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.

Johtajan jäljillä – Johtaminen varhaiskasvatuksen hajautetuissa organisaatioissa laadun ja pedagogisen tuen näkökulmasta

Tutkimus sijoittuu varhaiskasvatuksen hajautetun organisaation kontekstiin, mutta tulokset ovat siirrettävissä muihinkin suomalaisiin kasvatus- ja opetustoimen organisaatioihin. Hajautettujen organisaatioiden tutkimus on ollut varhaiskasvatuksen kentällä vielä vähäistä, vaikka organisaatiomallin vaikutukset johtajuuden toteuttamiselle ovat merkittävät. Hajautetulla organisaatiolla varhaiskasvatuksessa tarkoitetaan sitä, että yhden johtajan alaisuudessa on monta eri päiväkotia tai erilaisia päivähoitomuotoja. Tämä organisaatiomalli on yhä enenevässä määrin kasvava suomalaisessa varhaiskasvatuksessa. Varhaiskasvatuksen hajautettujen organisaatioiden tutkimuksessa on aiemmin tarkasteltu johtajan ja työntekijöiden ja työntekijöiden keskinäisiä ammatillisia suhteita. Tässä tutkimuksessa näkökulma painottuu johtamiseen ja työskentelyyn hajautetuissa organisaatiossa sinänsä sekä myös laadunarviointiin sekä pedagogiikkaan. Viitekehyksenä tutkimuksessa on LMX-teoria (leader-member-exchange, johtajuuden vaihtoteoria), jossa tarkastellaan esimies-alaissuhdetta ja siihen kiinteästi liittyvää luottamuksen käsitettä. Luottamuksen merkitys hajautetuissa organisaatioissa korostuu, koska esimies ei ole fyysisesti päivittäin läsnä työntekijöiden arjessa. Tutkimuksessa tarkastellaan hajautetuissa varhaiskasvatuksen organisaatioissa työskentelyä seuraavien tutkimuskysymysten avulla: 1) Mitkä ovat varhaiskasvatuksen hajautettujen organisaatioiden johtamisen erityispiirteet? 2) Miten eri työntekijäryhmät kokevat hajautetussa organisaatiossa työskentelyn? 3) Millaisia kokemuksia esimiehillä ja työntekijöillä on heidän yksiköissään toteutetusta laadunarvioinnista? 4) Millaiseksi työntekijät ja esimiehet kokevat esimieheltään saadun tuen? Tutkimuksessa oli kolme eri aineistoa. Ensimmäinen aineisto koostui 11 hajautetun organisaation johtajan haastattelusta. Toinen aineisto (n = 223) sisälsi haastateltujen esimiesten lomakevastausten lisäksi heidän alaisuudessaan toimivien työntekijöiden, 10 esimieskoulutukseen osallistuneen johtajan sekä kolmen erillisyksikön työntekijöiden vastaukset. Kolmas aineisto oli kerätty pääkaupunkiseudulta varhaiskasvatuksen johtajilta lomakekyselynä (n = 112). Aineistoa on analysoitu teorialähtöisen ja aineistolähtöisen sisällönanalyysin ja tilastollisten analyysien avulla Tulokset osoittavat, että johtajat kokivat hallinnollisten töiden vievän paljon aikaa. Esimiehen kanssa eri työpaikassa työskentelevät työntekijät hahmottivat koko organisaation selkeämmin kuin esimiehen kanssa fyysisesti samassa paikassa työskentelevät. Esimiesten käsitysten mukaan laadunarviointia suoritettiin enemmän kuin mitä työntekijöiden mukaan. Työntekijät kaipasivat esimiehiltään tukea yhteistyöhön ja vuorovaikutukseen, pedagogiseen ohjaukseen, kehittämiseen ja toiminnan resursseihin liittyen. Erillisyksikössä työskentelevät kokivat saavansa enemmän tukea kuin esimiehen kanssa fyysisesti samassa yksikössä työskentelevät työntekijät. Sekä esimieheltä saadun pedagogisen tuen että luottamuksen kokemukset kiinnittävät tämän tutkimuksen tulosten mukaan huomion rakenteiden merkitykseen hajautetuissa organisaatioissa. Arviointiin, pedagogiseen tukeen ja tiedonkulkuun liittyvien rakenteiden huomioiminen helpottaa hajautetussa organisaatiossa johtamista. Edellisten lisäksi johtajan selkeä visio omasta johtamistyöstään ja jaetun johtajuuden hyödyntäminen edesauttavat työn hallinnan kokemuksia.

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.

Forming i barnehagen i lys av Reggio Emilias atelierkultur

Forming (Arts and crafts) and children’s creative action with materials and tools are less in use in the kindergarten than before. Political focus on children’s early learning has led to shifts in kindergartens toward other specific disciplines, and requirements for individual testing also of the smallest children’s competencies within these. Kindergarten teachers, educators, researchers and participants in social debate have pointed out that there are epistemological contradictions in descriptions of kindergarten quality as well as between current kindergarten policy documents and requirements for the kindergartens’ staff. Meanwhile, the content and methods in many kindergartens are inspired by practice and philosophy in the municipal kindergartens in Reggio Emilia, Italy. Correlation between kindergartens’ formingprojects and experiences from Reggio Emilia is actualized in particular through the workshop and the studio’s role in children’s learning processes. One starting point for the thesis’ problem area is a documented need for more knowledge about kindergarten’s educational content. The overarching goal of the thesis is to develop new knowledge about how learning takes place in kindergarten through examining the field of forming in kindergartens inspired by Reggio Emilia’s atelier culture. The thesis is theoretically anchored within pragmatism, and ties kindergarten’s aesthetic operations with materials and tools to socio-cultural perspective, social constructivism and post humanistic theory. The empirical material is obtained through a qualitative study with ethnography as methodological approach. The fieldwork is conducted in kindergarten, with two leading research questions: 1) How is atelierism perceived and unfolded in Norwegian Reggio Emilia-inspired kindergartens, and 2) how is forming perceived and unfolded in Norwegian Reggio Emilia-inspired kindergartens. A comprehensive and multifaceted material is analyzed, and the results are presented in the form of three themes: The physical environment, Relations and actions in interplay, and Expression forms and forms of expression. Each of these topics are supported by examples from kindergartens’ adult voices and the constructed empirical material. Insights into how learning takes place in the kindergarten subject of forming with inspiration from the Reggio Emilia atelier culture is discussed in the tension between educational philosophy, Nordic kindergarten tradition and neoliberal trends that kindergarten teachers must adhere to. Learning potentials in children’s opportunities for action in forming in light of the atelier appears in the results of the empirical study. The educational context described is characterized by experimental and playful actions where children’s sensations, curiosity and resistance are interacting with the identity of materials and tools. The results imply aesthetic, ethical, democratic and ecological reflections, which are also valid on a practical action level. The thesis contributes to description and understanding of kindergarten’ content and young children’s learning, the importance of atelier culture as inspiration for the kindergarten, and the further development of methodology and documentation of knowledge expressions.

Opettajien johtamiseen soveltuvan suorituskykymittariston taustalla olevat motivaatiotekijät

Työntekijöiden ja organisaatioiden suorituskykyä on tutkittu etenkin tuotantoyrityksissä paljon. Suorituskyvyn mittaamisessa on painotettu taloudellisia tai tuotannollisia mittareita. Yksittäisen työntekijän motivaation merkitystä suorituskykyyn ei ole kuitenkaan tutkittu kovinkaan paljon. Motivaatioon liittyviä tutkimuksia on tehty enemmän kasvatustieteellisissä ja psykologisissa tutkimuksissa. Tämän tutkimuksen tavoitteena oli selvittää, minkälaiset motivaatiotekijät vaikuttavat ammatillisessa koulutuksessa työskentelevien opettajien suorituskykyyn. Motivaatiotekijöitä selvitettiin opettajille suunnatulla kyselyllä. Lisäksi selvitettiin, onko motivaatiotekijöillä eroa yksityisen organisaation ja julkisen organisaation työntekijöiden välillä. Tutkimuksessa havaittiin, että yksityisen ja julkisen organisaation työntekijöiden työskentelymotivaatio perustuu erilaisiin tekijöihin. Yrityselämässä menestyvän työntekijän motivaatio kasvaa, mikäli hänellä on mahdollisuus saavuttaa taloudellisia palkkioita hyvistä suorituksista tai hänelle tarjotaan muita ulkoisia hyödykkeitä, kuten ylennystä. Julkisen sektorin palveluksessa olevan työntekijän motivaatio kasvaa, mikäli hän saa tehdä osaamaansa työtä yhteisön hyväksi ja onnistuu työssään. Kyselyn perusteella voidaan todeta, että opettajat ovat hyvin tyytyväisiä työhönsä ja he motivoituvat onnistumisen kokemuksista ja mahdollisuudesta vaikuttaa oman työnsä sisältöön ja aikatauluihin. Esimerkkimittaristo rakennettiin Teaching Balanced Scorecard (TBSC) -menetelmän mukaiseksi. Mittaristossa on huomioitu opettajan työskentelymotivaatioon vaikuttavia tekijöitä. Tuloskorttimalli soveltuu isojen organisaatioiden käyttöön ja nykyinen suuntaus oppilaitoksissa on kohti isoja toimijoita. Esimiesten on tunnistettava alaistensa motivaatioon vaikuttavia tekijöitä, sillä työntekijälle annettu vääränlainen palaute voi jopa laskea hänen suorituskykyä. Tiimeissä ja verkostoissa hyvän motivaation saavuttaminen merkitsee myös työturvallisuuden parantumista, sillä yhteen hiileen puhaltavat työntekijät hyödyntävät yhteistä osaamistaan myös työskentelyolosuhteiden kehittämisessä.

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.