Electrical pump & probe and injected carrier losses quantification in Er doped Si slot waveguides

Electrically driven Er3+ doped Si slot waveguides emitting at 1530 nm are demonstrated. Two different Er3+ doped active layers were fabricated in the slot region: a pure SiO2 and a Si-rich oxide. Pulsed polarization driving of the waveguides was used to characterize the time response of the electroluminescence (EL) and of the signal probe transmission in 1 mm long waveguides. Injected carrier absorption losses modulate the EL signal and, since the carrier lifetime is much smaller than that of Er3+ ions, a sharp EL peak was observed when the polarization was switched off. A time-resolved electrical pump & probe measurement in combination with lock-in amplifier techniques allowed to quantify the injected carrier absorption losses. We found an extinction ratio of 6 dB, passive propagation losses of about 4 dB/mm, and a spectral bandwidth > 25 nm at an effective d.c. power consumption of 120 μW. All these performances suggest the usage of these devices as electro-optical modulators.

Tandem-MAG-hitsauksen soveltuvuus isojen levylakanoiden valmistamiseen

Diplomityön tavoitteena oli selvittää tandem-MAG-hitsausmenetelmän soveltuvuus isojen levylakanoiden valmistamiseen. Päätavoitteena oli selvittää suurimmat saavutettavat hitsausnopeudet sekä railonvalmistukselle asetettavat vaatimukset kahdella laivanrakennusteräksellä. Tutkimuksessa käytettiin omia hitsauskokeita ja liitokset testattiin luokitusseurojen vaatimusten mukaisesti. Selvitettiin myös syntyvät hitsausmuodonmuutokset sekä edut ja rajoitukset verrattuna laserhitsaukseen. Lisäksi laadittiin ei-synergiselle pulssihitsauslaitteistolle suuntaa-antava synergiakäyrä tätä sovellusta varten hitsauskokeiden perusteella. Tandem-MAG-hitsaus osoittautui erittäin kilpailukykyiseksi hitsausmenetelmäksi sovelluksessa. Magneettisen puhalluksen havaittiin olevan merkittävä häiriötekijä tällä menetelmällä hitsattaessa.

Mittausmenetelmien kehittaminen kuplakolonnille

Kuplakolonnireaktoreiden CFD-mallinnus on talla hetkella voimakkaasti kehittyva tutkimusalue. Kaksifaasivirtauksen luotettava simulointi ja mallintaminen on haastavaa kuplakolonnireaktorissa tapahtuvien ilmioiden monimutkaisuuden vuoksi. Reaktorin kayttaytymiseen vaikuttavat tekijat, kuten kolonnin hydrodynamiikka ja aineensiirto, tulee tuntea hyvin ennen mallien tekoa. Tassa tyossa on kokeellisesti tutkittu erilaisten mittausmenetelmien soveltuvuutta kuplakolonnin hydrodynamiikan tutkimiseen. Mittausmenetelmissa on keskitytty erityisesti CFD-mallien vaatimiin paikallisiin mittauksiin. Lisaksi tyossa on arvioitu mittausmenetelmien soveltuvuutta j a luotettavuutta CFD-mallien validointiin. Tyon kirjallisuusosassa on perehdytty kuplakolonnireaktorin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen ja siihen vaikuttaviin tekijoihin. Naita ovat mm. reaktorityypit, kaasun dispergointi, virtaustyypit ja -alueet, kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko ja kuplan nousunopeus. Mittauksia tehtiin kahdessa erikokoisessa kuplakolonnissa, joista pienemman halkaisija oli 0,078 m ja suuremman 0,182 m. Molempien kolonnien nestepinnan korkeus oli 4,62 m. Mittaukset tehtiin vesijohtovedella ja epaorgaanisella prosessiliuoksella. Hydrodynaamisista ominaisuuksista mitattiin kaasun tilavuusosuus, kaasukuplan koko seka kaasukuplan nousunopeus. Kaasun tilavuusosuusmittaukset tehtiin paaasiassa paine-eromittauksella ja joissakin tapauksissa pinnanmittausmenetelmalla. Kuplakoko- ja kuplan nousunopeusmittaukset tehtiin suumopeusvideokameralla ja laser Doppler-anemometrilla. Mittauksissa kaytettiin kahdeksaa erilaista kaasunjakolaitetta, joilla selvitettiin kaasunjakolaitteen ominaisuuksien vaikutusta kolonnin hydrodynamiikkaan. Tuloksista havaittiin, etta nestefaasin ominaisuuksilla oli suuri vaikutus kolonnin hydrodynaamiseen kayttaytymiseen. En kaasunjakolaitteilla vesijohtovedella mitatut hydrodynaamiset ominaisuudet eivat poikenneet paljoa toisistaan, kun taas prosessiliuoksella kaasunjakolaitteiden valille saatiin huomattavat erot. Mittausmenetelmista laser Doppler-anemometri ei kaytettavissa olleella optiikalla soveltunut kaasukuplien mittaamiseen. Kuplat olivat menetelmalle liian suuria. Suumopeusvideokamerallaja paine-eromittauksella paastiin hyviin tuloksiin.

Comparison of double-locus sequence typing (DLST) and multilocus sequence typing (MLST) for the investigation of Pseudomonas aeruginosa populations.

Reliable molecular typing methods are necessary to investigate the epidemiology of bacterial pathogens. Reference methods such as multilocus sequence typing (MLST) and pulsed-field gel electrophoresis (PFGE) are costly and time consuming. Here, we compared our newly developed double-locus sequence typing (DLST) method for Pseudomonas aeruginosa to MLST and PFGE on a collection of 281 isolates. DLST was as discriminatory as MLST and was able to recognize "high-risk" epidemic clones. Both methods were highly congruent. Not surprisingly, a higher discriminatory power was observed with PFGE. In conclusion, being a simple method (single-strand sequencing of only 2 loci), DLST is valuable as a first-line typing tool for epidemiological investigations of P. aeruginosa. Coupled to a more discriminant method like PFGE or whole genome sequencing, it might represent an efficient typing strategy to investigate or prevent outbreaks.

Lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuudet

Työssä tarkasteltiin lannoitetehtaan typenoksidipäästöjen hallintamahdollisuuksia Kemira GrowHow Oy:n Uudenkaupungin tehtailla. Työn tavoitteena oli lannoitetehtaalta muodostuvien typen oksidien syntymekanismien etsiminen. Lisäksi työssä etsittiin sellaisia keinoja, joilla typenoksidipäästöjä voitaisiin hallita. Tutkimusosassa tehtiin mittauksia kannettavalla FT-IR kaasuanalysaattorilla teoreettisen tarkastelun tueksi sekä prosessikohtaisten päästöjen selvittämiseksi. Prosessista tehtyjen mittausten lisäksi työssä on hyödynnetty lannoitetehtaan piippuun asennettua kiinteää FT-IR analysaattoria. Prosessikohtaiset mittaukset rajattiin lannoite 2-tehtaaseen. Mittauksia suoritettiin kuudesta prosessin pisteestä. Hallintamahdollisuuksien selvittämiseksi tehtiin tutkimuksia tietyillä raaka-aineiden syötöillä. Päästöjen prosessikohtaista arvioimista varten suoritettiin myös pitot-mittauksia kaasumäärien selvittämiseksi. Mittauksissa havaittiin, että typenoksidipäästöt riippuvat valmistettavasta lajikkeesta. Suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi osoittautuivat reaktorit, joiden osuus oli jopa 95 % typenoksidipäästöistä. Tärkein oli biotiittireaktori, jonka osuus typenoksidipäästöistä oli noin 60-90 %. Lajikkeilla, joilla ei käytetä biotiittireaktoria, osoittautui suurimmaksi typenoksidipäästöjen lähteeksi ammonointireaktorit. Hallintamahdollisuuksia pyrittiin etsimään reaktoreilta. Suurimmaksi typen oksidien hallintamahdollisuudeksi osoittautui ureafosfaatin syöttö liuotus- ja biotiittireaktoreille. Tutkimuksissa havaittiin myös laimean rikkihapon käyttämisen, väkevän sijasta, auttavan hallitsemaan typenoksidipäästöjä.

Kuulakekoreaktorin sähköntuotantokustannusten arviointi

Tässä työssä selvitettiin heliumjäähdytteisellä kuulakekoreaktorilla tuotetun sähkön hinnan muodostumista. Saatuja tuloksia vertailtiin hiilidioksidin erotuksen savukaasuista mahdollistavilla laitteilla varustettuihin hiili- ja maakaasuvoimalaitoksiin sekä kevytvesitekniikalla toteutettuun ydinvoimalaan. Työssä käytiin lyhyesti läpi kuulakekoreaktorin tekniikkaa ja mahdollisia sovelluskohteita, joissa voidaan käyttää hyväksi reaktorin jäähdytteen korkeaa lämpötilaa. Kuulakekoreaktorin kustannustietoja arvioitiin eri lähteissä esitettyjen lukujen perusteella. Ominaisinvestointikustannukseksi saatiin 1722 €/kWe. Sähköntuotannon polttoainekustannukseksi laskettiin 5,4 €/MWh ja käyttö- ja kunnossapito-kustannuksina käytettiin 7 €/MWh. Laitoksen sähköntuotantokustannusten laskenta suoritettiin annuiteettimenetelmällä käyttäen 5 % reaalikorkoa ja 40 vuoden taloudellista pitoaikaa sekä 90 % käyttökerrointa. Laskuissa käytettiin vuoden 2002 hintatasoa. Laskelmien perusteella kuulakekoreaktorin sähköntuotantokustannukseksi saatiin 25,1 €/MWh. Tämän todettiin olevan samalla tasolla kuin kevytvesireaktorilla tuotetun sähkön hinta. Hiilidioksidin erotuslaitteilla varustetun hiilivoimalaitoksen sähköntuotantokustannukseksi saatiin 44,0 €/MWh ja maakaasukombivoimalaitoksen 36,3 €/MWh.

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

BS-SEM evaluation of the tisular interactions between cortical bone and calcium-phosphate covered titanium implants

The improvement of the reliability of the contact between the osseous tissues and the implant materials has been tested by recovering the metallic implants with ceramic materials, usually calcium phosphates. In our study, the calcium phosphate recovering layers were deposited by means of a pulsed-laser deposition technique. Our aim was to to evaluate the tissue interactions established between cortical bone and titanium implants covered by five different layers, ranging from amorphous calcium phosphate to crystalline hydroxyapatite, obtained by altering the parameters of the laser ablation process. The surgical protocol of the study consisted in the simultaneous implantation of the five types of implants in both the tibial dyaphisis of three Beagle dogs, sacrificed respectively one, two and three months after the last surgical procedures. After the sacrifice, the samples were submitted to a scheduled procedure of embedding in plastic polymers without prior decalcification, in order to perform the ultrastructural studies: scanning microscopy with secondary and backscattered electrons (BS-SEM). Our observations show that both in terms of the calcified tissues appearing as a response to the presence of the different coatings and of time of recovering, the implants coated with crystalline calcium phosphate layers by laser ablation present a better result than the amorphous-calcium-phosphate-coated implants. Moreover, the constant presence of chondroid tissue, related with the mechanical induction by forces applied on the recovering area, strongly suggests that the mechanisms implied in osteointegration are related to endomembranous, rather than endochondral ossification processes

Hydrodynamics and Heat Transfer in an Airlift Reactor

Työn teoriaosassa esitetään kirjallisuudessa esiintyviä teoreettisia ja kokeellisia yhtälöitä nesteen nopeuden, kaasun tilavuusosuuden, painehäviön ja lämmönsiirron laskemiseksi. Lisäksi käsitellään airlift-reaktoreiden toimintaa, rakennetta ja teollisia sovelluksia, sekä sekoitusta ja geometrian vaikutusta airlift-reaktoreiden hydrodynaamisiin ominaisuuksiin. Kokeellisessa osassa kuvataan käytetty koelaitteisto ja mittausmenetelmät sekä esitetään saadut koetulokset. Koelaitteisto on viidellä nousuputkella varustettu ulkoisen kierron airlift-reaktori. Kokeellisessa osassa pyritään ratkaisemaan tällaisessa reaktorissa mahdollisesti esiintyviä ongelmia, kuten "slug flown" muodostuminen nousuputkissa sekä fluidien epätasainen jakautuminen nousuputkiin. Lisäksi tutkitaan erilaisten muuttujien, kuten kaasun tilavuusvirran, nesteen viskositeetin, suutinkoon ja nesteen jakoputken rakenteen, vaikutusta kaasun tilavuusosuuteen ja nesteen nopeuteen nousuputkissa. Nesteen nopeudet mitataan merkkiainemenetelmällä ja kaasun tilavuusosuudet manometrimenetelmällä. Lämmönsiirtoa tutkitaan mittaamalla lämpötilaeroja nousuputkissa NiCr-Ni –termoelementeillä. Mittaustulosten perusteella muokataan korrelaatiot kaasun tilavuusosuudelle ja nesteen tyhjäputkinopeudelle. Korrelaatioista lasketut tulokset sopivat kohtuullisen hyvin yhteen mitattujen tulosten kanssa. "Slug flown" ei todettu muodostuvan ongelmaksi 2.5 mPa s pienemmillä viskositeetin arvoilla 2 metriä pitkissä ja 19 mm halkaisijaltaan olevissa putkissa. Lisäksi todettiin, että kaasu- ja nestefaasien jakautumisongelmat voidaan ratkaista rakenteellisesti.

Histologic evaluation of thermal damage produced on soft tissues by CO2, Er,Cr:YSGG and diode lasers

Objective: The aim of this in vitro experimental study was to perform histological evaluation of the thermal effect produced on soft tissue irradiated with CO2, Er,Cr:YSGG or diode lasers. Study design: Porcine oral mucosa samples were irradiated with Er,Cr:YSGG laser at 1 W with and without water / air spray, at 2 W with and without water / air spray, and at 4 W with water / air spray, with CO2 laser at 1 W, 2 W, 10 W, 20 W continuous mode and 20 W pulsed mode and diode laser at 2W, 5W, and 10W pulsed mode. The thermal effect was evaluated measuring the width of damaged tissue adjacent to the incision, stained positively for hyalinized tissue with Hematoxylin-Eosin and Masson Trichrome stains. Besides, histological changes in the irradiated tissue were described using subjective grading scales. Results: The evaluated lasers developed a wide range of thermal damage with significant differences between groups. The samples with lowest thermal effect were those irradiated with Er,Cr:YSGG laser using water / air spray, followed by CO2 and diode lasers. Conclusions: Emission parameters of each laser system may influence the thermal damage inflicted on the soft tissue, however, the wave length of each laser determines the absorption rate characteristics of every tissue and the thermal effect

Sinkkirikasteen liuotusprosessin kineettinen mallinnus

Työssä on tehty kineettinen simulointimalli sinkkirikasteen liuotusprosessista. Prosessi on pieni osa Kokkolan sinkinvalmistusprosessia, jonka muita osia ovat: pasutus, neutraaliliuotus, konversio, liuospuhdistus ja elektrolyysi. Rikasteen liuotukseen tulee konversioprosessin liuos ja liuotuksesta lähtevä neste menee takaisin neutraaliliuotukseen. Saostunut jarosiitti läjitetään. Kokkolan liuotusprosessi koostuu liettoreaktorista ja kahdesta neljän liuotusreaktorin sarjasta. Liuotukseen syötetään paluuhappoa liettoreaktoriin ja liuotuspiirien ensimmäisiin liuotusreaktoreihin. Happea syötetään kaikkiin liuotusreaktoreihin. Prosessin mallintamiseen käytettiin Aspen Plus-simulointiohjelmaa, johon pystyttiin syöttämään kineettisiä yhtälöitä. Reaktionopeusyhtälöitä käytettiin raudan hapetuksen, sulfidien liuotuksen ja jarosiitiin saostumisen mallintamiseen, eli kaikkiin liuotusreaktoreissa tapahtuviin reaktioihin. Kineettiset yhtälöt etsittiin kirjallisuudesta. Liettoreaktori puolestaan mallinnettiin syöttämällä ohjelmaan reaktioyhtälöt ja antamalla niille etenemisasteet. Jarosiitin liukenemisesta työssä on tehty laboratoriokokeita, koska aiheesta ei kirjallisuudesta löytynyt kineettistä tietoa. Liuotuskokeissa käytetyn kiintoaineen kuitenkin todettiin sisältävän liikaa götiittiä, että tuloksista olisi voitu laskea kinetiikkaa jarosiitin liukenemiselle. Simulointimallilla laskettiin yksi tapaus vertailukohdaksi, johon malliin tehtyjä muutoksia verrattiin. Mallilla tutkittiin konversiosta tulevan jarosiitin määrän vaikutusta, reaktorikoon merkitystä ja rikasteen liuotuksen sekä jarosiitin saostuksen reaktionopeuksien muutoksen vaikutuksia. Käytetyillä kineettisillä yhtälöillä reaktioiden todettiin tarvitsevan vain ¾ käytetystä reaktiotilavuudesta, rikasteen liuotusnopeuden kohtalaisen pienellä hidastamisen todettiin vähentävän sinkin saantoa ja jarosiitin saostuksen reaktionopeuden kasvulla todettiin myös olevan negatiivinen vaikutus sinkin saantoon. Simulointimallissa käytettyjen reaktionopeusyhtälöiden varmentaminen kokeilla todettiin tarpeelliseksi, sillä jo kohtalaisen pienillä muutoksilla havaittiin olevan merkitystä prosessin toimivuuteen. Lisäksi todettiin jarosiitin liukenemisen huomioimisen olevan tarpeen.

Investigating ferromagnetism and charge order in Bi1-xSrxMnO3(x<0.3)ceramic oxides.

The possible coexistence of ferromagnetism and charge/orbital order in Bi3/4Sr1/4MnO3 has been investigated. The manganite Bi0.75Sr0.25MnO3, with commensurate charge balance, undergoes an electronic transition at TCO~600 K that produces a longrange modulation with double periodicity along a and c axis, and unusual anisotropic evolution of the lattice parameters. The previously proposed ferromagnetic properties of this new ordered phase were studied by magnetometry and diffraction techniques. In zero field the magnetic structure is globally antiferromagnetic, ruling out the apparition of spontaneous ferromagnetism. However, the application of magnetic fields produces a continuous progressive canting of the moments, inducing a ferromagnetic phase even for relatively small fields (H<<1 T). Application of pulsed high fields produces a remarkable and reversible spin polarization (under 30 T, the ferromagnetic moment is ~3 ¿B/Mn, without any sign of charge order melting). The coexistence of ferromagnetism and charge order at low and very-high fields is a remarkable property of this system.

Assessment of the role of LASER-Doppler in the treatment of port-wine stains in infants.

BACKGROUND: Port-wine stains (PWS) are malformations of capillaries in 0.3% of newborn children. The treatment of choice is by pulsed dye LASER (PDL), and requires several sessions. The efficacy of this treatment is at present evaluated on the basis of clinical inspection and of digital photographs taken throughout the treatment. LASER-Doppler imaging (LDI) is a noninvasive method of imaging the perfusion of the tissues by the microcirculatory system (capillaries). The aim of this paper is to demonstrate that LDI allows a quantitative, numerical evaluation of the efficacy of the PDL treatment of PWS. METHOD: The PDL sessions were organized according to the usual scheme, every other month, from September 1, 2012, to September 30, 2013. LDI imaging was performed at the start and at the conclusion of the PDL treatment, and simultaneously on healthy skin in order to obtain reference values. The results evidenced by LDI were analyzed according to the "Wilcoxon signed-rank" test before and after each session, and in the intervals between the three PDL treatment sessions. RESULTS: Our prospective study is based on 20 new children. On average, the vascularization of the PWS was reduced by 56% after three laser sessions. Compared with healthy skin, initial vascularization of PWS was 62% higher than that of healthy skin at the start of treatment, and 6% higher after three sessions. During the 2 months between two sessions, vascularization of the capillary network increased by 27%. CONCLUSION: This study shows that LDI can demonstrate and measure the efficacy of PDL treatment of PWS in children. The figures obtained when measuring the results by LDI corroborate the clinical assessments and may allow us to refine, and perhaps even modify, our present use of PDL and thus improve the efficacy of the treatment.

Thermal increment due to ErCr: YSGG and CO2 laser irradiation of different implant surfaces. A pilot study

Objective: An evaluation and comparison is made of the thermal increment at different implant surfaces during irradiation with CO2 and ErCr:YSGG lasers. Study design: Five threaded and impacted implants with four types of surfaces were inserted in an adult pig rib: two implants with a hydroxyapatite surface (HA)(impacted and threaded, respectively), a machined titanium surface implant (TI mach), a titanium plasma spray surface implant (TPS), and a sandblasted, acid-etched surface implant (SBAE). A 0.5-mm diameter bone defect was made in the implant apical zone, and a type-K thermocouple (Termopar)® was placed in contact with the implant. The implants were irradiated in the coronal zone of each implant with a CO2 (4 W continuous mode) and an ErCr:YSGG laser (1.5 W, pulsed mode) first without and then with refrigeration. The temperature variations at the implant apical surface were recorded. Results: An apical temperature increase was recorded in all cases during CO2 and ErCr:YSGG laser irradiation without refrigeration. However, when the ErCr:YSGG was used with a water spray, a decrease in temperature was observed in all implants. The acid-etched and sandblasted surfaces were those most affected by the thermal changes. Conclusions: The ErCr:YSGG laser with a water spray applied to the sealing cap or coronal zone of the implants does not generate thermal increments in the apical surface capable of adversely affecting osseointegration and the integrity of the peri-implant bone tissue