbilder einzelner Kollagenfibrillen im nativen Knochen. Neben der konventionellen Nanotomographie wird ein Ansatz zur automatisierten Nanotomographie mit einer Auflösung von 10 nm am Beispiel des menschlichen Knochens und Zahnes demonstriert. Mit Hilfe von mikroskopischen und elektronenmikroskopischen Techniken wurden die verschiedenen Strukturebenen des humanen Zahn und Knochens abgebildet und die räumlichen Strukturen der TM-AFM-Bilder auf der Mikro- und Nanometerskala eingeordnet. Darüber hinaus konnte mit Hilfe analytischer Messmethoden die chemische Zusammensetzung des kortikalen nativen Knochens erfasst werden und Änderungen durch das Ätzen detektiert werden.
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Duan, Junbo. "Restauration et séparation de signaux polynômiaux par morceaux. Application à la microscopie de force atomique." Thesis, Nancy 1, 2010. http://www.theses.fr/2010NAN10082/document.
Full textAbstract:
Cette thèse s'inscrit dans le domaine des problèmes inverses en traitement du signal. Elle est consacrée à la conception d'algorithmes de restauration et de séparation de signaux parcimonieux et à leur application à l'approximation de courbes de forces en microscopie de force atomique (AFM), où la notion de parcimonie est liée au nombre de points de discontinuité dans le signal (sauts, changements de pente, changements de courbure). Du point de vue méthodologique, des algorithmes sous-optimaux sont proposés pour le problème de l'approximation parcimonieuse basée sur la pseudo-norme l0 : l'algorithme Single Best Replacement (SBR) est un algorithme itératif de type « ajout-retrait » inspiré d'algorithmes existants pour la restauration de signaux Bernoulli-Gaussiens. L'algorithme Continuation Single Best Replacement (CSBR) est un algorithme permettant de fournir des approximations à des degrés de parcimonie variables. Nous proposons aussi un algorithme de séparation de sources parcimonieuses à partir de mélanges avec retards, basé sur l'application préalable de l'algorithme CSBR sur chacun des mélanges, puis sur une procédure d'appariement des pics présents dans les différents mélanges. La microscopie de force atomique est une technologie récente permettant de mesurer des forces d'interaction entre nano-objets. L'analyse de courbes de forces repose sur des modèles paramétriques par morceaux. Nous proposons un algorithme permettant de détecter les régions d'intérêt (les morceaux) où chaque modèle s'applique puis d'estimer par moindres carrés les paramètres physiques (élasticité, force d'adhésion, topographie, etc.) dans chaque région. Nous proposons finalement une autre approche qui modélise une courbe de force comme un mélange de signaux sources parcimonieux retardées. La recherche des signaux sources dans une image force-volume s'effectue à partir d'un grand nombre de mélanges car il y autant de mélanges que de pixels dans l'imageThis thesis handles several inverse problems occurring in sparse signal processing. The main contributions include the conception of algorithms dedicated to the restoration and the separation of sparse signals, and their application to force curve approximation in Atomic Force Microscopy (AFM), where the notion of sparsity is related to the number of discontinuity points in the signal (jumps, change of slope, change of curvature).In the signal processing viewpoint, we propose sub-optimal algorithms dedicated to the sparse signal approximation problem based on the l0 pseudo-norm : the Single Best Replacement algorithm (SBR) is an iterative "forward-backward" algorithm inspired from existing Bernoulli-Gaussian signal restoration algorithms. The Continuation Single Best Replacement algorithm (CSBR) is an extension providing approximations at various sparsity levels. We also address the problem of sparse source separation from delayed mixtures. The proposed algorithm is based on the prior application of CSBR on every mixture followed by a matching procedure which attributes a label for each peak occurring in each mixture.Atomic Force Microscopy (AFM) is a recent technology enabling to measure interaction forces between nano-objects. The force-curve analysis relies on piecewise parametric models. We address the detection of the regions of interest (the pieces) where each model holds and the subsequent estimation of physical parameters (elasticity, adhesion forces, topography, etc.) in each region by least-squares optimization. We finally propose an alternative approach in which a force curve is modeled as a mixture of delayed sparse sources. The research of the source signals and the delays from a force-volume image is done based on a large number of mixtures since there are as many mixtures as the number of image pixels
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Jolma, Kalevi. "High resolution far infrared spectra of certain light linear three and four atomic molecules." Oulu : University of Oulu, 1985. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/15465428.html.
Full text
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Yuan, Biao. "Direct measurement of thicknesses, volumes or compositions of nanomaterials by quantitative atomic number contrast in high-angle annular dark-field scanning transmission electron microscopy." Doctoral diss., University of Central Florida, 2012. http://digital.library.ucf.edu/cdm/ref/collection/ETD/id/5586.
Full textAbstract:
The sizes, shapes, volumes and compositions of nanoparticles are very important parameters determining many of their properties. Efforts to measure these parameters for individual nanoparticles and to obtain reliable statistics for a large number of nanoparticles require a fast and reliable method for 3-D characterization. In this dissertation, a direct measurement method for thicknesses, volumes or compositions of nanomaterials by quantitative atomic number contrast in High-Angle Annular Dark-Field (HAADF) Scanning Transmission Electron Microscopy (STEM) is presented. A HAADF detector collects electrons scattered incoherently to high angles. The HAADF signal intensity is in first-order approximation proportional to the sample thickness and increases with atomic number. However, for larger sample thicknesses this approach fails. A simple description for the thickness dependence of the HAADF-STEM contrast has been developed in this dissertation. A new method for the calibration of the sensitivity of the HAADF detector for a FEI F30 transmission electron microscope (TEM) is developed in this dissertation. A nearly linear relationship of the HAADF signal with the electron current is confirmed. Cross sections of multilayered samples provided by TriQuint Semiconductors in Apopka, FL, for contrast calibration were obtained by focused ion-beam (FIB) preparation yielding data on the interaction cross section per atom. To obtain an absolute intensity calibration of the HAADF-STEM intensity, Convergent Beam Electron Diffraction (CBED) was performed on Si single crystals. However, for samples prepared by the focused ion beam technique, CBED often significantly underestimates the sample thickness. Multislice simulations from Dr. Kirkland's C codes are used for comparison with experimental results. TEM offers high lateral resolution, but contains little or no information on the thickness of samples. Thickness maps in energy-filtered TEM (EFTEM), CBED and tilt series are so far the only methods to determine thicknesses of particles in TEM. In this work I have introduced the use of wedge-shaped multilayer samples prepared by FIB for the calibration of HAADF-STEM contrasts. This method yields quantitative contrast data as a function of sample thickness. A database with several pure elements and compounds has been compiled, containing experimental data on the fraction of electrons scattered onto the HAADF detector for each nanometer of sample thickness. The use of thick samples reveals an increased signal at the interfaces of high- and low-density materials. This effect can be explained by the transfer of scattered electrons from the high density material across the interface into the less-absorbing low-density material. The calibrations were used to determine concentration gradients in nanoscale Fe-Pt multilayers as well as thicknesses and volumes of individual Au-Fe, Pt, and Ag nanoparticles. Volumes of nanoparticles with known composition can be determined with accuracy better than 15%. Porosity determination of materials becomes available with this method as shown in an example of porous Silicon.?ID: 031001418; System requirements: World Wide Web browser and PDF reader.; Mode of access: World Wide Web.; Adviser: Helge H. Heinrich.; Co-adviser: Yongho Sohn.; Title from PDF title page (viewed June 17, 2013).; Thesis (Ph.D.)--University of Central Florida, 2012.; Includes bibliographical references (p. 116-130).
Ph.D.
Doctorate
Materials Science Engineering
Engineering and Computer Science
Materials Science and Engineering
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RAKOTOMAHEVITRA, ANDRIANELSON. "Structure electronique et magnetique de quelques atomes legers et de metaux de transition en volume et a la surface du graphite." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 1994. http://www.theses.fr/1994STR13141.
Full textAbstract:
Le premier chapitre est consacre a la structure electronique du graphite tridimensionnel et du graphite semi-infini. En utilisant la methode des fonctions de green, notre calcul donne la densite d'etats sur un site d'un atome de carbone dans le graphite. Dans le cas de la structure electronique du graphite semi-infini, nous utilisons le modele de la bicouche. Les resultats obtenus sont proches de ceux effectues de maniere ab initio. Dans le deuxieme chapitre, nous determinons l'energie d'interaction chimique entre deux impuretes de meme type intercalees dans le graphite. Nous utilisons la methode des fonctions de green dans le modele extra-orbitale de friedel-anderson. Notre etude montre qu'un interstitiel de type sp a tendance a ceder ses electrons a la matrice du graphite. Les energies d'interaction chimique entre deux impuretes de meme type sont tres anisotropes. Dans le troisieme chapitre, nous etudions l'adsorption des atomes legers a la surface du graphite en utilisant le precedent modele dans l'approximation des liaisons fortes. Nos calculs montrent que la hauteur d'equilibre pour, respectivement, le bore, le carbone et l'azote passe par un minimum pour l'adatome de carbone et que le transfert de charges de l'adatome vers les atomes de carbone premiers voisins s'affaiblit en passant du bore a l'azote. Dans le dernier chapitre, nous etudions la possibilite d'une eventuelle apparition du magnetisme dans le cas d'adatomes de vanadium et du chrome sur le graphite. En supposant que seuls les spins des electrons d sont polarises et en se placant dans l'approximation de hartree-fock, nous trouvons l'existence d'un moment magnetique local aussi bien sur le site du vanadium que celui du chrome presentant une transition du premier ordre en fonction de l'integrale d'echange
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Muehlemann, Anton. "Variational models in martensitic phase transformations with applications to steels." Thesis, University of Oxford, 2016. https://ora.ox.ac.uk/objects/uuid:bb7f4ff4-0911-4dad-bb23-ada904839d73.
Full textAbstract:
This thesis concerns the mathematical modelling of phase transformations with a special emphasis on martensitic phase transformations and their application to the modelling of steels. In Chapter 1, we develop a framework that determines the optimal transformation strain between any two Bravais lattices and use it to give a rigorous proof of a conjecture by E.C. Bain in 1924 on the optimality of the so-called Bain strain. In Chapter 2, we review the Ball-James model and related concepts. We present some simplification of existing results. In Chapter 3, we pose a conjecture for the explicit form of the quasiconvex hull of the three tetragonal wells, known as the three-well problem. We present a new approach to finding inner and outer bounds. In Chapter 4, we focus on highly compatible, so called self-accommodating, martensitic structures and present new results on their fine properties such as estimates on their minimum complexity and bounds on the relative proportion of each martensitic variant in them. In Chapter 5, we investigate the contrary situation when self-accommodating microstructures do not exist. We determine, whether in this situation, it is still energetically favourable to nucleate martensite within austenite. By constructing different types of inclusions, we find that the optimal shape of an inclusion is flat and thin which is in agreement with experimental observation. In Chapter 6, we introduce a mechanism that identifies transformation strains with orientation relationships. This mechanism allows us to develop a simpler, strain-based approach to phase transformation models in steels. One novelty of this approach is the derivation of an explicit dependence of the orientation relationships on the ratio of tetragonality of the product phase. In Chapter 7, we establish a correspondence between common phenomenological models for steels and the Ball-James model. This correspondence is then used to develop a new theory for the (5 5 7) lath transformation in low-carbon steels. Compared to existing theories, this new approach requires a significantly smaller number of input parameters. Furthermore, it predicts a microstructure morphology which differs from what is conventionally believed.
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Aouani, Heykel. "Nano-antennes optiques pour l'exaltation et le contrôle de la fluorescence moléculaire dans des volumes sub-longueur d'onde." Phd thesis, Université Paul Cézanne - Aix-Marseille III, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00624233.
Full textAbstract:
Les nano-antennes optiques permettent la manipulation, le confinement et l'exaltation des champs électromagnétiques dans des volumes sub-longueur d'onde. Les applications de ces nano-objets concernent des domaines variés tels que les nano-sources de lumière, la photovoltaïque, la microscopie, la spectroscopie... Les propriétés physiques de ces nano-antennes dépendant essentiellement de leur nature, leurs tailles et leurs géométries, la caractérisation expérimentale de ces nano-objets est essentielle car elle permet d'en améliorer fortement le design et d'amplifier les réponses électromagnétiques. La problématique de ce travail de thèse concerne la caractérisation et l'exploitation des propriétés de nano-antennes optiques. Différentes techniques de caractérisation expérimentale de nano-antennes ont été développées au cours de cette thèse: spectroscopie de corrélation de fluorescence, suivi de dynamique temporelle de boîtes quantiques, spectroscopie sous saturation de fluorescence. Ces techniques ont été appliqués pour étudier différents types d'antennes optiques: microsphères diélectriques, nano-ouvertures simples et nano-ouvertures corruguées. Réciproquement, ces nano-antennes optiques ont été utilisées pour améliorer efficacement la détection de molécules fluorescentes en solution, avec des exaltations de fluorescence moléculaire supérieures à un facteur 100 et un contrôle de la directivité d'émission de fluorescence, ouvrant ainsi de nouvelles opportunités en biophotonique.
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Zippel, Jan. "Gepulste Laserabscheidung und Charakterisierung funktionaler oxidischer Dünnfilme und Heterostrukturen." Doctoral thesis, Universitätsbibliothek Leipzig, 2012. http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bsz:15-qucosa-100358.
Full textAbstract:
In der vorliegenden Arbeit wird das Hauptaugenmerk auf die Untersuchung der Auswirkungen einer Modifikation der zugänglichen Prozessparameter auf die funktionalen Eigenschaften oxidischer Dünnfilme während der gepulsten Laserabscheidung (PLD) gelegt.
Der erste Teil der Arbeit stellt die Herstellung von BaTiO3/SrTiO3-Mehrfach-Heterostrukturen auf thermisch und chemisch vorbehandelten SrTiO3-Substraten mittels gepulster Laserabscheidung (PLD) vor. Die zugängliche in-situ Wachstumskontrolle durch ein reflection high-energy electron diffraction (RHEED)-System ermöglicht es die Wachstumsprozesse in Echtzeit zu überwachen. Angestrebt wird ein stabiler zwei-dimensionaler Wachstumsmodus, der neben glatten Grenzflächen auch eine hohe Dünnfilmqualität ermöglicht. Es wird erstmals die prinzipielle Anwendbarkeit von BaTiO3/SrTiO3-Heterostrukturen als Bragg-Spiegel aufgezeigt. Für BaTiO3- sowie SrTiO3-Dünnfilme wurden die PLD-Parameter Substrattemperatur, Sauerstoffpartialdruck, Energiedichte des Lasers sowie Flussdichte der Teilchen variiert und die Auswirkungen auf die strukturellen, optischen und Oberflächeneigenschaften mittels Röntgendiffraktometrie (XRD), spektraler Ellipsometrie (SE) und Rasterkraftmikroskopie (AFM) beleuchtet.
Im zweiten Teil werden ZnO/MgxZn1−xO-Quantengrabenstrukturen hetero- und homoepitaktisch auf thermisch vorbehandelten a-Saphir- respektive m- und a-orientierten ZnO-Einkristallen vorgestellt. Die Realisierung eines zwei-dimensionalen „layer-by-layer“ Wachstumsmodus wird für die Quantengrabenstrukturen aufgezeigt. Die Quantengrabenbreite lässt sich aus beobachteten RHEED-Oszillationen exakt bestimmen. Ein Vergleich zwischen, mittels Photolumineszenz gemessenen Quantengrabenübergangsenergien als Funktion der Grabenbreite mit theoretisch ermittelten Werten wird vorgestellt, wobei der Unterschied zwischen polaren und nicht-polaren Strukturen mit Blick auf eine Anwendung aufgezeigt wird. Für c-orientierte ZnO-Dünnfilme wird das Wachstum im Detail untersucht und ein alternativer Abscheideprozess im so genannten Intervall PLD-Verfahren vorgestellt.
Die Verifizierung der theoretischen Prognose einer ferromagnetischen Ordnung mit einer Curie-Temperatur oberhalb Raumtemperatur (RT) für kubische, Mangan stabilisierte Zirkondioxid (MnSZ)-Dünnfilme stellt den dritten Teil der Arbeit dar. Die strukturellen Eigenschaften der Dünnfilme werden mittels XRD, AFM sowie Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht. Die Bedingungen einer erfolgreichen Stabilisierung der kubischen Kristallphase durch den Einbau von Mn wird aufgezeigt. Mittels Röntgenphotoelektronenspektroskopie (XPS) sowie Elektronenspinresonanz (EPR) wird der Ladungszustand der, in der Zirkondioxidmatrix eingebauten, Mn-Ionen ermittelt. Die elektrischen Eigenschaftenwerden durch Strom-Spannungsmessungen(IU) sowie der Leitungstyp durch Seebeck-Effekt Messungen charakterisiert. Zur Erhöhung der Leitfähigkeit werden die MnSZ Dünnfilme in verschiedenen Atmosphären thermisch behandelt und Veränderungen durch IU-Messungen aufgezeigt. Ergebnisse von optischen Untersuchungen mittels Transmissionsmessungen und KL werden
präsentiert. Superconducting quantum interference device (SQUID)-Magnetometrie wird zur
Charakterisierung der magnetischen Eigenschaften genutzt. Magnetische Ordnungen im Bereich zwischen 5 K ≤ T ≤ 300 K werden untersucht und der Einfluss von Defekten sowie einer thermischen Behandlung in verschiedenen Atmosphären auf die magnetischen Eigenschaften diskutiert.
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Gu, Dahe. "Development and application of planar laser thermometry in sooting flames." Thesis, 2016. http://hdl.handle.net/2440/112470.
Full textAbstract:
Temperature may be considered the most important combustion parameter owing to its exponential influence on chemical reaction rates and on the formation of combustion products. However, reliable and detailed experimental temperature measurements are limited. Therefore, there is a strong need to develop a reliable temperature measurement technique for combustion environments that is relevant to practical devices such as turbulent sooting flames. This dissertation reports further development and application of a laser-based instantaneous temperature imaging technique called Non-linear excitation regime Two-Line Atomic Fluorescence (NTLAF) of indium in four journal papers. This dissertation, first, provides a new understanding of the mechanisms behind a novel seeding method employed in the NTLAF technique. Second, new knowledge of interferences to the indium fluorescence in highly sooting flames was reported and an effective means to improve the precision and accuracy of the NTLAF technique was demonstrated. Third, the accuracy of the improved NTLAF technique in turbulent sooting flames was assessed by comparing results with those obtained by the German Aerospace Centre (DLR) group using an independent technique. Finally, a line-wise NTLAF technique, which enables flame temperature measurement in highly sooting flames under high-flux irradiation, has been demonstrated. The mechanisms of a novel seeding arrangement for the NTLAF technique, indium nanoparticles seeding, have been investigated. It was found that the NTLAF signal generation is associated with the vapourisation of indium nanoparticles into the gas phase by thermal decomposition. In addition, laser-induced in-situ ablation of the indium nanoparticles within the flame can be a further source of indium fluorescence. This is only significant in the low temperature regions of the flame that are also near to the base of the flame and is expected to generally have only a small influence on the NTLAF’s accuracy since these regions are mostly at a temperature that is below the threshold of the NTLAF technique of ~ 800 K. Spatially- and temporally-resolved spectral measurements were employed to characterise the spectral interferences to indium fluorescence. A set of narrow-band filters with a bandwidth of ~ 1.2 nm (full-width at half-maximum, FWHM) and a high peak transmission of ~ 95% was then used to suppress interferences based on the spectral characteristics of the interferences. In comparison to a previous NTLAF configuration with broad-band band-pass filters employed (FWHM = 10 nm and transmission of ~ 50%), it was found that the measurement accuracy was improved from 198 K to 10 K at a location where the soot volume fraction is 1.2 ppm. An average reduction of 40% in the standard deviation of measured temperature in single-shot measurements has also been achieved with the use of high transmission filters. The accuracy of the improved NTLAF technique was assessed by performing planar measurements of temperature in a well characterised, lifted ethylene jet flame with a peak mean soot volume fraction of ~ 0.52 ppm and comparing these results with previous measurements obtained by the DLR group with Coherent Anti-Stokes Raman Scattering (CARS). Good agreement was found between the temperature results obtained with these two techniques, especially within a large central region of the flame in which a high probability of strong NTLAF signal occurs. In addition, measurements of planar soot volume fraction were simultaneously performed with the temperature measurements. It has been found that the joint probability of temperature and soot volume fraction depends more strongly on axial than on radial distance, consistent with previous trends found in other flames. A line-wise NTLAF technique has also been developed to enable flame temperature measurement in highly sooting flames under high-flux irradiation, which is relevant to conditions in high temperature, solar receiver-combustors. Flame temperature was measured at various heights, with and without high-flux irradiation. The strong scattering interference to the NTLAF signal from the irradiated soot particles was accounted for by subtracting the scattering background. At a flame height of 40 mm and r = 0 mm, the temperature measurement probability distribution had a standard deviation of 40 K, or 2.2%, while the measurement accuracy due to the presence of unaccounted spectral interferences was about ± 45 K. The high-flux solar irradiation was also found to increase the temperature of the flame by up to ~ 100 K at heights above burner (HAB) between 26 mm and 41 mm and by ~ 50 K elsewhere on the centreline. The radial profiles of temperature show similar trends. The first contribution of this dissertation is that the mechanisms of a novel seeding method for the NTLAF technique, indium nanoparticles seeding, have been found to be associated with vapourisation and in-situ laser ablation of indium nanoparticles. The influence of this seeding method on the accuracy of the NTLAF technique was found to be negligible in the regions where the indium nanoparticles decompose completely. The second major contribution is characterisation of the interferences to the indium fluorescence for the NTLAF technique, which leads to the improvement of accuracy and precision of the NTLAF technique in highly sooting flames with the use of a set of narrow-band filters. The accuracy and precision of the improved NTLAF technique for turbulent sooting flames was then assessed by performing temperature measurements in a well characterised, lifted ethylene jet flame and comparing temperature results with previous CARS data. This comparison confirms good agreement between the two methods within a large central region of the flame. Soot volume fraction measurements were simultaneously performed in this flame to advance understanding of soot evolution in turbulent sooting flames. It has been found that the joint probability of temperature and soot volume fraction depends more strongly on axial than on radial distance. Lastly, a line-wise NTLAF technique has also been developed to enable temperature measurement in highly sooting flames under high-flux irradiation, which is relevant to conditions in high temperature, solar receiver-combustors.Thesis (Ph.D.) (Research by Publication) -- University of Adelaide, School of Mechanical Engineering, 2016.
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Gilbert, Olivier. "Ellipsométrie sur champ spéculaire et diffus : théorie et expérience." Phd thesis, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00083577.
Full textAbstract:
A partir dun diffusomètre multi-sources (UV-MIR), nous avons développé au laboratoire un ellipsomètre basé sur une modulation élasto-optique de la polarisation. Le premier objectif, par comparaison au montage polariseurs/analyseurs tournants, était daméliorer les performances du dispositif, aussi bien en terme de précision que de rapidité.Les mesures sur champ spéculaire ont tout dabord largement validé le banc et nous avons mis en oeuvre une méthode pour détecter la présence de contamination sur un composant, sans avoir besoin de la connaissance préalable son indice de réfraction.
Dans une deuxième étape, nous avons étendu les mesures à la détermination angulaire du déphasage polarimétrique sur champ diffus. Dans le cas de composants faiblement perturbés, pour lesquels une théorie électromagnétique au premier ordre est utilisée, cette mesure permet de discriminer sans ambiguïté lorigine, surfacique ou volumique, de la diffusion. Nous avons également mis en évidence les effets dinterférences entre ondes diffusées par les surfaces et volumes, grâce à la présence doscillations autour de la valeur moyenne du déphasage, et la sensibilité aux effets de décorrélation verticale dans les multicouches.
Létude des composants très hétérogènes est également abordée dans le détail, en tenant compte des effets de dépolarisation. Nous montrons comment les techniques
précédentes permettent encore de discriminer les effets de surface et de volume. En particulier le déphasage polarimétrique mesuré dans le speckle résolu du champ diffus, constitue une véritable signature des composants. A laide dune approche phénoménologique, on montre que lamplitude des oscillations du déphasage permet dextraire le taux de dépolarisation angulaire. De façon plus générale, la méthode dellipsométrie sur champ diffus permet une scrutation approfondie, tout en ouvrant la porte aux problèmes inverses et de reconstruction en champ lointain.
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Winker, Bruce Kevin. "Atomic spectroscopy by nonlinear four-wave mixing." 1987. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/17318500.html.
Full text
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O'Brian, Thomas Raymond. "Advances in the measurement of atomic transition probabilities." 1991. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/25757439.html.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1991.Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 190-197).
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Röper, Stephanie. "Strukturuntersuchungen an biologischen Materialien mit Hilfe rasterkraftmikroskopiebasierender Nanotomographie." Doctoral thesis, 2010. https://monarch.qucosa.de/id/qucosa%3A19527.
Full textAbstract:
Ziel ist die räumliche Abbildung biologischer Materialien (Knochen, Kollagenfibrillen und Zähne) hinsichtlich deren Struktur auf der Nanometerskala mit Hilfe der Nanotomographie. Die Nanotomographie ist eine moderne dreidimensionale Volumenabbildungsmethode auf der Nanometerskala basierend auf der Rasterkraftmikroskopie. Für die Nanotomographie wurden Ätzprotokolle an Zähnen, Kollagenfibrillen und Knochen entwickelt, die einen gleichmäßigen Abtrag bewirken. Lineare Verschiebungen der aufgenommenen Schichten werden mit Hilfe der manuellen Registrierung korrigiert und zu einem Volumenbild rekonstruiert. Ein zentrales Ergebnis sind dabei erste hochaufgelöste Volumenbilder einzelner Kollagenfibrillen im nativen Knochen. Neben der konventionellen Nanotomographie wird ein Ansatz zur automatisierten Nanotomographie mit einer Auflösung von 10 nm am Beispiel des menschlichen Knochens und Zahnes demonstriert. Mit Hilfe von mikroskopischen und elektronenmikroskopischen Techniken wurden die verschiedenen Strukturebenen des humanen Zahn und Knochens abgebildet und die räumlichen Strukturen der TM-AFM-Bilder auf der Mikro- und Nanometerskala eingeordnet. Darüber hinaus konnte mit Hilfe analytischer Messmethoden die chemische Zusammensetzung des kortikalen nativen Knochens erfasst werden und Änderungen durch das Ätzen detektiert werden.
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Kowalski, Daniel. "Atomic beam scattering of inert gases from liquid indium." 1995. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/32613988.html.
Full text
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Chung, Hyun-Kyung. "Atomic processes and spectral modeling of non-equilibrium plasmas." 1998. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/40774608.html.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1998.Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 139-148).
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Wang, Ping. "Computation and application of atomic data for inertial confinement fusion plasmas." 1991. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/24528322.html.
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Manning, Michelle. "Atomic beam scattering studies of liquid gallium, indium, and bismuth surfaces." 1998. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/41249820.html.
Full text
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Pertzborn, Amanda Jo. "Wavelength-agile Rayleigh scattering by use of an atomic vapor cell." 2005. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/61134756.html.
Full textAbstract:
Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 2005.Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (p. 94-99)
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Deutsch, Benjamin P. "Conviction and ambition Senator Brien McMahon and the politics of atomic energy /." 1989. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/20053915.html.
Full textAbstract:
Thesis (M.A.)--University of Wisconsin--Madison, 1989.Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 101-106).
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Mo, Yuan-Wu. "Scanning tunneling microscopy studies of surface kinetic processes at the atomic level." 1991. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/24302166.html.
Full textAbstract:
Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1991.Vita. Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 205-211).
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Zulaica-Villagomez, Hilda. "Chemical surface modification of cellulose films and adhesion force measurements by atomic force microscopy." 2003. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/53175580.html.
Full textAbstract:
Thesis (M.S.)--University of Wisconsin--Madison, 2003.Typescript. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 76-78).
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Wang, Yajun. "Atomic scale surface structural and chemical characterization using scanning tunneling microscopy application to silicon chemical vapor deposition and doping processes /." 1996. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/35768142.html.
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Zak, Chen. ""Neither illusion nor despair" strengthening the International Atomic Energy Agency's (IAEA) effectiveness in deterring and detecting non-compliance following the adoption of "Program 93+2" /." 2004. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/61297693.html.
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Drendel, William. "A crystallographic study of structure-activity relationships in bis (pyridyloxy) benzenes [and] An atomic model of troponin C by fitting of the electron density map at 3 A resolution /." 1986. http://catalog.hathitrust.org/api/volumes/oclc/14247738.html.
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Castaños-Martínez, Eduardo. "Contraction et décontraction des décharges micro-ondes entretenues à la pression atmosphérique." Thèse, 2010. http://hdl.handle.net/1866/4562.
Full textAbstract:
Les colonnes de plasma entretenues par un champ électrique (continu ou alternatif) à haute pression (p > 10 Torr) sont affectées par les phénomènes de contraction (réduction de la section radiale de la décharge) et de filamentation (fragmentation de la section de plasma en plusieurs filaments). La compréhension de ces phénomènes ainsi que le développement d’une méthode pouvant les supprimer demeurent une étape essentielle pour l’optimisation de certains procédés plasma.
Dans cette optique, un premier objectif de notre travail était de déterminer les mécanismes à l’origine de la contraction et de la filamentation dans les décharges créées dans des gaz rares. Ainsi, nous avons montré que dans les plasmas micro-ondes contractés la cinétique de la décharge est contrôlée par les ions moléculaires et que la contraction est liée à l’influence du gradient de la température du gaz sur la concentration de ces ions. De plus, nous avons mis en évidence que la filamentation apparaît lorsque l’inhomogénéité radiale du champ électrique devient importante.
Dans un second temps, nous avons développé une méthode de décontraction et de défilamentation de la décharge, qui consiste à ajouter à une décharge initiale de gaz rare des traces d’un autre gaz rare de plus faible potentiel d’ionisation. Dans le cas des plasmas décontractés, nous avons démontré que la cinétique de la décharge n’est plus contrôlée par les ions moléculaires, ce qui confirme bien l’importance de ces ions dans la description de la contraction.
Pour terminer, nous avons étendu à la pression atmosphérique la technique d’absorption optique de mesure de densité des états métastables et résonnants à l’aide d’une lampe spectrale, ce qui n’avait été réalisé jusqu’ici que pour des pressions inférieures à 10 Torr. Ces états jouent un rôle essentiel dans l’ionisation des décharges contractées alors que dans les décharges décontractées leur désexcitation par les atomes du gaz adjuvant est l’étape fondamentale du processus de changement de cinétique menant à la décontraction.Plasma columns sustained at high pressures (p > 10 Torr) by an electric field (of constant or varying intensity) are affected by the contraction phenomena (reduction of the radial section of the discharge) and filamentation (breaking of the plasma column into several filaments). The understanding of these phenomena and the development of methods to suppress them are essential steps in the optimization of some plasma processes. In this context, the initial objective of our work was to determine the mechanisms at the origin of plasma contraction and filamentation in rare gas discharges. Along that line, we have shown that the discharge kinetics of micro-wave contracted plasmas is controlled by the presence of molecular ions and that contraction relates to the influence of the radial gradient of gas temperature on the concentration of these ions. In addition, we have evidenced that filamentation shows up whenever the radial inhomogeneity of the electric field intensity becomes important enough. In a second step, we have developed a method for eliminating plasma contraction and filamentation. It consists in adding to a contracted rare-gas discharge, a small amount of another rare gas having a lower ionization potential. In the case of the expanded plasmas obtained in this way, the discharge kinetics has been shown to be no longer controlled by molecular ions, thereby confirming their essential role in the contraction mechanism. Finally, we have extended to atmospheric pressure the technique of optical absorption that uses a spectral lamp to measure metastable-atom and resonant-atom densities. Until now, this technique has been used only at gas pressures lower than 10 Torr. Our interest in measuring metastable-state atom density is related to their participation in the step-wise ionization of contracted plasmas while, in expanded discharges, the fact that are desexcited by collisions with the added gas atoms is the essential step in modifying the kinetics of the discharge and preventing it to contract.