Tuning the design procedures for laser processed microwave mechanics

This research has been focused at the development of a tuned systematic design methodology, which gives the best performance in a computer aided environment and utilises a cross-technological approach, specially tested with and for laser processed microwave mechanics. A tuned design process scheme is also presented. Because of the currently large production volumes of microwave and radio frequency mechanics even slight improvements of design methodologies or manufacturing technologies would give reasonable possibilities for cost reduction. The typical number of required iteration cycles could be reduced to one fifth of normal. The research area dealing with the methodologies is divided firstly into a function-oriented, a performance-oriented or a manufacturability-oriented product design. Alternatively various approaches can be developed for a customer-oriented, a quality-oriented, a cost-oriented or an organisation-oriented design. However, the real need for improvements is between these two extremes. This means that the effective methodology for the designers should not be too limited (like in the performance-oriented design) or too general (like in the organisation-oriented design), but it should, include the context of the design environment. This is the area where the current research is focused. To test the developed tuned design methodology for laser processing (TDMLP) and the tuned optimising algorithm for laser processing (TOLP), seven different industrial product applications for microwave mechanics have been designed, CAD-modelled and manufactured by using laser in small production series. To verify that the performance of these products meets the required level and to ensure the objectiveness ofthe results extensive laboratory tests were used for all designed prototypes. As an example a Ku-band horn antenna can be laser processed from steel in 2 minutes at the same time obtaining a comparable electrical performance of classical aluminium units or the residual resistance of a laser joint in steel could be limited to 72 milliohmia.

Modulaarisen paisunta-astian kehittäminen compact -sarjan teollisuusvaihteeseen

Tämä insinöörityö tehtiin SEW Industrial Gears Oy:lle, joka valmistaa hammasvaihteita teollisuuden eri sovellutuksiin. Työn tavoitteena oli kehittää modulaarinen paisuntaastiasarja compact -sarjan teollisuusvaihteeseen. Työn alkuvaiheessa käytössä oli kahdenlaisia paisunta-astioita: kosteissa oloissa käytettävä suljettu astiamalli ja kuiviin olosuhteisiin soveltuva malli. Koska käytössä oleva suljettu astiamalli oli kallis ja kuivien olosuhteiden mallin käyttö oli rajoitettu, oli uudelle modulaariselle paisunta-astialle selkeä tarve. Uuden astiamallin tuli olla yhteensopiva vaihteen yleisimpien varusteiden ja asennusasentojen kanssa. Lisäksi tavoitteena oli puolittaa uuden konseptin hinta vanhaan verrattuna ja paikata vanhoissa konstruktioissa olleita puutteita. Työ aloitettiin analysoimalla olemassa olevat paisunta-astiatyypit, minkä jälkeen paisuntaastialle ideoitiin uusia ominaisuuksia. Toisessa vaiheessa perehdyttiin modulaariseen järjestelmään sekä öljynpaisunnan teoriaan teollisuusvaihteessa. Viimeisessä vaiheessa tehtiin konseptin varsinainen suunnittelutyö, valittiin astian valmistustapa ja materiaali sekä optimoitiin hinta. Uudesta mallista valmistettiin myös prototyyppi, jotta suunniteltua tuotetta päästiin kokeilemaan myös käytännössä. Näin voitiin varmistaa tuotteen toimivuus. Suunnittelutyön tuloksena saatiin uuden paisunta-astiasarjan piirustukset tarvittavista osista ja kokoonpanoista sekä komponenttistandardi ja myyntiä tukevaa materiaalia. Käytännön osuus antoi tietoa laskelmien oikeellisuudesta sekä öljyn täyttöön ja paisuntaan liittyvistä asioista.

Real-time Imaging and Mosaicking of Planar Surfaces

Laajojen pintojen kuvaaminen rajoitetussa työskentelytilassa riittävällä kuvatarkkuudella voi olla vaikeaa. Kuvaaminen on suoritettava osissa ja osat koottava saumattomaksi kokonaisnäkymäksi eli mosaiikkikuvaksi. Kuvauslaitetta käsin siirtelevän käyttäjän on saatava välitöntä palautetta, jotta mosaiikkiin ei jäisi aukkoja ja työ olisi nopeaa. Työn tarkoituksena oli rakentaa pieni, kannettava ja tarkka kuvauslaite paperi- ja painoteollisuuden tarpeisiin sekä kehittää palautteen antamiseen menetelmä, joka koostaaja esittää karkeaa mosaiikkikuvaa tosiajassa. Työssä rakennettiin kaksi kuvauslaitetta: ensimmäinen kuluttajille ja toinen teollisuuteen tarkoitetuista osista. Kuvamateriaali käsiteltiin tavallisella pöytätietokoneella. Videokuvien välinen liike laskettiin yksinkertaisella seurantamenetelmällä ja mosaiikkikuvaa koottiin kameroiden kuvanopeudella. Laskennallista valaistuksenkorjausta tutkittiin ja kehitetty menetelmä otettiin käyttöön. Ensimmäisessä kuvauslaitteessa on ongelmia valaistuksen ja linssivääristymien kanssa tuottaen huonolaatuisia mosaiikkikuvia. Toisessa kuvauslaitteessa nämä ongelmat on korjattu. Seurantamenetelmä toimii hyvin ottaen huomioon sen yksinkertaisuuden ja siihen ehdotetaan monia parannuksia. Työn tulokset osoittavat, että tosiaikainen mosaiikkikuvan koostaminen megapikselin kuvamateriaalista on mahdollista kuluttajille tarkoitetulla tietokonelaitteistolla.

Development of advanced silicon radiation detectors for harsh radiation environment

This thesis describes the development of advanced silicon radiation detectors and their characterization by simulations, used in the work for searching elementary particles in the European Organization for Nuclear Research, CERN. Silicon particle detectors will face extremely harsh radiation in the proposed upgrade of the Large Hadron Collider, the future high-energy physics experiment Super-LHC. The increase in the maximal fluence and the beam luminosity up to 1016 neq / cm2 and 1035 cm-2s-1 will require detectors with a dramatic improvement in radiation hardness, when such a fluence will be far beyond the operational limits of the present silicon detectors. The main goals of detector development concentrate on minimizing the radiation degradation. This study contributes mainly to the device engineering technology for developing more radiation hard particle detectors with better characteristics. Also the defect engineering technology is discussed. In the nearest region of the beam in Super-LHC, the only detector choice is 3D detectors, or alternatively replacing other types of detectors every two years. The interest in the 3D silicon detectors is continuously growing because of their many advantages as compared to conventional planar detectors: the devices can be fully depleted at low bias voltages, the speed of the charge collection is high, and the collection distances are about one order of magnitude less than those of planar technology strip and pixel detectors with electrodes limited to the detector surface. Also the 3D detectors exhibit high radiation tolerance, and thus the ability of the silicon detectors to operate after irradiation is increased. Two parameters, full depletion voltage and electric field distribution, is discussed in more detail in this study. The full depletion of the detector is important because the only depleted area in the detector is active for the particle tracking. Similarly, the high electric field in the detector makes the detector volume sensitive, while low-field areas are non-sensitive to particles. This study shows the simulation results of full depletion voltage and the electric field distribution for the various types of 3D detectors. First, the 3D detector with the n-type substrate and partial-penetrating p-type electrodes are researched. A detector of this type has a low electric field on the pixel side and it suffers from type inversion. Next, the substrate is changed to p-type and the detectors having electrodes with one doping type and the dual doping type are examined. The electric field profile in a dual-column 3D Si detector is more uniform than that in the single-type column 3D detector. The dual-column detectors are the best in radiation hardness because of their low depletion voltages and short drift distances.

Reconstruction of 3D Planar Objects with Partial Occlusion

Kolmiulotteisten kappaleiden rekonstruktio on yksi konenäön haastavimmista ongelmista, koska kappaleiden kolmiulotteisia etäisyyksiä ei voida selvittää yhdestä kaksiulotteisesta kuvasta. Ongelma voidaan ratkaista stereonäön avulla, jossa näkymän kolmiulotteinen rakenne päätellään usean kuvan perusteella. Tämä lähestymistapa mahdollistaa kuitenkin vain rekonstruktion niille kappaleiden osille, jotka näkyvät vähintään kahdessa kuvassa. Piilossa olevien osien rekonstruktio ei ole mahdollista pelkästään stereonäön avulla. Tässä työssä on kehitetty uusi menetelmä osittain piilossa olevien kolmiulotteisten tasomaisten kappaleiden rekonstruktioon. Menetelmän avulla voidaan selvittää hyvällä tarkkuudella tasomaisista pinnoista koostuvan kappaleen muoto ja paikka käyttäen kahta kuvaa kappaleesta. Menetelmä perustuu epipolaarigeometriaan, jonka avulla selvitetään molemmissa kuvissa näkyvät kappaleiden osat. Osittain piilossa olevien piirteiden rekonstruointi suoritetaan käyttämäen stereonäköä sekä tietoa kappaleen rakenteesta. Esitettyä ratkaisua voitaisiin käyttää esimerkiksi kolmiulotteisten kappaleiden visualisointiin, robotin navigointiin tai esineentunnistukseen.

Big band -sovitus kappaleesta "(Surrounded by) Zip-Zip" : Sovituksen analysoiminen puhallinsektioiden näkökulmasta

Opinnäytetyö käsittelee big bandia sekä sille sovittamista. Keskityn tarkastelemaan ennen kaikkea 1930-40-lukujen musiikillista murrosta, jolloin syntyi uusi tapa käsitellä useasti suurimpien orkestereiden kokoonpanoon kuuluneita puhaltimia. Tuona ajanjaksona orkestereiden puhallinryhmistä sekä komppisoittimista alettiin yleisesti muodostaa sektioita. Tämä kokoonpano sai nimekseen ”big band”. Opinnäytetyön tavoitteena oli syventää tietojani big bandin puhallinsektioiden toiminnasta sekä niiden yleisimmistä tehtävistä. Tehtäviä selventääkseni tein big band -sovituksen omasta kappaleestani, missä peilasin 1930-40-luvuilla yleistynyttä tyyliä sovittaa. Sovitustyön valmistuminen pohjautui kolmeen seikkaan: historian tuntemus, sovitussuunnitelman teko sekä musiikin teorian tuntemus. Historian tuntemus loi pohjan sovitussuunnitelmalle, minkä avulla loin kehykset sovitustyön tekemiselle. Sovituksen tekninen suoritus sekä valmistuminen pohjautuivat musiikin teorian ymmärtämiseen sekä kokemukseeni sovittajana. Sovitukseni analyysi-osiossa käyn sovituksen läpi osa kerrallaan, selventäen kuinka puhallinsektiot kussakin osassa toimivat. Opinnäytetyön suunnittelu sekä tiukka rajaus eivät poissulkeneet täysin aiheen moniulotteisuutta. Pelkkiin puhallinsektioihin keskittyminen aiheutti ongelmallisia tilanteita, jotka vaativat suurien kompromissien tekemistä. Muun muassa teorian ja reharmonisoinnin syvempi analysoiminen tässä jää tekemättä. Sovituksellisten sekä soinnullisien ratkaisuiden olemassaolo vaatisi yleensä rinnalleen syvempää perustelua. Näin varsinkin nyt, kun ratkaisut harmoniassa ovat aika ajoin jopa radikaaleja. Tulin kuitenkin siihen päätelmään, että kaikki tekstissä ilmenevä tieto mikä ei koskisi puhallinsektioiden käyttäytymistä olisi irrelevanttia. Lopputuloksen oli tarkoitus olla jäsennelty esittely siitä, mitä big bandin puhallinsektiot ovat ja tekevät. Käyn opinnäytteessäni lyhyesti läpi myös sovitukseni esikuvat. Tämä lyhyt historia-osuus kertoo tiivistetysti mistä ajalta mallintamani sovitustyyli on peräisin ja ketkä ovat edesauttaneet sen yleistymisessä. Historia osuus toimii mainiosti suppeana avainsanastona aiheesta enemmän kiinnostuneelle.

Concepts and Reference. Defending a Dual Theory of Natural Kind Concepts

In this thesis I argue that the psychological study of concepts and categorisation, and the philosophical study of reference are deeply intertwined. I propose that semantic intuitions are a variety of categorisation judgements, determined by concepts, and that because of this, concepts determine reference. I defend a dual theory of natural kind concepts, according to which natural kind concepts have distinct semantic cores and non-semantic identification procedures. Drawing on psychological essentialism, I suggest that the cores consist of externalistic placeholder essence beliefs. The identification procedures, in turn, consist of prototypes, sets of exemplars, or possibly also theory-structured beliefs. I argue that the dual theory is motivated both by experimental data and theoretical considerations. The thesis consists of three interrelated articles. Article I examines philosophical causal and description theories of natural kind term reference, and argues that they involve, or need to involve, certain psychological elements. I propose a unified theory of natural kind term reference, built on the psychology of concepts. Article II presents two semantic adaptations of psychological essentialism, one of which is a strict externalistic Kripkean-Putnamian theory, while the other is a hybrid account, according to which natural kind terms are ambiguous between internalistic and externalistic senses. We present two experiments, the results of which support the strict externalistic theory. Article III examines Fodor’s influential atomistic theory of concepts, according to which no psychological capacities associated with concepts constitute them, or are necessary for reference. I argue, contra Fodor, that the psychological mechanisms are necessary for reference.

DFM(A)- aspects for a horn antenna design

In this paper aspects of design for manufacturability and assembly (DFMA) are applied to the design of coaxially fed standard gain horn antenna for 1.70 - 2.60 GHz. Possibilities to utilize cross-technological approach method is examined. Methods of DFMA for laser processing are covered and practical design guides and methods are developed. Antenna construction for easy manufacturing and specialized performance is shown. Required dimensions and tolerances are discussed and suitable materials for laser processing are selected.

Simulations of 3D Stripixel Detectors

Large Hadron Collider (LHC) is the main particle accelerator at CERN. LHC is created with main goal to search elementary particles and help science investigate our universe. Radiation in LHC is caused by charged particles circular acceleration, therefore detectors tracing particles in existed severe conditions during the experiments must be radiation tolerant. Moreover, further upgrade of luminosity (up to 1035 cm-2s-1) requires development of particle detector’s structure. This work is dedicated to show the new type 3D stripixel detector with serious structural improvement. The new type of radiation-hard detector has a three-dimensional (3D) array of the p+ and n+ electrodes that penetrate into the detector bulk. The electrons and holes are then collected at oppositely biased electrodes. Proposed 3D stripixel detector demonstrates that full depletion voltage is lower that that for planar detectors. Low depletion voltage is one of the main advantages because only depleted part of the device is active are. Because of small spacing between electrodes, charge collection distances are smaller which results in high speed of the detector’s response. In this work is also briefly discussed dual-column type detectors, meaning consisting both n+ and p+ type columnar electrodes in its structure, and was declared that dual-column detectors show better electric filed distribution then single sided radiation detectors. The dead space or in other words low electric field region in significantly suppressed. Simulations were carried out by using Atlas device simulation software. As a simulation results in this work are represented the electric field distribution under different bias voltages.

Pienitaajuinen radiosekoitin

Normaalisti radiovastaanottimet on luokiteltavissa suoriin vastaanottimiin ja superheterodynevastaanottimiin. Jälkimmäistä nimitetään tavallisesti supervastaanottimeksi. Molemman vastaanottimen oleellisiin osiin kuuluu antennin virityspiiri, supervastaanottimelle lisäksi paikallisoskillaattorin virityspiiri, mikä pitää virittää antennipiirin kanssa samanaikaisesti. Pienillä taajuuksilla, taajuudet luokassa kilo-Hertzejä tai pienemmillä, on antennipiirin viritys resonanssipiirin ominaisuuksista johtuen sitä kapeammalla kaistalla ja sitä hitaampaa mitä pienemmällä taajuudella vastaanotto tapahtuu. Lisäksi virityspiiri hyvyysluku Q on vaikea saada sopivaksi, mikäli viritys on muuten käytännöllinen, säädettävä resonanssipiiri. Vaadittaessa kiinteätaajuista viritystä on käytännöllistä hyödyntää sähkömekaanisia osia, siis keraamisia tai kvartsikiteitä. Koska kiteitten ja korkean hyvyysluvun piirin värähtely jatkuu useita värähtelyjaksoja ennen saapuneitten värähtelyjen sammumista, kestää myös kauan aikaa, ennen kuin värähtely piirissä on loppu. Pienitaajuinen resonanssipiiri saavuttaa maksimivirtansa hitaasti, jos hyvyysluku on iso, kun piiri alkaa johtaa resonanssitaajuista virtaa. Tässä työssä pyritään vastaanotinjärjestelyyn ongelmallisen, pientaajuisen virityspiirin käytön välttämiseksi. Toisena tavoitteena on saada aikaan vastaanotto siten, että tietty pienitaajuinen radiotaajuusalue voidaan kokonaisuudessaan vastaanottaa jatkuva-aikaisesti, ilman antennipiirin jatkuvaa virittämistä erillisille taajuuksille. Laaditaan kytkentä, joka mitoitetaan, simuloidaan ja mitataan.

Antenna Design for Contactless IC Card Applications

Contactless integrated circuit cards are one form of application of radio frequency identification. They are used in applications such as access control, identification, and payment in public transport. The contactless IC cards are passive which means that both the data and the energy are transferred to the card without contact using inductive coupling. Antenna design and optimization of the design for contactless IC cards defined by ISO/IEC14443 is studied. The basic operation principles of contactless system are presented and the structure of contactless IC card is illustrated. The structure was divided between the contactless chip and the antenna. The operation of the antenna was covered in depth and the parameters affecting to the performance of the antenna were presented. Also the different antenna technologies and connection technologies were provided. The antenna design process with the parameters and the design tools isillustrated and optimization of the design is studied. To make the design process more ideal a target of development was discovered, which was the implementation of test application. The optimization of the antenna design was presented based on the optimization criteria defined in this study. The solution for the implementation of these criteria and the effect of each criterion was found. For enhancing the performance of the antenna a focus for future study was proposed.

3D Stripixel Detectors Simulation

Solid-state silicon detectors have replaced conventional ones in almost all recent high-energy physics experiments. Pixel silicon sensors don't have any alternative in the area near the interaction point because of their high resolution and fast operation speed. However, present detectors hardly withstand high radiation doses. Forthcoming upgrade of the LHC in 2014 requires development of a new generation of pixel detectors which will be able to operate under ten times increased luminosity. A planar fabrication technique has some physical limitations; an improvement of the radiation hardness will reduce sensitivity of a detector. In that case a 3D pixel detector seems to be the most promising device which can overcome these difficulties. The objective of this work was to model a structure of the 3D stripixel detector and to simulate electrical characteristics of the device. Silvaco Atlas software has been used for these purposes. The structures of single and double sided dual column detectors with active edges were described using special command language. Simulations of these detectors have shown that electric field inside an active area has more uniform distribution in comparison to the planar structure. A smaller interelectrode space leads to a stronger field and also decreases the collection time. This makes the new type of detectors more radiation resistant. Other discovered advantages are the lower full depletion voltage and increased charge collection efficiency. So the 3D stripixel detectors have demonstrated improved characteristics and will be a suitable replacement for the planar ones.

Den talande bokens poetik : en studie med fokus på olika unga vuxnas reception av tre fiktiva texter inlästa på band

The purpose of the research project The poetics of the talking book is to contribute to the knowledge about patterns of understanding in young adults’ reception of fiction, which they listened to through audio books. The problem explored was: How do different groups of listeners receive fictive text presented as a talking book with variations regarding use of voice, engagement and sound effects? The problem formulation rendered four specific research questions: 1. What patterns can be identified in the listeners’ answers regarding story structure and cognitive content in a comparative perspective comprising different reading styles in the taped versions of the text? 2. What patterns of understanding in interpretative reading can be identified in different listeners? 3. Which thoughts do the listeners have about what the talking book should sound like? 4. What affordances for young adults with the functional disability of mild mental retardation can be made visible through guided literature conversations? The theoretical frame of reference was formed by text–reader-oriented literary theory, psychological schema theory, and research regarding voice quality and communication. The project was carried out in two steps. The first phase was to produce the audio books with two variations of reading practice of three short stories with an existential theme in each text. The second step comprised interviewing of 32 young adults (a special group with a reading handicap in form of mild mental retardation, and a reference group with no handicap). The interviews formed as literary conversation were carried out three times during one year. The phenomenological-hermeneutic approach focused on the life worlds of the participants as meaning seeking beings. The analysis was carried out using method triangulation, mainly using phenomenological meaning concentration. The double hermeneutics in use when interpreting the interpretations of the participants revealed a capacity for aesthetic reading of fiction in the special group as well as in the reference group. The aesthetic qualities were found sufficient in all variations of reading by the professional readers of the audio book they listened to. The young adults also could describe how they wanted the audio book to sound: just as if you were reading yourself. A model describing the analytical steps and concepts in use was a result that can serve as an outline of a poetics for the talking book. Unexpected research results were how important the guided literary conversation turned out to be in order to realise the affordances given by the texts regarding exploration of existential themes in the young adults’ life worlds. Thus the result of the research project can be positioned as a piece of emancipatory research stressing the importance of including this group of young adults in the society’s conversation about culture and meaning.