Characterization of board impurities with a Raman device

Erilaisia epäpuhtauksia kulkeutuu paperinvalmistusprosessiin ja monenlaisia saostumia muodostuu paperinvalmistuksen prosesseissa. Epäpuhtaudet voivat aiheuttaa prosessiongelmia sekä alentaa tuotteen laatua. Epäpuhtauksien alkuperän ja koostumuksen selvittäminen edellyttää usein erilaisten analyysimenetelmien käyttöä. Epäpuhtauksien luokittelu on useasti välttämätöntä ennen tarkempaa kemiallista analyysia. Paperinvalmistuksen epäpuhtauksien kvalitatiiviseen luokitteluun on yleisimmin käytetty mikroskopian, IR-spektroskopian ja analyyttisen pyrolyysin menetelmiä. Raman spektroskopia on harvinaisempi menetelmä paperiteollisuuden tutkimuksessa. Raman instrumenttien kehittyminen on ollut voimakasta viimeisen vuosikymmenen aikana. Raman spektroskopia onkin osoittanut mandollisuutensa polymeerien, lääketeollisuuden ja polttoaineteollisuuden tutkimuksissa. Tässä työssä tutkittiin erään elintarvikepakkauskartongin epäpuhtauksia Raman spektroskoopilla. Työn tavoitteena oli selvittää Raman analyysin käyttökelpoisuutta kartongin epäpuhtauksien online-luokittelussa. Tutkimukset suoritettiin Spectracoden RP-1 Raman instrumentilla. Tutkimukset osoittivat, että näytteen fluoresenssi ja näytteen hajoaminen asettavat rajoituksia epäpuhtauksien Raman analyysille. Epäpuhtauksien online-tunnistaminen toimii käytettäessä suuria lasertehoja ja säteilytysaikoja. Näytteiden laserherkkyys ja fluoresenssi rajoittavat kuitenkin suurien laiteparametrien käyttöä. Laiteparametrien pienentäminen johti mittauksien signaali-kohina suhteen alenemiseen, mikä puolestaan aiheutti online-tunnistuksen toimimattomuuden.

Development of Raman microscopy methods for polymer coatings of polyfilms

Työn tavoitteena oli tutkia Raman-spektrometrin soveltuvuutta muovipäällystettyjen kartonkien syvyyssuuntaisiin mittauksiin. Lisäksi pyrittiin selvittämään voidaanko kiteisyyttä nähdä Raman-laitteistolla. Työn kirjallisessa osassa on selvitetty Raman-laitteiston teknisiä ominaisuuksia. Kokeellinen osa suoritettiin Lappeenrannan teknillisessä yliopistossa Membraanitekniikan ja teknillisen polymeerikemian laboratoriossa. Työssä käytettiin Horiban Jobin Yvon¿in valmistamaa konfokaalista Raman-spektrometri-laitteistoa (LabRam). Syvyyssuuntaisissa mittauksissa käytettiin apuna motorisoitua x-, y- ja z-suuntaan liikkuvaa tasoa. Mittaukset suoritettiin pistemäisesti tietyllä askelvälillä fokusoimalla näytteen pinnasta sisällepäin. Syvyysprofilointimittaukset aloitettiinmäärittelemällä laitteiston syvyysresoluutio eri konfokaalireikäkoolla. Lisäksityössä tehtiin syvyysprofilointimittauksia sekä läpinäkyvillä monikerrosmuoveilla että muovipäällystetyillä kartongeilla. Työssä mitatut muovipäällysteet sisälsivät pääasiassa polyeteeniä. Tulokset osoittivat, että Raman laitteistolla voidaan havainnoida Raman-aktiiviset ryhmät näytteen eri kerroksista. Lisäksi polyeteenin kiteisyysaste voidaan havaita tietyillä aallonpituuksilla.

In-line Monitoring of Precipitation Process using Raman Spectroscopy and ATR-FTIR

Polymorfian jatkuva seuranta saostuksessa on hyödyllistä suunnittelun ja kidetuotteen ominaisuuksien sekä kiteytystä seuraavan jatkoprosessoinnin kannalta. Tässä diplomityössä on tutkittu L-glutamiinihapon kahden (- ja ß) polymorfimuodon liukoisuuden riippuvuutta pH:sta ja lämpötilasta.Tulokseksi saatiin, että kummankin polymorfin liukoisuus kasvoi sekä pH:ta ettälämpötilaa kasvatettaessa. ¿¿muodon liukoisuus oli korkeampi kuin ß-muodon liukoisuus valituilla pH-arvoilla eri lämpötiloissa. Lisäksi seurattiin puolipanostoimisen saostuksen aikana 1-litraisella laboratoriokiteyttimellä muodostuvan kiteisen polymorfiseoksen koostumusta hyödyntäen in-line Raman-spektroskopiaa. Myös liuoksen pH-muutosta seurattiin sekä liuoksen koostumusta ATR FTIR-spektroskopian (Attenuated Total Reflection Fourier Transform Infrared Spectrometer) avulla. Tutkittavina muuttujina olivat mm. sekoitusintensiteetti, sekoitintyyppi, reaktanttien (natriumglutamaatti ja rikkihappo) konsentraatiot sekä syötetyn rikkihapon syöttökohta kiteyttimessä. Työhön sisältyi 36 koetta ja osa kokeista toistettiin tulosten oikeellisuuden tarkistamiseksi. Inline-mittaustulosten verifioimiseksi kidenäytteet analysoitiin myös käyttämällä konfokaali Raman-mikroskooppia. Kidemorfologiaa tutkittiin SEM-kuvien (Scanning Eletronic Microscope) avulla. Työ osoitti, että Raman-spektroskopia on joustava ja luotettava menetelmä saostusprosessin jatkuvaan seurantaan L-glutamiinihapolla. Alhaiset lähtöainepitoisuudet tuottivat pääasiassa ¿¿muotoa, kun taas alhainen sekoitusteho edisti ß-muodon muodostumista. Syöttökohta vaikutti merkittävästi polymorfiaan. Kun rikkihapon syöttökohta oli epäideaalisesti sekoitetulla vyöhykkeellä, nousi ylikylläisyystaso korkeaksi ja päätuote oli tällöin ß-muotoa. 6-lapainen vinolapaturbiini (nousukulma 45o) ja 6-lapainen levyturbiini eivät merkittävästi poikenneet toisistaan muodostuvien polymorfien osalta.

Towards desired crystalline product properties: In-situ monitoring of batch crystallization

The objective of industrial crystallization is to obtain a crystalline product which has the desired crystal size distribution, mean crystal size, crystal shape, purity, polymorphic and pseudopolymorphic form. Effective control of the product quality requires an understanding of the thermodynamics of the crystallizing system and the effects of operation parameters on the crystalline product properties. Therefore, obtaining reliable in-line information about crystal properties and supersaturation, which is the driving force of crystallization, would be very advantageous. Advanced techniques, such asRaman spectroscopy, attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR FTIR) spectroscopy, and in-line imaging techniques, offer great potential for obtaining reliable information during crystallization, and thus giving a better understanding of the fundamental mechanisms (nucleation and crystal growth) involved. In the present work, the relative stability of anhydrate and dihydrate carbamazepine in mixed solvents containing water and ethanol were investigated. The kinetics of the solvent mediated phase transformation of the anhydrate to hydrate in the mixed solvents was studied using an in-line Raman immersion probe. The effects of the operation parameters in terms of solvent composition, temperature and the use of certain additives on the phase transformation kineticswere explored. Comparison of the off-line measured solute concentration and the solid-phase composition measured by in-line Raman spectroscopy allowedthe identification of the fundamental processes during the phase transformation. The effects of thermodynamic and kinetic factors on the anhydrate/hydrate phase of carbamazepine crystals during cooling crystallization were also investigated. The effect of certain additives on the batch cooling crystallization of potassium dihydrogen phosphate (KDP) wasinvestigated. The crystal growth rate of a certain crystal face was determined from images taken with an in-line video microscope. An in-line image processing method was developed to characterize the size and shape of thecrystals. An ATR FTIR and a laser reflection particle size analyzer were used to study the effects of cooling modes and seeding parameters onthe final crystal size distribution of an organic compound C15. Based on the obtained results, an operation condition was proposed which gives improved product property in terms of increased mean crystal size and narrowersize distribution.

Customer Research on a Group of European Book Publishers: Trends, Modes of Operation and Decision-Making Processes

Työn päätarkoitus oli tuottaa Stora Enson käyttöön tietoa kirjakustantajista, yhdestä yrityksen asiakassegmentistä. Yritys oli kiinnostunut useista asioista, jotka koskivat asiakkaita ja heidän mielipiteitään. Tarkoitus on, että Stora Enso voi käyttää tutkimuksella koottua tietoa oman toimintansa suunnittelun tukena. Kerätty sekundääritieto esittelee eurooppalaisen kirjakustantamisen nykytilaa ja tulevaisuutta sekä teorioita, jotka tukevat tutkittuja aihealueita. Primääritieto kerättiin henkilökohtaisilla haastatteluilla. Otanta koostui kymmenestä kirjakustantajasta, jotka toimivat Suomessa sekä Stora Enson päämarkkina-alueilla. Tutkimus tarjoaa päivitetyn kuvauksen kirjakustantamisesta. Haastateltavien mielipiteet alan trendeistä olivat yhteneviä yleisen mielipiteen kanssa, eikä suuria mielipide-eroavaisuuksia havaittu. Kustantajien toimintatapoja ja päätöksentekoprosesseja voidaan kuvata monimutkaisiksi, koska useat asiat vaikuttavat kirjan syntyyn ja paperin ostoprosessiin. Lisäksi tutkimus esittelee haastateltavien mielipiteitä paperin merkityksestä heidän liiketoiminnassaan.

Fourier self-deconvolution in coherent anti-Stokes Raman scattering spectrum analysis

Coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) microscopy is rapidly developing into a unique microscopic tool in biophysics, biology and the material sciences. The nonlinear nature of CARS spectroscopy complicates the analysis of the received spectra. There were developed mathematical methods for signal processing and for calculations spectra. Fourier self-deconvolution is a special high pass FFT filter which synthetically narrows the effective trace bandwidth features. As Fourier self-deconvolution can effectively reduce the noise, which may be at a higher spatial frequency than the peaks, without losing peak resolution. The idea of the work is to experiment the possibility of using wavelet decomposition in spectroscopic for background and noise removal, and Fourier transformation for linenarrowing.

Two-dimensional atom localization and Raman cooling of tripod-type atoms

Both atom localization and Raman cooling, considered in the thesis, reflect recent progress in the area of all-optical methods. We focus on twodimensional (2D) case, using a four-level tripod-type atomic scheme for atom localization within the optical half-wavelength as well as for efficient subrecoil Raman cooling. In the first part, we discuss the principles of 1D atom localization, accompanying by an example of the measurement of a spontaneously-emitted photon. Modifying this example, one archives sub-wavelength localization of a three-level -type atom, measuring the population in its upper state. We go further and obtain 2D sub-wavelength localization for a four-level tripod-type atom. The upper-state population is classified according to the spatial distribution, which in turn forms such structures as spikes, craters and waves. The second part of the thesis is devoted to Raman cooling. The cooling process is controlled by a sequence of velocity-selective transfers from one to another ground state. So far, 1D deep subrecoil cooling has been carried out with the sequence of square or Blackman pulses, applied to -type atoms. In turn, we discuss the transfer of atoms by stimulated Raman adiabatic passage (STIRAP), which provides robustness against the pulse duration if the cooling time is not in any critical role. A tripod-type atomic scheme is used for the purpose of 2D Raman cooling, allowing one to increase the efficiency and simplify the realization of the cooling.

Early modes of exegesis : ideal figures in Malachi as a test case

Antikens judiska bibeltolkare hade ett annorlunda sätt att läsa Bibeln än den som moderna läsare är vana vid. Dessa tidiga exegeter tänkte att texten som nu finns i den hebreiska Bibeln, de kristnas Gamla Testamente, är helig ordagrant i den form som den fanns i under deras tid, att den inte innehåller några fel, och att Gud har en övergripande plan gällande helheten, så att man vid behov kan förklara ett Bibelställe med hjälp av ett annat. Dessa antaganden reflekteras i det sätt på vilket antikens exegeter läste och tolkade sin Bibel. Det här ser man då man läser deras texter, från 400-talet före vår tideräknings början till de första århundradena enligt vår tideräkning. Ett verktyg som antikens skrifttolkare ofta använde var den så kallade gezera shava -metoden, där de jämförde identiska ord och fraser i Bibeln för att skänka belysning åt oklara textställen. Hebreiskan, särskilt den ovokaliserade konsonanttexten, innehåller många homonyma ord, alltså ord som ser likadana ut men har olika betydelser. De tidiga exegeterna utnyttjade ofta de möjligheter till alternativa tolkningar som uppstår ur denna tvetydighet. Ibland kunde de dock tvärtom också dra paralleller ur kontextuella likheter, alltid efter behov. I denna avhandling står dessa tidiga anonyma bibeltolkare och deras tolkningar i fokus. Malakis bok, som härstammar från ca år 475 f.v.t., kan ses som ett viktigt tidigt exempel på denna tendens till nytolkning av traditioner. Boken själv har dock också blivit föremål till nytolkningar, redan i de tilläggsverser som finns i dess slut, men särskilt i senare judisk litteratur och i Nya Testamentet. I avhandlingen granskas de fem bibliska gestalter som nämns i Malaki: Jakob, Esau, Levi, Mose och Elia. Hur används de i boken och hur har senare traditioner som anknyter till dem influerats av Malaki? ------------------------------------------------ Antiikin juutalaiset raamatunselittäjät lukivat Raamattua eri tavoin kuin moderni lukija. Heidän näkemyksensä mukaan se teksti, joka nykyään löytyy heprealaisesta Raamatusta eli kristittyjen Vanhasta testamentista, oli pyhä juuri sellaisessa muodossa, jossa se oli heille välittynyt. Se oli virheetön, ja Jumalalla oli siitä kokonaisnäkemys, joka voisi selvitä myös tulkitsijalle, kun tämä vain tutkisi tekstiä riittävän tarkkaan. Nämä perusoletukset näkyvät tavassa, jolla antiikin eksegeetit lukivat ja tulkitsivat Raamattuaan. Se voidaan huomata heidän jälkeensä jättämistään teksteistä, alkaen noin 400-luvulta ennen ajanlaskumme alkua ja jatkuen ajanlaskumme ensimmäisiin vuosisatoihin. Antiikin raamatunselittäjät käyttivät yleisesti muun muassa metodia, joka rabbiinisessa kirjallisuudessa tunnetaan nimellä gezera shava. Raamatussa kahdessa tai useammassa kohtaa esiintyviä samoja sanoja ja ilmauksia verrattiin tällöin toisiinsa ja pyrittiin siten saamaan valaistusta epäselvinä pidettyihin tekstinkohtiin. Heprealle, etenkin sen vokalisoimattomassa muodossa, on tyypillistä homonyymisyys. Samannäköiset sanat voivat eri yhteyksissä tarkoittaa eri asioita. Varhaiset eksegeetit päätyivät usein tästä ilmiöstä nouseviin, keskenään vaihtoehtoisiin tulkintoihin. Toisaalta he saattoivat myös tarvittaessa selittää tekstinkohtaa toisella tekstinkohdalla ainoastaan näiden sisällöllisenkin yhtäläisyyden perusteella. Tässä väitöstutkimuksessa tarkastellaan näitä varhaisia, meille nimettömiksi jääneitä raamatunselittäjiä ja heidän tulkintojaan käyttämällä tutkimuksen lähtökohtana Malakian kirjaa. Malakiaa, joka on peräisin noin vuodelta 475 ennen ajanlaskumme alkua, voidaan pitää yhtenä tärkeimmistä ja varhaisimmista teksteistä, joissa traditioita yhdistellään ja kerrotaan uudelleen edellä mainittuihin perusajatuksiin nojaten ja niihin pohjautuvia menetelmiä käyttäen. Toisaalta Malakian kirjaa on myös tulkittu samojen periaatteiden mukaisesti jo sen myöhemmältä ajalta peräisin olevissa loppujakeissa, ja sittemmin muussa varhaisessa juutalaisessa kirjallisuudessa sekä Uudessa testamentissa. Väitöstutkimuksessa tarkastellaan erityisesti niitä viittä henkilöä, jotka mainitaan Malakian kirjassa: Jaakobia, Esauta, Leeviä, Moosesta ja Eliaa. Kirjoittaja tutkii, miten heidän hahmojaan on käytetty Malakian kirjassa, millaisiin heitä koskeviin traditioihin tämä käyttötapa perustuu, ja missä määrin Malakian kirjan vaikutus on havaittavissa myöhemmässä näihin henkilöihin liitetyssä perinteessä.

Entry Modes for Finnish Firms into the Zambian Renewable Energy Industry

The renewable energy industry in Zambia is poised for growth and offers many possibilities for Finnish firms willing to enter the market. The Zambian government’s deliberate policy measures aim at attracting foreign direct investment (FDI) into this sector. This study rationalises that this could be the pull factor for Finnish firms. The thesis gives an overview of the industry and investigates an appropriate mode of entry, basing its arguments on the comparison analysis of the two economies with the use of the world forum’s stages of economic development as a framework. The theoretical part of the study examines internationalisation theories, entry mode choice and factors influencing the choice. The multiple case study approach is implored, analysing four case companies from Finland with the use of extant literature on internationalisation relevant to the study. The research design involves the use of documentation, secondary data, interviews and observation. The results of the case analyses show that the Finnish firm’s most preferred entry mode initially is exporting because it is considered to be less risky. Additionally, the findings also reveal that the selection of a suitable mode of entry is dependent on the firms’ size, orientation and international experience and could therefore be considered to be subjective. Paramount is the act of gaining market knowledge. The study shows that only hydro-electrical, solar energies and biomass are by far the most used and known forms of renewable energy in Zambia, while other alternative sources still remain un-exploited thus highlighting a growth potential. However, policy formulation and the regulatory framework in the renewable energy sector were found to be wanting.

Defining the keyhole modes – the effects on the weld geometry and the molten pool behaviour in high power laser welding of stainless steels

Keyhole welding, meaning that the laser beam forms a vapour cavity inside the steel, is one of the two types of laser welding processes and currently it is used in few industrial applications. Modern high power solid state lasers are becoming more used generally, but not all process fundamentals and phenomena of the process are well known and understanding of these helps to improve quality of final products. This study concentrates on the process fundamentals and the behaviour of the keyhole welding process by the means of real time high speed x-ray videography. One of the problem areas in laser welding has been mixing of the filler wire into the weld; the phenomena are explained and also one possible solution for this problem is presented in this study. The argument of this thesis is that the keyhole laser welding process has three keyhole modes that behave differently. These modes are trap, cylinder and kaleidoscope. Two of these have sub-modes, in which the keyhole behaves similarly but the molten pool changes behaviour and geometry of the resulting weld is different. X-ray videography was used to visualize the actual keyhole side view profile during the welding process. Several methods were applied to analyse and compile high speed x-ray video data to achieve a clearer image of the keyhole side view. Averaging was used to measure the keyhole side view outline, which was used to reconstruct a 3D-model of the actual keyhole. This 3D-model was taken as basis for calculation of the vapour volume inside of the keyhole for each laser parameter combination and joint geometry. Four different joint geometries were tested, partial penetration bead on plate and I-butt joint and full penetration bead on plate and I-butt joint. The comparison was performed with selected pairs and also compared all combinations together.

Entry Modes of Finnish Food Enterprises in Chinese Market

China’s phenomenal economic growth and social development have brought along interesting opportunities for Finnish companies. One intriguing sector offering significant growth potential is the food industry. Due to the local food safety issues, rising disposable income level and changing consumer habits, the demand for foreign food is increasing. Finnish food companies have much to offer in terms of high quality, food safety in production, technological development and innovation. The purpose of this study is to examine how the Finnish food enterprises choose their entry modes in the Chinese market. This study increases understanding of entry modes the Finnish companies can use to successfully enter the unpredictable market of China in the food industry context. The study examines the industry specific challenges and the possible solutions to them. Qualitative research is selected as research methodology for this study because the intention is to understand the reasons behind the Finnish food enterprises’ entry mode choices in the Chinese market. The study is conducted as a qualitative case analysis. Six Finnish case companies operating in the food industry were interviewed. The results of the research indicate that most of the food industry companies use exporting as their entry mode to China; only one case company used an investment mode. This study illustrates the significance of the factors related to company’s background, mode concerns and Chinese market influences in the entry mode choice.

Failure modes of passive decay heat removing safety systems of modern nuclear power plants

The purpose of this master’s thesis is to gain an understanding of passive safety systems’ role in modern nuclear reactors projects and to research the failure modes of passive decay heat removal safety systems which use phenomenon of natural circulation. Another purpose is to identify the main physical principles and phenomena which are used to establish passive safety tools in nuclear power plants. The work describes passive decay heat removal systems used in AES-2006 project and focuses on the behavior of SPOT PG system. The descriptions of the main large-scale research facilities of the passive safety systems of the AES-2006 power plant are also included. The work contains the calculations of the SPOT PG system, which was modeled with thermal-hydraulic system code TRACE. The dimensions of the calculation model are set according to the dimensions of the real SPOT PG system. In these calculations three parameters are investigated as a function of decay heat power: the pressure of the system, the natural circulation mass flow rate around the closed loop, and the level of liquid in the downcomer. The purpose of the calculations is to test the ability of the SPOT PG system to remove the decay heat from the primary side of the nuclear reactor in case of failure of one, two, or three loops out of four. The calculations show that three loops of the SPOT PG system have adequate capacity to provide the necessary level of safety. In conclusion, the work supports the view that passive systems could be widely spread in modern nuclear projects.