Research and development of III-V semiconductor surfaces for improved device interfaces

This thesis is devoted to understanding and improving technologically important III-V compound semiconductor (e.g. GaAs, InAs, and InSb) surfaces and interfaces for devices. The surfaces and interfaces of crystalline III-V materials have a crucial role in the operation of field-effect-transistors (FET) and highefficiency solar-cells, for instance. However, the surfaces are also the most defective part of the semiconductor material and it is essential to decrease the amount of harmful surface or interface defects for the next-generation III-V semiconductor device applications. Any improvement in the crystal ordering at the semiconductor surface reduces the amount of defects and increases the material homogeneity. This is becoming more and more important when the semiconductor device structures decrease to atomic-scale dimensions. Toward that target, the effects of different adsorbates (i.e., Sn, In, and O) on the III-V surface structures and properties have been investigated in this work. Furthermore, novel thin-films have been synthesized, which show beneficial properties regarding the passivation of the reactive III-V surfaces. The work comprises ultra-high-vacuum (UHV) environment for the controlled fabrication of atomically ordered III-V(100) surfaces. The surface sensitive experimental methods [low energy electron diffraction (LEED), scanning tunneling microscopy/spectroscopy (STM/STS), and synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SRPES)] and computational density-functionaltheory (DFT) calculations are utilized for elucidating the atomic and electronic properties of the crucial III-V surfaces. The basic research results are also transferred to actual device tests by fabricating metal-oxide-semiconductor capacitors and utilizing the interface sensitive measurement techniques [capacitance voltage (CV) profiling, and photoluminescence (PL) spectroscopy] for the characterization. This part of the thesis includes the instrumentation of home-made UHV-compatible atomic-layer-deposition (ALD) reactor for growing good quality insulator layers. The results of this thesis elucidate the atomic structures of technologically promising Sn- and In-stabilized III-V compound semiconductor surfaces. It is shown that the Sn adsorbate induces an atomic structure with (1×2)/(1×4) surface symmetry which is characterized by Sn-group III dimers. Furthermore, the stability of peculiar ζa structure is demonstrated for the GaAs(100)-In surface. The beneficial effects of these surface structures regarding the crucial III-V oxide interface are demonstrated. Namely, it is found that it is possible to passivate the III-V surface by a careful atomic-scale engineering of the III-V surface prior to the gate-dielectric deposition. The thin (1×2)/(1×4)-Sn layer is found to catalyze the removal of harmful amorphous III-V oxides. Also, novel crystalline III-V-oxide structures are synthesized and it is shown that these structures improve the device characteristics. The finding of crystalline oxide structures is exploited by solving the atomic structure of InSb(100)(1×2) and elucidating the electronic structure of oxidized InSb(100) for the first time.

Analysis of Automotive Cybersecurity - Attack surfaces and users’ privacy concerns

Modern automobiles are no longer just mechanical tools. The electronics and computing services they are shipping with are making them not less than a computer. They are massive kinetic devices with sophisticated computing power. Most of the modern vehicles are made with the added connectivity in mind which may be vulnerable to outside attack. Researchers have shown that it is possible to infiltrate into a vehicle’s internal system remotely and control the physical entities such as steering and brakes. It is quite possible to experience such attacks on a moving vehicle and unable to use the controls. These massive connected computers can be life threatening as they are related to everyday lifestyle. First part of this research studied the attack surfaces in the automotive cybersecurity domain. It also illustrated the attack methods and capabilities of the damages. Online survey has been deployed as data collection tool to learn about the consumers’ usage of such vulnerable automotive services. The second part of the research portrayed the consumers’ privacy in automotive world. It has been found that almost hundred percent of modern vehicles has the capabilities to send vehicle diagnostic data as well as user generated data to their manufacturers, and almost thirty five percent automotive companies are collecting them already. Internet privacy has been studies before in many related domain but no privacy scale were matched for automotive consumers. It created the research gap and motivation for this thesis. A study has been performed to use well established consumers privacy scale – IUIPC to match with the automotive consumers’ privacy situation. Hypotheses were developed based on the IUIPC model for internet consumers’ privacy and they were studied by the finding from the data collection methods. Based on the key findings of the research, all the hypotheses were accepted and hence it is found that automotive consumers’ privacy did follow the IUIPC model under certain conditions. It is also found that a majority of automotive consumers use the services and devices that are vulnerable and prone to cyber-attacks. It is also established that there is a market for automotive cybersecurity services and consumers are willing to pay certain fees to avail that.

Analysis of Automotive Cybersecurity - Attack surfaces and users’ privacy concerns

Modern automobiles are no longer just mechanical tools. The electronics and computing services they are shipping with are making them not less than a computer. They are massive kinetic devices with sophisticated computing power. Most of the modern vehicles are made with the added connectivity in mind which may be vulnerable to outside attack. Researchers have shown that it is possible to infiltrate into a vehicle’s internal system remotely and control the physical entities such as steering and brakes. It is quite possible to experience such attacks on a moving vehicle and unable to use the controls. These massive connected computers can be life threatening as they are related to everyday lifestyle. First part of this research studied the attack surfaces in the automotive cybersecurity domain. It also illustrated the attack methods and capabilities of the damages. Online survey has been deployed as data collection tool to learn about the consumers’ usage of such vulnerable automotive services. The second part of the research portrayed the consumers’ privacy in automotive world. It has been found that almost hundred percent of modern vehicles has the capabilities to send vehicle diagnostic data as well as user generated data to their manufacturers, and almost thirty five percent automotive companies are collecting them already. Internet privacy has been studies before in many related domain but no privacy scale were matched for automotive consumers. It created the research gap and motivation for this thesis. A study has been performed to use well established consumers privacy scale – IUIPC to match with the automotive consumers’ privacy situation. Hypotheses were developed based on the IUIPC model for internet consumers’ privacy and they were studied by the finding from the data collection methods. Based on the key findings of the research, all the hypotheses were accepted and hence it is found that automotive consumers’ privacy did follow the IUIPC model under certain conditions. It is also found that a majority of automotive consumers use the services and devices that are vulnerable and prone to cyber-attacks. It is also established that there is a market for automotive cybersecurity services and consumers are willing to pay certain fees to avail that.

0 AND 02 ADSORPTION ON Ag/Cu[100]

In this work the adsorption mechanisms of atomic and molecular oxygen on Cu(100) surface are studied using ab initio simulation methods. Through the atomistic scale under-standing of the elementary oxidation processes we can further understand the large-scale oxidation. Copper is a material widely used in industry which makes it an interesting subject, and also understanding the oxidation of copper helps us understand the oxidation mechanism of other metals. First we have a look on some theory on surface alloys in general and behaviour of Ag on Cu(100) surface. After that the physical background there is behind the methods of density functional calculations are discussed, and some methods, namely potential energy surfaces and molecular dynamics, are introduced. Then there is a brief look on the numerical details used in the calculations, and after that, the results of the simulations are exhibited.

Process Interfaces in an After Sales Organization

Työn tavoitteena oli selvittää Larox Oy:n, Lappeenranta, palveluorganisaation prosessit ja prosessien väliset rajapinnat. Prosesseja ja prosessien kehittämistä ja innovointia tarkasteltiin ensin kirjallisuuden perusteella. Rajapintojen selkeää esittämistä varten kehitettiin yksinkertainen metodologia mind mapping -tekniikan pohjalta. Nykyisten prosessien tila ja rajapinnat analysoitiin ja dokumentoitiin haastattelemalla Larox Oy:n työntekijöitä ja asiakkaita sekä tutustumalla prosessikuvauksiin ja muihin olennaisiin dokumentteihin. Analyysin tulosten perusteella tunnistettiin suurimmat ongelmakohdat rajapinnoissa ja pohdittiin mahdollisia ratkaisuja niihin. Pieniä prosessinkehitysaloitteita kehitettiin yhteistyössä Larox Oy:n työntekijöiden kanssa. Työn lopussa on pohdittu mahdollisia tulevaisuuden malleja Larox Oy:n palveluorganisaation toimintamalleiksi.

Electrochemical Characterisation of Filter Media Properties and Their Exploitation in Enhanced Filtration

Streaming potential measurements for the surface charge characterisation of different filter media types and materials were used. The equipment was developed further so that measurements could be taken along the surfaces, and so that tubular membranes could also be measured. The streaming potential proved to be a very useful tool in the charge analysis of both clean and fouled filter media. Adsorption and fouling could be studied, as could flux, as functions of time. A module to determine the membrane potential was also constructed. The results collected from the experiments conducted with these devices were used in the study of the theory of streaming potential as an electrokinetic phenomenon. Several correction factors, which are derived to take into account the surface conductance and the electrokinetic flow in very narrow capillaries, were tested in practice. The surface materials were studied using FTIR and the results compared with those from the streaming potentials. FTIR analysis was also found to be a useful tool in the characterisation of filters, as well as in the fouling studies. Upon examination of the recorded spectra from different depths in a sample it was possible to determine the adsorption sites. The influence of an external electric field on the cross flow microflltration of a binary protein system was investigated using a membrane electroflltration apparatus. The results showed that a significant improvement could be achieved in membrane filtration by using the measured electrochemical properties to help adjust the process conditions.

Liquid transportation and distribution during (re)wetting : impact on coated papers in printing

In many industrial applications, such as the printing and coatings industry, wetting of porous materials by liquids includes not only imbibition and permeation into the bulk but also surface spreading and evaporation. By understanding these phenomena, valuable information can be obtained for improved process control, runnability and printability, in which liquid penetration and subsequent drying play important quality and economic roles. Knowledge of the position of the wetting front and the distribution/degree of pore filling within the structure is crucial in describing the transport phenomena involved. Although exemplifying paper as a porous medium in this work, the generalisation to dynamic liquid transfer onto a surface, including permeation and imbibition into porous media, is of importance to many industrial and naturally occurring environmental processes. This thesis explains the phenomena in the field of heatset web offset printing but the content and the analyses are applicable in many other printing methods and also other technologies where water/moisture monitoring is crucial in order to have a stable process and achieve high quality end products. The use of near-infrared technology to study the water and moisture response of porous pigmented structures is presented. The use of sensitive surface chemical and structural analysis, as well as the internal structure investigation of a porous structure, to inspect liquid wetting and distribution, complements the information obtained by spectroscopic techniques. Strong emphasis has been put on the scale of measurement, to filter irrelevant information and to understand the relationship between interactions involved. The near-infrared spectroscopic technique, presented here, samples directly the changes in signal absorbance and its variation in the process at multiple locations in a print production line. The in-line non-contact measurements are facilitated by using several diffuse reflectance probes, giving the absolute water/moisture content from a defined position in the dynamic process in real-time. The nearinfrared measurement data illustrate the changes in moisture content as the paper is passing through the printing nips and dryer, respectively, and the analysis of the mechanisms involved highlight the roles of the contacting surfaces and the relative liquid carrier properties of both non-image and printed image areas. The thesis includes laboratory studies on wetting of porous media in the form of coated paper and compressed pigment tablets by mono-, dual-, and multi-component liquids, and paper water/moisture content analysis in both offline and online conditions, thus also enabling direct sampling of temporal water/moisture profiles from multiple locations. One main focus in this thesis was to establish a measurement system which is able to monitor rapid changes in moisture content of paper. The study suggests that near-infrared diffuse reflectance spectroscopy can be used as a moisture sensitive system and to provide accurate online qualitative indicators, but, also, when accurately calibrated, can provide quantification of water/moisture levels, its distribution and dynamic liquid transfer. Due to the high sensitivity, samples can be measured with excellent reproducibility and good signal to noise ratio. Another focus of this thesis was on the evolution of the moisture content, i.e. changes in moisture content referred to (re)wetting, and liquid distribution during printing of coated paper. The study confirmed different wetting phases together with the factors affecting each phase both for a single droplet and a liquid film applied on a porous substrate. For a single droplet, initial capillary driven imbibition is followed by equilibrium pore filling and liquid retreat by evaporation. In the case of a liquid film applied on paper, the controlling factors defining the transportation were concluded to be the applied liquid volume in relation to surface roughness, capillarity and permeability of the coating giving the liquid uptake capacity. The printing trials confirmed moisture gradients in the printed sheet depending on process parameters such as speed, fountain solution dosage and drying conditions as well as the printed layout itself. Uneven moisture distribution in the printed sheet was identified to be one of the sources for waving appearance and the magnitude of waving was influenced by the drying conditions.

Bearing-spesific complications of total hip arthroplasty: characterization and treatment

Hip resurfacing arthroplasty (HRA) and large head metal-on-metal total arthroplasty (LDH MoM THA) gained popularity during the last decade. Adverse reaction to metal debris (ARMD) is a unique complication of metal bearings. ARMD is a complex reaction caused by metal debris from metal-on- metal bearing surfaces and from trunnion corrosion of modular junctions. We analyzed survivorship of 8059 LDH MoM THAs based on data of the Finnish Arthroplasty Register. We found relatively high short-term survivorship for some LDH MoM THAs, but there were remarkable differences between the devices studied. After some alarming reports of failing MoM THAs, we studied the first 80 patients who had received a ReCap-M2a-Magnum implant at our institution and evaluated the prevalence of ARMD. We found a high prevalence of pseudotumors, and, because of this, we discontinued the use of MoM bearings and followed up all patients with a MoM THA. Bone loss due infection, osteolysis or fracture poses a great challenge for reconstructive and fracture surgery. Onlay allografting for both revision and fracture surgery provides mechanical stability and increases bone stock. Bone loss and implant stability must be assessed preoperatively and adequately classified; this provides guidelines for the operative treatment of periprosthetic fractures and revision THA. In our studies on structural allografts union rates were high, although the rates of infections and dislocations were marked. In summary, early results of the use of LDH MoM devices were encouraging. However, the survival of the LDH MoMs varied. The prevalence of adverse reaction to metal debris was high after application of the ReCap-Magnum THA. New implants should be introduced carefully and under close surveillance by University clinics and arthroplasty registers.

The Design and Implementation of a SD Card File System

SD card (Secure Digital Memory Card) is widely used in portable storage medium. Currently, latest researches on SD card, are mainly SD card controller based on FPGA (Field Programmable Gate Array). Most of them are relying on API interface (Application Programming Interface), AHB bus (Advanced High performance Bus), etc. They are dedicated to the realization of ultra high speed communication between SD card and upper systems. Studies about SD card controller, really play a vital role in the field of high speed cameras and other sub-areas of expertise. This design of FPGA-based file systems and SD2.0 IP (Intellectual Property core) does not only exhibit a nice transmission rate, but also achieve the systematic management of files, while retaining a strong portability and practicality. The file system design and implementation on a SD card covers the main three IP innovation points. First, the combination and integration of file system and SD card controller, makes the overall system highly integrated and practical. The popular SD2.0 protocol is implemented for communication channels. Pure digital logic design based on VHDL (Very-High-Speed Integrated Circuit Hardware Description Language), integrates the SD card controller in hardware layer and the FAT32 file system for the entire system. Secondly, the document management system mechanism makes document processing more convenient and easy. Especially for small files in batch processing, it can ease the pressure of upper system to frequently access and process them, thereby enhancing the overall efficiency of systems. Finally, digital design ensures the superior performance. For transmission security, CRC (Cyclic Redundancy Check) algorithm is for data transmission protection. Design of each module is platform-independent of macro cells, and keeps a better portability. Custom integrated instructions and interfaces may facilitate easily to use. Finally, the actual test went through multi-platform method, Xilinx and Altera FPGA developing platforms. The timing simulation and debugging of each module was covered. Finally, Test results show that the designed FPGA-based file system IP on SD card can support SD card, TF card and Micro SD with 2.0 protocols, and the successful implementation of systematic management for stored files, and supports SD bus mode. Data read and write rates in Kingston class10 card is approximately 24.27MB/s and 16.94MB/s.

Suunnitelma Ethernet-pohjaisen TCP/IP-verkon toteuttamiseksi prosessitietoliikenteen tarpeisiin Helsingin Energiassa

Prosessitietoliikenneverkko toimii mm. energian tuotannon, siirron ja jakelun käytönvalvontajärjestelmien tiedonsiirron alustana. Tietoliikenneverkkojen rooli osana yrityksen operatiivisia prosesseja kasvaa järjestelmäuusintojen myötä ja järjestelmien tehokas hyödyntäminen vaatii luotettavat sekä nopeat tietoverkot. Uusittavien järjestelmien tietoliikenneratkaisut perustuvat pääsääntöisesti Ethernetpohjaiseen TCP/IP-verkkotekniikkaan. Tällä hetkellä prosessijärjestelmien tiedonsiirtoyhteydet kenttälaitteiden ja valvomojärjestelmien välillä on pääsääntöisesti toteutettu PCM-siirtojärjestelmällä tai kiinteän yhteyden modeemeilla. Käytössä oleva PCM-tekniikka on elinkaarensa loppupuolella ja tiedonsiirtonopeudet sekä liityntärajapinnat eivät täytä nykyaikaisten prosessijärjestelmien tiedonsiirto¬vaatimuksia. Työssä käytiin läpikeskeisimmät Ethernet-tekniikkaan ja TCP/IP-protokollaperheeseen liittyvät standardit ja verkon aktiivilaitteet. Vaatimusmäärittelyissä selvitettiin Helsingin Energian eri liiketoimintayksiköiden tarpeita sekä energia-alan lainsäädännön vaatimuksia prosessitietoliikenneverkolle. Tarpeiden ja vaatimusten pohjalta verrattiin kolmea eri vaihtoehtoista verkkotekniikkaa: kytkintekniikkaa, reititintekniikkaa ja MPLS-tekniikkaa. Vertailun perusteella valitulla verkkotekniikalla tehtiin suunnitelma avoimesta, valmistajasta riippumattomasta standardeihin perustuvasta yritystason Ethernet-pohjaisesta TCP/IP prosessiverkkoratkaisusta. Johtopäätöksissä pohditaan valitun ratkaisun käytettävyyttä, tietoturvaa sekä toimenpiteitä niiden kehittämiseksi.

Polttoaineen reaktiivisuuden määrittäminen kiertoleijupoltossa

Kehitettäessä leijupolttotekniikkaa entistä ympäristöystävällisemmäksi ja tehokkaammaksi tarvitaan lisää tietoa polttoaineen käyttäytymisestä tulipesässä. Polttoaineen palamisprofiili ja reaktiivisuus vaikuttavat oleellisesti esimerkiksi voimalaitoskattilan lämmönsiirtopintojen sijoitteluun ja suunnitteluun sekä ohjausjärjestelmän toteutukseen. Varsinkin monipolttoainekattiloilla ohjausjärjestelmän toimivuus joutuu koetukselle esimerkiksi kuormanmuutostilanteissa ja äkillisissä polttoaineen syöttöhäiriöissä. Tässä työssä on aluksi tutustuttu kiertoleijupolton ilmiöihin ja niiden matemaattiseen mallintamiseen. Lisäksi esitetään katsaus eri prosessiolosuhteiden vaikutuksesta palamiseen kiertoleijuolosuhteissa. Työn tutkimusosassa kehitettiin menetelmä polttoaineen reaktiivisuuden määrittämiseksi kiertoleijupoltossa. Kehitetty menetelmä koostuu koesarjasta ja matemaattisesta simulointimallista. Koetoiminta suoritettiin VTT Energian laboratoriokokoluokan kiertoleijukoelaitteella. Koesarja polttoaineen reaktiivisuuden määrittämiseksi sisältää eri kaasukomponenttien profiilimittauksia ja dynaamisia muutoskokeita. Menetelmän avulla voidaan tutkia eri polttoaineiden reaktiivisuuksia sekä polttoaineen reaktiivisuuden ja tietyn prosessiolosuhteen välistä riippuvuutta. Suorittamalla koeajomatriisin mukaiset kokeet tietyissä prosessiolosuhteissa voidaan polttoaineen reaktiivisuus selvittää koetulosten ja simulointimallin perusteella.

Voimalaitoskattilan pyörivän regeneratiivisen ilman esilämmittimen suorituskyky ja mitoitus

Diplomityön tarkoituksena oli kehittää laskentaohjelma pyörivälle regeneratiiviselle lämmönsiirtimelle. Työ tehtiin Foster Wheeler Energia Oy:n Varkauden toimipisteessä. Työn ensimmäisessä osuudessa tutkittiin kirjallisuuden avulla regeneraattoreihin liittyvää teoriaa. Tämä osuus sisältää regeneratiivisen lämmönsiirron perusteita, regeneraattoreiden luokittelua, sektorijakoja, vuotoja, lämpöpintojen geometriaa ja likaantumista. Soveltavassa osassa tehtiin laskentaohjelma, jonka avulla voidaan laskea pyörivän regeneraattorin mitoitus- ja suorituskykylaskuja. Lisäksi ohjelman avulla voidaan laskea regeneraattorin lämpötilaprofiili.

Tuotealustapohjaisen suunnittelun vaikutukset risteilijän suunnitteluaikatauluihin

Tuotealustapohjaisella suunnittelulla pyritään hyödyntämään jo kertaalleen hyväksi todettuja kokonaisuuksia ja moduuleja, joiden avulla voidaan nopeasti suunnitella uusia tuotteita. Tarkoituksena on suunnitella asiakkaan näkökulmasta monia erilaisia tuotteita jopa sarjatuotannon kustannustehokkuudella. Tutkimuksessa esitetään risteilijän tuotealustapohjainen suunnitteluprosessi. Lisäksi työn tavoitteena on tutkia uuden suunnitteluprosessin vaikutukset risteilijän suunnitteluaikatauluihin. Tutkimuksessa haastateltiin Turun telakan suunnitteluosaston ja kehitysosaston johtajia. Haastatteluilla selvitettiin nykyisen suunnitteluprosessin haasteita, joiden nähtiin erityisesti viivästyttävät suunnitteluaikatauluja. Keskeisiä haasteita ovat suunnitteluresurssien ylikuormitus ja suunnittelulaadun huonontuminen. Lisäksi kartoitettiin tavoitteet risteilijän tuotealustaratkaisulle ja suunnitteluaikataululle. Haastattelukierroksen pohjalta ja teoriaa soveltaen analysoitiin risteilijän modulaariseen tuotealustaan perustuva suunnitteluprosessi. Tätä suunnitteluprosessia tutkittiin edelleen case-tutkimuksessa jääasemien osalta, jossa haastateltiin kyseisten alueiden suunnittelijoita. Lisäksi case-tutkimuksessa verrattiin jääaseman ja baaripentterin perussuunnittelun vaiheita toisiinsa. Näistä saatuja tutkimustuloksia verrattiin hyttialueen vakioidun perussuunnitteluohjeen vaikutuksiin suunnitteluprosessissa. Onnistunut tuotealustapohjainen suunnittelu vaatii sitoutumista jokaisella organisaation tasolla, jotta tuotealustassa olevien vakioituja moduuleja myös käytettäisiin. Modulaarisesta toiminnasta siirtyminen tuotealustapohjaiseen suunnitteluun vaatii vakioituja moduuleja ja vakioituja rajapintoja risteilijässä. Case-tutkimuksessa ja johtopäätöksissä on todettu uuden suunnitteluprosessin lyhentävän ja tuovan kustannussäästöjä tuotteen valmistusprosessissa.

Leimuhitsauksen kokonaisvaltainen laadunhallinta päättymättömässä valssauksessa

Leimuhitsauksen laadunhallinnassa tärkeää on prosessimainen toiminta ja toimintojen kokonaisvaltaisuuden hahmottaminen. Leimuhitsauksen ollessa osana päättymätöntä valssausta hitsauksen laadunhallinta voidaan jakaa kolmeen päävaiheeseen: ennen hitsausta, hitsauksen aikana ja hitsauksen jälkeen vaikuttaviin laaduntuottotekijöihin. Leimuhitsauksen laaduntuottotekijöiden määritys ja jaottelu kaavioiksi on toteutettu tässä työssä. Leimuhitsin tekniseen laatuun vaikuttavat monet ilmiöt ja parametrit hitsauksen aikana. Tärkeimpiä hitsausparametreista ovat hitsausjännite, alustan liikenopeus, tyssäysmatka sekä leimutusaika. Väärät hitsausolosuhteet tai hitsausparametrit aiheuttavat erilaisia mekaanisia ja metallurgisia vikoja leimuhitsiin. Eräs metallurginen vikatyyppi ovat oksidisulkeumat hitsialueella. Nämä hapettuneet alueet voivat johtaa juurensa erilaisista syistä ja esimerkiksi leimutusajan ja epätasaisen liitospinnan yhteyttä sulkeumien syntyyn on epäilty. Pidennetyillä leimutusajoilla tehtyjen hitsauskokeiden ja hitsien rikkovien aineenkoetuskokeiden tuloksena todettiin tässä tutkittujen koehitsien oksidisulkeumien syntyvän hapettumalla leimutuksen aikana tai juuri hetkellä ennen tyssäystä, minkä lisäksi kosteat olosuhteet hitsausatmosfäärin ympärillä heikentävät lopputuloksen laatua. Leimutusajalla on tärkein osa leimutettavia pintoja tasaavana tekijänä ja mitä epätasaisempi liitettävä pinta on, sitä pidemmän leimutusajan se tarvitsee.

Voimalaitoksen palamisilman esilämmittimen sisäpuolisen korroosion hallinta pinta-aktiivisten amiinien avulla

Useat voimalaitokset käyttävät hiiliteräksistä valmistettuja palamisilman esilämmittimiä, joissa höyrykattilan palamisilmaa lämmitetään matalapainehöyryllä. Joissakin tapauksissa esilämmittimet ovat kärsineet sisäpuolisen korroosion aiheuttamista putkirikoista. Tämän työn tavoitteena oli selvittää korroosiovaurioiden aiheuttajat ja tarkastella eri keinoja uusien korroosiovaurioiden ehkäisemiseksi. Keskeisimpänä uusien vaurioiden ehkäisykeinona tarkastellaan pinta-aktiivisia amiineja sisältäviä höyrykattilan jälkiannostelukemikaaliseoksia, joista tarkemman tarkastelun kohteena on kaupallinen Helamin 90 H Turb- kemikaaliseos. Pääasialliseksi korroosion aiheuttajaksi on usein epäilty höyryn sisältämää hiilidioksidia. Uusimpien näkemysten mukaan orgaaniset hapot, pääasiassa etikka- ja muurahaishappo ovat kuitenkin hiilidioksidia voimakkaampia korroosion aiheuttajia ilmanesilämmittimissä. Orgaaniset hapot väkevöityvät höyryn lauhtumisen alkaessa muodostuviin lauhdepisaroihin ja alentavat pH-tasoa radikaalisti. pH-tason aleneminen nopeuttaa metallipintoja suojaavan magnetiitin liukenemista ja vaikeuttaa myös sen uusiutumista. Orgaanisia happoja ja hiilidioksidia muodostuu orgaanisten aineiden osittaisessa hajoamisessa höyrykattilan vesi-höyrypiirissä. Pääasialliset orgaanisten aineiden lähteet ovat lisäveden mukana kattilaan kulkeutuva luonnon orgaaninen aines ja käytetyt orgaaniset jälkiannostelukemikaalit. Orgaanisten aineiden kuormaa voidaan pienentää parantamalla lisäveden valmistusprosessin orgaanisten aineiden erotustehokkuutta esimerkiksi käänteisosmoosilla. Mikäli lisäveden laadun parantaminen ei ole järkevästi toteutettavissa, voidaan orgaanisten jälkiannostelukemikaalien oikeanlaisella käytöllä neutraloida orgaanisten happojen vaikutus ilmanesilämmittimissä. Tehokkaimmaksi korroosion hillitsijäksi suoritettujen mittausten perusteella osoittautuivat kemikaaliseokset, jotka sisältävät alkaloivien amiinien lisäksi kalvoa muodostavaa pinta-aktiivista amiinia.