The influence of nitrogen and oxygen additions on the thermal characteristics of aluminium-based thin films

The ternary aluminium oxynitride (AlNxOy) system offers the possibility to obtain a wide range of properties by tailoring the ratio between pure Al, AlNx and AlOy and therefore opening a significant number of possible applications. In this work the thermal behaviour of AlNxOy thin films was analysed by modulated infrared radiometry (MIRR), taking as reference the binary AlOy and AlNx systems. MIRR is a non-contact and non-destructive thermal wave measurement technique based on the excitation, propagation and detection of temperature oscillations of very small amplitudes. The intended change of the partial pressure of the reactive gas (N2 and/or O2) influenced the target condition and hence the deposition characteristics which, altogether, affected the composition and microstructure of the films. Based on the MIRR measurements and their qualitative and quantitative interpretation, some correlations between the thermal transport properties of the films and their chemical/physical properties have been found. Furthermore, the potential of such technique applied in this oxynitride system, which present a wide range of different physical responses, is also discussed. The experimental results obtained are consistent with those reported in previous works and show a high potential to fulfil the demands needed for the possible applications of the systems studied. They are clearly indicative of an adequate thermal response if this particular thin film system is aimed to be applied in small sensor devices or in electrodes for biosignal acquisition, such as those for electroencephalography or electromyography as it is the case of the main research area that is being developed in the group.

Nitrogen Oxides Reduction Possibilities at Pulp Mill and Power Plant

Tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää typenoksidien vähennysmahdollisuudet Stora Enson Varkauden tehtaiden sellutehtaalla ja voimalaitoksella. Tutkimuksessa käsiteltiin tehdasalueen suurimpia typenoksidien päästölähteitä: soodakattilaa, meesauunia, kuorikattilaa, öljykattilaa ja muovi-alumiinijakeen kaasutuslaitosta. Tutkimuksessa selvitettiin typenoksidipäästöjen syntymekanismit ja erilaisiin polttotekniikoihin soveltuvat typenoksidien vähennystekniikat. Varkauden tehtaiden typenoksidien vuosipäästö vuonna 2001 oli 836 tonnia. Kansallinen lainsäädäntö, kansainväliset sopimukset sekä paras käytettävissä oleva tekniikka (BAT) huomioiden selvitettiin kuhunkin kohteeseen parhaiten soveltuvat ratkaisut. Tutkimuksen perusteella laadittiin toimenpideohjelma, joka määrittelee suositeltavan toteutusjärjestyksen typenoksidien vähennystoimenpiteille. Toimenpideohjelman tärkeimpinä kriteereinä pidettiin vuonna 2004 tulevan uuden ympäristöluvan arvioituja luparajoja sekä toimenpiteiden kustannustehokkuutta. Toteutusjärjestyksessä ensimmäiseksi valittiin koeajojakson järjestäminen ajon optimoimiseksi kiertopetikattilalla ja toiseksi meesauunin ajon optimointi jatkuvatoimisen NOx-analysaattorin avulla. Seuraaviksi toimenpiteiksi ehdotettiin vertikaali-ilmajärjestelmän käyttöönottoa soodakattilalla sekä SNCR-järjestelmän asennusta kuorikattilalle. Saavutettava NOx-vähennys tulisi olemaan 10 – 45 % ja hinta 30 – 3573 EUR vähennettyä NOx-tonnia kohti. Tutkimuksen osana Ilmatieteen laitoksella teetetyn typenoksidien leviämisselvityksen mukaan Stora Enson tehtaiden NOx-päästöjen vaikutus Varkauden ilmanlaatuun on hyvin pieni. Suurin osa NOx-päästöistä aiheutuu liikenteestä.