Strong magnetic field pulse generator

High magnetic fields and extremely low temperatures are essential in the study of new semiconductor materials for example in the field of spintronics. Typical phenomenons that arise in such conditions are: Hall Effect, Anomalous Hall effect and Shubnikov de-Haas effect. In this thesis a device capable for such conditions was described. A strong magnetic field pulse generator situated in the laboratory of physics and the Lappeenranta University of Technology was studied. The device is introduced in three parts. First one is the pulsed field magnetic generator, which is responsible for generating the high magnetic field. Next one is the measurement systems, which are responsible for monitoring the sample and the system itself. The last part describes the cryostat system, which allows the extremely cold temperatures in the system.

Pulsed electric field assisted sol-gel preparation of TiO2 particles and their photocatalytic properties

The objective of this thesis was to study the effect of pulsed electric field on the preparation of TiO2 nanoparticles via sol-gel method. The literature part deals with properties of different TiO2 crystal forms, principles of photocatalysis, sol-gel method and pulsed electric field processing. It was expected that the pulsed electric field would have an influence on crystallite size, specific surface area, polymorphism and photocatalytic activity of produced particles. TiO2 samples were prepared by using different frequencies and treatment times of pulsed electric field. The properties of produced TiO2 particles were examined X-ray diffraction (XRD), Raman spectroscopy and BET surface area analysis. The photocatalytic activities of produced TiO2 particles were determined by using them as photocatalysts for the degradation of formic acid under UVA-light. The photocatalytic activities of samples produced with sol-gel method were also compared with the commercial TiO2 powder Aeroxide® (Evonic Degussa GmbH). Pulsed electric field did not have an effect on the morphology of particles. Results from XRD and Raman analysis showed that all produced TiO2 samples were pure anatase. However, pulsed electric field did have an effect on crystallite size, specific surface area and photocatalytic activity of TiO2 particles. Generally, the crystallite sizes were smaller, specific surface areas larger and initial formic acid degradation rates higher for samples that were produced by applying the pulsed electric field. The higher photocatalytic activities were attributed to larger surface areas and smaller crystallite sizes. Though, with all of the TiO2 samples produced by the sol-gel method the initial formic acid degradation rates were significantly slower than with the commercial TiO2 powder.

Vision, image, record : a cultivation of the visual field

I den första delen av den här avhandlingen presenteras en bildens genealogi. Den skildrar hur begreppen för bilden, seendet och jaget utvecklades i relation till varandra i en specifik vetenskaplig och filosofisk kontext. Berättelsen sträcker sig från den tidiga renässansen och det perspektivistiska måleriet, till fotografiets födelse och positivismen. Den här utvecklingen medförde en form av reduktionism i vilken jagets roll – betydelsen av den mänskliga psykologin, vårt omdöme, vår uppmärksamhet och vår vilja – blev förbisedd. Inom den här tanketraditionen uppstod en förskjutning, från en förståelse av bilden som en representation av det tredimensionella rummet på en tvådimensionell yta, till en uppfattning om bilden som en genomskinlig ruta, ett fönster ut mot världen. Idén om avbildningen som en neutral ”blick från ingenstans” kom att förstärka en skeptisk hållning till kommunikation, dialog och vittnesmål och därmed även undergräva vår tillit till varandra och följaktligen vår tillit till oss själva. I den andra delen erbjuder författaren ett alternativ till den tanketradition som behandlas i den första delen. Det som blev förbisett i uppfattningen om en blick från ingenstans var att bilden är ett hjälpmedel då vi bearbetar vårt synfält. Bilden hjälper oss att dela vår syn på saker. Genom den här uppgiften av att dela blir bilden riktningsgivande i våra försök att orientera oss i världen. Jag kan stå bredvid en annan människa och se vad hon ser, men jag vet inte nödvändigtvis hur hon uppfattar det vi ser. Bilden lägger till ett led i det här förhållandet eftersom den inte enbart visar vad den andra ser. När bilden fungerar som den skall visar den också hur den andra ser och på det här sättet blir bilden verksam. Den föreliggande avhandlingen kombinerar epistemologi med vetenskapshistoria och visuella kulturstudier, men dess huvudintresse är filosofiskt. Den befattar sig med filosofiska missförstånd angående avbildning som en mimetisk konstform, kunskap som domesticering och varseblivning som mottagning av data. ------------------------------------------------------ Tämän väitöskirjan ensimmäinen osa selvittää kuvakäsitteen genealogiaa. Se havainnollistaa miten kuvan, näkemisen ja minän käsitteet kehittyivät suhteessa toisiinsa. Kertomus ulottuu varhaisesta renessanssista ja perspektivistisestä maalaustaiteesta, positivismin aikakauteen ja valokuvan syntyyn. Tämä kehitys toi mukanaan reduktionismin jossa minän rooli – ihmisen psykologian merkitys, meidän arviointikyky, meidän huomiokyky sekä meidän tahtomme – vaipui unohduksiin. Ajatusmaailmassa tapahtui siirtymä, kuvan merkitys vaihtui käsityksestä jossa se on kolmiulotteisen tilan representaatio kaksiulotteisella pinnalla, käsitykseen jossa kuva on läpinäkyvä ruutu, ikkuna kohti maailmaa. Ajatus kuvasta neutraalin näkökulman kantajana vahvisti skeptistä suhtautumista kommunikaatiota, dialogisuutta ja subjektiivisuutta kohtaan. Tämä skeptisyys ilmentyi myös vahvana epäluottamuksena ihmiskeskeisyyttä ja toiseutta kohtaan. Toisessa osassa tekijä tarjoaa vaihtoehdon tälle skeptiselle ajatusmaailmalle jota tarkastellaan ensimmäisessä osassa. Kuva on myös väline joka auttaa meitä jäsentämään meidän näkökenttäämme. Se auttaa meitä jakamaan meidän käsityksiä toistemme kanssa. Tämä näkemisen jakamisen käytäntö on kuvan keskeinen tehtävä. Voin seistä toisen ihmisen vieressä ja nähdä samat asiat kuin hän, mutta en välttämättä ymmärrä miten hän näkee nämä asiat. Kuva lisää jotain olennaista tähän suhteeseen. Kun kuva toimii niin kun sen kuuluu toimia, se näyttää myös miten toinen näkee, tällä tavalla kuvasta tulee välittäjä. Tämä väitöskirja yhdistää epistemologiaa, tieteen historiaa ja visuaalisen kulttuurin tutkimusta, mutta sen pääasiallinen tavoite on filosofinen. Se käsittelee filosofisia väärinkäsityksiä koskien kuvan eideettisyyttä.

Influence of Pulsed-Electric Field Irradiation in Crystallization

The growing pharmaceutical interest, among others, in the polymorphic composition of the emerging solid end-products from production processes has been traced to the need for attainment of high product purity. This is more so as the presence of different polymorphs may constitute physical impurity of the product. Hence, the need for optimization of the yield of desired product component(s) through controlled crystallization kinetics for instance. This study was carried out to investigate the impact of pulsed electric field (PEF) irradiation on the crystal morphology of glycine obtained by cooling crystallization (without seeding) from commercial glycine sample in distilled deionized water solution. In doing so, three different pulse frequencies (294, 950 and 145 Hz) and a case without PEF were studied at three cooling rates (5, 10 and 20 ºC/h). The crystal products obtained were analyzed for polymorphic composition by powder x-ray diffraction (PXRD) and Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy while the particles characterization was done on Morphologi G3. The results obtained from this study showed that pulsed electric field irradiation had significant impact on metastability of the aqueous solution as well as on the polymorphic composition of the end product. With increasing PEF frequency applied, nucleation started earlier and the γ-glycine polymorph content of the product crystals increased. These were found to have been aided by cooling rate, as the most significant effect was observed at 5 ºC/h. It was also discovered that PEF application had no measurable impact on the pH of the aqueous solution as well as the size distribution of the particles. Cooling on the contrary was believed to be responsible for the broadening of the particle size distribution with a downward shift of the lower limit of the raw material from about 100 μm to between 10 and 50 μm.

Fluvio-morphological processes of meander bends - Combining conventional field measurements, close-range remote sensing and computational modelling

Meandering rivers have been perceived to evolve rather similarly around the world independently of the location or size of the river. Despite the many consistent processes and characteristics they have also been noted to show complex and unique sets of fluviomorphological processes in which local factors play important role. These complex interactions of flow and morphology affect notably the development of the river. Comprehensive and fundamental field, flume and theoretically based studies of fluviomorphological processes in meandering rivers have been carried out especially during the latter part of the 20th century. However, as these studies have been carried out with traditional field measurements techniques their spatial and temporal resolution is not competitive to the level achievable today. The hypothesis of this study is that, by exploiting e increased spatial and temporal resolution of the data, achieved by combining conventional field measurements with a range of modern technologies, will provide new insights to the spatial patterns of the flow-sediment interaction in meandering streams, which have perceived to show notable variation in space and time. This thesis shows how the modern technologies can be combined to derive very high spatial and temporal resolution data on fluvio-morphological processes over meander bends. The flow structure over the bends is recorded in situ using acoustic Doppler current profiler (ADCP) and the spatial and temporal resolution of the flow data is enhanced using 2D and 3D CFD over various meander bends. The CFD are also exploited to simulate sediment transport. Multi-temporal terrestrial laser scanning (TLS), mobile laser scanning (MLS) and echo sounding data are used to measure the flow-based changes and formations over meander bends and to build the computational models. The spatial patterns of erosion and deposition over meander bends are analysed relative to the measured and modelled flow field and sediment transport. The results are compared with the classic theories of the processes in meander bends. Mainly, the results of this study follow well the existing theories and results of previous studies. However, some new insights regarding to the spatial and temporal patterns of the flow-sediment interaction in a natural sand-bed meander bend are provided. The results of this study show the advantages of the rapid and detailed measurements techniques and the achieved spatial and temporal resolution provided by CFD, unachievable with field measurements. The thesis also discusses the limitations which remain in the measurement and modelling methods and in understanding of fluvial geomorphology of meander bends. Further, the hydro- and morphodynamic models’ sensitivity to user-defined parameters is tested, and the modelling results are assessed against detailed field measurement. The study is implemented in the meandering sub-Arctic Pulmanki River in Finland. The river is unregulated and sand-bed and major morphological changes occur annually on the meander point bars, which are inundated only during the snow-melt-induced spring floods. The outcome of this study applies to sandbed meandering rivers in regions where normally one significant flood event occurs annually, such as Arctic areas with snow-melt induced spring floods, and where the point bars of the meander bends are inundated only during the flood events.

Paperitehtaan toimitusketjun kustannus- ja pääoma-analyysi

Heikkenevä kysyntä sekä koveneva hintakilpailu erityisesti painopaperin markkinoilla on luonut paperinvalmistajalle haasteita kustannusten alentamisen sekä kannattavuuden parantamisen osalta. Sijaintinsa vuoksi yritys on halunnut erityisesti parantaa kustannustehokkuuttaan logistiikan osalta, minkä tueksi tämä diplomityö on tehty. Tutkimuksen tarkoituksena on analysoida paperitehtaan toimitusketjuja kustannusjohtamisen näkökulmasta. Tavoitteena on ollut arvioida kahden vaihtoehtoisen toimitusketjun, suoran ja välivarasto-toimituksen, vaikutusta syntyvien kustannusten, ketjuun sitoutuneen pääoman sekä asiakaskannattavuuden kautta. Tutkimus toteutettiin case-tutkimuksen kaltaisena soveltuvin osin, hyödyntämällä kvantitatiivisia menetelmiä. Projektia varten valittiin paperinvalmistajan painopaperin tuloslinjalta kymmenen kohdeasiakasta, joille vaihtoehtoisia toimitusketjuja voidaan soveltaa. Toimitusketjut rajattiin käsittämään valmiin tuotteen asiakastoimitukset ja niistä aiheutuvat kuluerät. Kustannus- ja pääoma-analyysin suunnittelussa hyödynnettiin toimitusketjuihin sekä kustannusjohtamiseen liittyvää teoreettista kirjallisuutta. Ensisijaisena viitekehyksenä kustannusten analysoinnissa sovellettiin toimintolaskentaa ja pääoman sitoutumisen arvioinnissa kiertoajan tunnuslukuja. Käsiteltävä informaatio kerättiin yrityksen sisäisistä raporteista sekä toiminnanohjausjärjestelmästä taulukkolaskentaohjelmaan, jossa laskelmat tehtiin. Tutkimuksen avaintuloksena kahdeksan case-asiakkaan kohdalla suora toimitus osoittautui kustannuksiltaan välivaraston kautta kulkevaa edullisemmaksi. Lisäksi havaittiin suoran toimituksen nopeuttavan teoriassa pääoman kiertoa toimitusketjussa lyhyemmän läpimenoajan ansiosta. Johtopäätöksenä kustannus- ja pääomahyötyjen vaikutuksen vuoksi suorien toimitusten hyödyntäminen on edullista soveltuvien asiakkaiden kohdalla. Tutkimuksessa kustannusinformaation kerääminen kokonaisvaltaisesti osoittautui haasteelliseksi, sillä kaikkien toimitusketjun kustannuserien tietoja ei ollut laajasti saatavilla. Toimeksiantajan näkökulmasta merkittävät kohteet jatkotutkimukselle ovat kustannusten oikeellisuuteen ja kohdistamiseen sekä asiakkaiden maksukäytäntöihin ja ehtoihin liittyvä seuranta.

Photocatalysis Studies under Visible Light Irradiation with TiO2 Obtained by Pulsed Electric Field Assisted Sol-Gel Method

The objective of this thesis was to study the effect of pulsed electric field on the preparation of TiO2 nanoparticles via sol-gel method under the visible light irradiation. The literature part introduces properties of different TiO2 crystal forms and principle of photocatalysis. It was expected that pulsed electric field would have an influence on degradation for oxalic acid and formic acid. TiO2 samples were prepared by using three frequencies (50Hz, 294Hz, and 963Hz) and two treatment times (12 minutes and 24 minutes) of pulsed electric field. The photocatalytic activities of TiO2 samples produced with sol-gel method were also compared with the TiO2 particles made by previous study and with the commercial TiO2 powder Aeroxide® (Evonic Degussa GmbH) at the same condition. Results show that pulsed electric field does have an effect on degradation for oxalic acid and formic acid. Generally, higher photocatalytic activities for oxalic acid and formic acid were obtained with lower frequency and longer treatment time of pulsed electric field.