Defects in Persistent Luminescence Materials

Persistent luminescence materials can store energy from solar radiation or artificial lighting and release it over a period of several hours without a continuous excitation source. These materials are widely used to improve human safety in emergency and traffic signalization. They can also be utilized in novel applications including solar cells, medical diagnostics, radiation detectors and structural damage sensors. The development of these materials is currently based on methods based on trial and error. The tailoring of new materials is also hindered by the lack of knowledge on the role of their intrinsic and extrinsic lattice defects in the appropriate mechanisms. The goal of this work was to clarify the persistent luminescence mechanisms by combining ab initio density functional theory (DFT) calculations with selected experimental methods. The DFT approach enables a full control of both the nature of the defects and their locations in the host lattice. The materials studied in the present work, the distrontium magnesium disilicate (Sr₂MgSi₂O₇) and strontium aluminate (SrAl₂O₄) are among the most efficient persistent luminescence hosts when doped with divalent europium Eu²⁺ and co-doped with trivalent rare earth ions R³⁺ (R: Y, La-Nd, Sm, Gd-Lu). The polycrystalline materials were prepared with the solid state method and their structural and phase purity was confirmed by X-ray powder diffraction. Their local crystal structure was studied by high-resolution transmission electron microscopy. The crystal and electronic structure of the nondoped as well as Eu²⁺, R^2+/3+ and other defect containing materials were studied using DFT calculations. The experimental trap depths were obtained using thermoluminescence (TL) spectroscopy. The emission and excitation of Sr₂MgSi₂O₇:Eu²+,Dy³⁺ were also studied. Significant modifications in the local crystal structure due to the Eu²⁺ ion and lattice defects were found by the experimental and DFT methods. The charge compensation effects induced by the R³⁺ co-doping further increased the number of defects and distortions in the host lattice. As for the electronic structure of Sr₂MgSi₂O₇ and SrAl₂O₄, the experimental band gap energy of the host materials was well reproduced by the calculations. The DFT calculated Eu²⁺ and R^2+/3+ 4fn as well as 4f^n-15d¹ ground states in the Sr₂MgSi₂O₇ band structure provide an independent verification for an empirical model which is constructed using rather sparse experimental data for the R³⁺ and especially the R²⁺ ions. The intrinsic and defect induced electron traps were found to act together as energy storage sites contributing to the materials’ efficient persistent luminescence. The calculated trap energy range agreed with the trap structure of Sr₂MgSi₂O₇ obtained using TL measurements. More experimental studies should be carried out for SrAl₂O₄ to compare with the DFT calculations. The calculated and experimental results show that the electron traps created by both the rare earth ions and vacancies are modified due to the defect aggregation and charge compensation effects. The relationships between this modification and the energy storage properties of the solid state materials are discussed.

IFF-omatunnistusjärjestelmä osana ilmatorjunnan ilmatilannekuvan luomisprosessia

IFF-omatunnistusjärjestelmä kertoo onko taivaalla lentävä kohde oma vai vihollinen. Työssä käydään läpi IFF-omatunnistusjärjestelmän ominaisuuksia, käytettävyyttä ja järjestelmän osuutta nykyaikaisessa taistelukentässä. IFF-omatunnistusjärjestelmiä on jo osassa ilmatorjunnan järjestelmiä ja niitä on tulossa lisää ilmatorjunnan järjestelmiin. Työssä pohditaan IFF-omatunnistusjärjestelmän osuutta ilmatorjunnan ilmatilannekuvan muodostamisprosessissa ja selvitetään sen hyviä ja huonoja puolia. Käsittelyn alla on myös IFF-omatunnistusjärjestelmän käytettävyys sota-aikana. Järjestelmän roolia käsitellään myös tulevaisuuden johtamisympäristössä, joka on tulossa käyttöön lähitulevaisuudessa. Työn alussa käydään läpi radiosignaalin etenemistavat ja luodaan perusta IFF-omatunnistusjärjestelmien toimintaperiaatteelle. Myös elektronisen sodankäynnin vaikutuksia IFF-järjestelmän toimintavarmuuteen käsitellään.

Narratiivisuus ja referointi selkokielisissä tietokirjoissa

Selkokielisten tietokirjojen kerronnan käytänteet eroavat yleiskielisen tietokirjallisuuden käytänteistä. Tutkielma käsittelee selkokielisten tietokirjojen sisältämää narratiivisuutta ja referointia, jotka molemmat ovat keskeisiä selkotietokirjoissa käytettyjä tiedonvälityksen ja kerronnan keinoja. Tutkimuksen tarkoituksena on selvittää, millaista narratiivisuus ja referointi selkotietokirjoissa on. Samoin tavoitteena on tuoda esiin narratiivisuuden ja referoinnin funktioita tutkitussa aineistossa. Aineisto koostuu neljän tietokirjan yhteensä kahdeksasta tietoartikkelista. Tietokirjat ovat nimeltään Suomalaisia suurmiehiä (2000), Suomalaisia urheilijoita (2000), Suomalaisia taiteilijoita (2004) ja Suomalaisia suurnaisia (2008). Työssä on mukana myös tietokirjoja kirjoittaneiden selkotietokirjailijoiden haastattelut. Näin valaistaan muun muassa kirjailijoiden omia lähtökohtia käyttää referointia ja narratiivisuutta tiedonvälityksessä ja kerronnassa. Tutkimus voidaan luokitella tekstintutkimuksen ja selkokielen tutkimuksen alaan. Työ ei ole puhtaasti kielitieteellinen vaan lähestyy usein varsinkin kirjallisuudentutkimuksen teemoja, kun aineistoa tarkastellaan myös kertomisen tutkimuksen näkökulmasta. Työ on menetelmältään pääosin laadullista tutkimusta. Keskeisiä teoreettisia lähteitä työssä ovat selkokielen osalta erilaiset kokoomateokset ja Auli Kulkki-Niemisen tutkimukset. Referoinnin käsittelyssä tukeudutaan erityisesti Kaija Kuiriin. Narratiivisuuden osalta moni lähde on kirjallisuustieteen alalta. Tutkimus osoittaa, että selkotietokirjojen artikkelit sisältävät paljon niin narratiivista ainesta kuin erilaisia referaattejakin. Narratiivisuus näkyy muun muassa selkoartikkelien rakentamissa elämänmittaisissa tarinoissa, elämäntarinoiden sisäisissä kertomuksissa, kertojaratkaisuissa ja runsaassa imperfektin käytössä. Referoinnin tavat ja lajit ovat moninaisia. Artikkelit sisältävät suuren määrän varsinkin henkilöhahmojen puheen ja ajatuksen referaatteja. Tutkimuksen johtopäätöksinä voidaan todeta, että narratiivisuudella tuetaan erityisesti selkokielisyyden edellyttämää ymmärrettävyyttä ja havainnollista esittämistapaa. Referoinnilla taas tavoitellaan varsinkin selkeyttä, elämyksellisyyttä, henkilöhahmojen elävyyttä, vakuuttavuutta ja aitoutta. Selkotietokirjailijoiden haastatteluvastaukset tukevat aineiston analyysin tuloksia. Kirjailijat ajattelevat, että referointi ja narratiivisuus auttavat sekä tiedon välittymisessä että elämysten tuottamisessa.

Kasvatus on kasvamaan saattamista. Kasvatusfilosofinen tutkimus J. A. Hollon sivistyskasvatusajattelusta

Tutkimukseni käsittelee J. A. Hollon (1885–1967) sivistyskasvatusajattelua. Hollo oli monitoiminen kulttuurivaikuttaja, joka toimi kriitikkona, kirjailijana, suomentajana ja kasvatustieteilijänä. Häntä voidaan pitää J. V. Snellmanin rinnalla yhtenä merkittävimpänä suomalaisena kasvatusajattelijana. Hänen kasvatusajattelustaan ei ole kuitenkaan aiemmin tehty väitöskirjatason tutkimusta. Tutkimuskysymykseni ovat seuraavat: 1. Millainen on Hollon näkemys kasvatuksesta, kasvatuksen maailmasta ja kasvatuksen teoriasta? 2. Mikä on Hollon käsitys kasvattajan ja kasvatettavan merkityksestä kasvatustapahtumassa? 3. Mitä asioita sisältyy sivistyskasvatuksen eli kasvamaan saattamisen elementteihin? Tutkimukseni on kasvatusfilosofinen. Tutkimusmenetelmäni on systemaattinen analyysi ja lähestymistapani on hermeneuttinen. Tutkimukseni pääaineistona ovat Hollon kasvatusta koskevat kirjoitukset, joista tärkeimmät ovat Mielikuvitus ja sen kasvattaminen I-II (1918, 1919), Kasvatuksen maailma (1927), Kasvatuksen teoria (1927) ja Itsekasvatus ja elämisen taito (1931). Hollon mukaan kasvatuksen maailma on suhteellisen itsenäinen elämänmuoto (Lebensform), jolla on oma ontologinen erityislaatunsa, so. sui generis. Kasvatusoppia ei pidä redusoida psykologiaan tai filosofiaan, koska sillä tavoin se menettää tieteellisen itsenäisyytensä. Hollon mielestä kasvatuksen teoria on teoria käytäntöä varten. Kasvatuksen teorian luomisessa tulee ottaa huomioon kasvatuksen maailman erityispiirteenä oleva kokonaisvaltainen näkökulma ja elämän palvelemisen päämäärä. Kasvattaminen on aina myös eettistä toimintaa. Kasvatuksen tavoitteena on hyvä elämä. Hollon mukaan kasvattajan tehtävä on luoda kasvatettavalleen eheä sivistyksellinen perusta. Tämä voi tapahtua vain laaja-alaisen sivistyskasvatuksen avulla, jonka runkona on antiikin humanistinen sivistysperinne. Sivistyskasvatukseen kuuluvat älyllinen, eettinen, uskonnollinen, esteettinen ja toiminnallinen kasvatus. Mielikuvituksen avulla kasvattaja voi yhdistää kasvatuksen osa-alueet eheäksi kokonaisuudeksi. Ilman mielikuvitusta erilaiset ilmiöt olisivat pirstaleisina, toisistaan erillisinä osina ihmisen mielessä. Opettajan persoona on merkittävä tekijä kasvatuksessa. Se tulee ottaa huomioon opettajankoulutuksen eli kasvattajan kasvattamisen valinnoissa. Opettaja-kasvattajan on tärkeää opiskella laajasti humanistisia opintoja, koska kasvatuksessa on kysymys ihmisestä. Ennen kaikkea kasvattajan eettistä ja esteettistä kykyä tulee harjoituttaa. Näin hän oppii käyttämään mielikuvitustaan kasvatustapahtumassa siten, että hän tulee kasvatuksellisesti näkeväksi kasvamaan saattajaksi, joka ymmärtää sen, mikä kussakin tilanteessa vaatii erityistä huomiota. Tutkimukseni osoittaa, että Hollon henkitieteellinen ja fenomenologis-hermeneuttinen kasvatusnäkemys ei ole vain vastaparadigma empiiriselle kasvatustieteelle, vaan myös nykyajan teknis-taloudelliselle eetokselle, joka yhtäältä uhkaa välineellistää kasvatuksen ja toisaalta väärällä tavoin tieteellistää kasvatuksen tutkimuksen. Tämän takia kasvatusoppi kysymyksineen uhkaa siirtyä kasvatuskeskustelussa syrjemmälle, jopa hävitä kokonaan. Kasvatuksen ja kasvatuksen tutkimuksen vaarana on niiden liiallinen sitouttaminen tuotantoelämän jatkeeksi, minkä seurauksena on ihmisyyden toteuttamisen vaikeutuminen. Tutkimuksen lopuksi esitän ideaalikoulunäkemykseni, joka perustuu osittain Hollon kasvatusnäkemykseen. Hollon näkemys on yhä ajankohtainen ja merkittävä kontribuutio kasvatusta, sen teoriaa ja käytäntöä koskevaan keskusteluun.

Johdanto : tilallinen arki, visuaaliset menetelmät ja tutkijan rooli

Teema: Lasten ja nuorten elinympäristöjä tutkimassa.

Kasvatus on kasvamaan saattamista

Lectio praecursoria kasvatustieteen väitöskirjaan Kasvatus on kasvamaan saattamista : kasvatusfilosofinen tutkimus J. A. Hollon sivistyskasvatusajattelusta Turun yliopistossa 30.11.2012.

Koulu ja sivistyskasvatus

Kirjallisuusarvostelu

Työstövärähtelyt metallin sorvauksessa ja jyrsinnässä: perusteet, ehkäiseminen ja matemaattinen mallintaminen

Tämä kandidaatintyö on tarkoitettu suomenkieliseksi selvitykseksi lastuavissa työstöprosesseissa esiintyvien työstövärähtelyjen luonteesta, syntymekanismeista ja välttämismenetelmistä. Erityisesti työssä keskitytään matemaattiseen mallintamiseen pohjautuviin välttämismenetelmiin.