Optical Characterization and Optimization of Display Components : Some Applications to Liquid-Crystal-Based and Electrochromics-Based Devices

This dissertation is focused on theoretical and experimental studies of optical properties of materials and multilayer structures composing liquid crystal displays (LCDs) and electrochromic (EC) devices. By applying spectroscopic ellipsometry, we have determined the optical constants of thin films of electrochromic tungsten oxide (WOx) and nickel oxide (NiOy), the films’ thickness and roughness. These films, which were obtained at spattering conditions possess high transmittance that is important for achieving good visibility and high contrast in an EC device. Another application of the general spectroscopic ellipsometry relates to the study of a photo-alignment layer of a mixture of azo-dyes SD-1 and SDA-2. We have found the optical constants of this mixture before and after illuminating it by polarized UV light. The results obtained confirm the diffusion model to explain the formation of the photo-induced order in azo-dye films. We have developed new techniques for fast characterization of twisted nematic LC cells in transmissive and reflective modes. Our techniques are based on the characteristics functions that we have introduced for determination of parameters of non-uniform birefringent media. These characteristic functions are found by simple procedures and can be utilised for simultaneous determination of retardation, its wavelength dispersion, and twist angle, as well as for solving associated optimization problems. Cholesteric LCD that possesses some unique properties, such as bistability and good selective scattering, however, has a disadvantage – relatively high driving voltage (tens of volts). The way we propose to reduce the driving voltage consists of applying a stack of thin (~1µm) LC layers. We have studied the ability of a layer of a surface stabilized ferroelectric liquid crystal coupled with several retardation plates for birefringent color generation. We have demonstrated that in order to accomplish good color characteristics and high brightness of the display, one or two retardation plates are sufficient.

"Tekniken fångar mig" : Hur högstadie- och gymnasieflickor tänker om biologi, kemi, fysik och teknik

Den här studien tar sin utgångspunkt i genusteorier och de naturvetenskapliga och tekniska ämnesområdena i skolsammanhang. Syftet är att undersöka vad flickor tänker om ämnena biologi, kemi, fysik och teknik och hur det påverkar valet av fortsatta studier. I undersökningen deltar flickor i grundskolans årskurs 9 och gymnasiets årskurs 3. I undersökningen användes intervjuer, fokussamtal och enkäter. Resultaten visar att ett personligt ämnesintresse, den egna förmågan och förebilder i familj och kamrater bidrar till att flickor väljer naturvetenskapliga och tekniska studier. Betydelsefullt är att ämnesintresset på något sätt finns i flickornas vardagsliv exempelvis ett naturintresse. Av vikt för att flickorna väljer dessa studier är att de befinner sig i en omgivning, ex familj, som stödjer och främjar naturvetenskapliga och tekniska intressen och studier. Resultaten visar också några av de egenskaper som behövs för att göra gränsöverskridande studieval. Däremot visar resultatet att arbetssätten påverkar i mindre grad till ett personligt intresse för fortsatta studier. Identifieringen med en grupp för att känna tillhörighet är av betydelse i val av ämnesstudier.

Arkiv för matematik, astronomi och fysik /

Mode of access: Internet.

Lærebog i fysik.

Mode of access: Internet.

Gadolinska samlingen

Samlingen har varit kemiprofessorn Johan Gadolins (1760-1852) privatbibliotek. I samlingen ingår böcker som tillhört Johan Gadolins far, Jacob Gadolin (1719-1802), som var professor i fysik och teologi och sedemera biskop i Åbo stift. I samlingen ingår också böcker som tillhört Johan Gadolins morfar, Johan Browallius (1707-1755), som likaså var professor i fysik och teologi och sedemera biskop i Åbo stift. Samlingen är katalogiserad i Alma och har signum HB Gad.

Inverkan av indirekt rekombination på fotoinducerad absorption

I organiska halvledare påverkas mängden laddningsbärare kraftigt av indirekt rekombination, det vill säga processen då fria laddningsbärare försvinner genom att kombineras med orörliga laddningsbärare av motsatt laddning. De orörliga laddningsbärarna uppstår när laddningsbärare fastnar i fällor, som är energitillstånd med låg energi och densitet. Utöver indirekt rekombination sker även direkt rekombination mellan fria laddningsbärare. Då man tillverkar solceller av organiska halvledare påverkas effektiviteten av energidistributionen och rekombinationsprocesserna i materialen. Utveckling av olika metoder för undersökning av dessa egenskaper är således till nytta i jakten på bättre solcellsmaterial. Målet med detta arbete var att vidareutveckla dataanalysen för cwPA-mätningar(från engelska continuous-wave Photoinduced Absorption) för att ur resultaten få information om indirekt rekombination och fälldistributioner. I cwPA-mätningar studerar man fotoinducerad absorption, det vill säga förändringen i absorption hos ett prov då densiteten av fotogenererade laddningsbärare varierar. Laddningsbärarna genereras av ett pumpljus vars intensitet ges av en fyrkantsvåg som växlar mellan 0 och I med vinkelfrekvensen omega. Resultaten fås i form av i-fas-signal (PAI), som har samma frekvens och fas som pumpljuset, och kvadratur (PAQ), som har samma frekvens som pumpljuset men är fasförskjuten 90 grader. Fördelen med denna mätning är förutom känsligheten att den är kontaktlös, vilket gör att den visar egenskaperna hos det undersökta materialet utan att påverkas av elektriska kontakter. För att undersöka inverkan av indirekt rekombination på cwPA-mätningar simulerades mätresultat genom att använda numeriska beräkningar. Grunden för simuleringarna var att lösa differentialekvationer för densiteter av laddningsbärare i olika tillstånd. Beräkningarna använde en modell med transporttillstånd och fällor placerade så att energidistributionen var symmetrisk för elektroner och hål. Modellen antog att laddningsbärare inte kunde röra sig direkt mellan fällor utan endast via transporttillstånd. Från simuleringarna erhölls användbara samband mellan fotoinducerad absorption och olika fälldistributioner. Särskilt påverkade distributionerna i-fas-signalen för hög intensitet på pumpljuset och kvadraturen för låg frekvens på fyrkantsvågen. För en exponentiell fälldistribution hittades samband mellan mätresultat och distributionens karakteristiska energi (Ech) i förhållande till temperaturen (T). Dessa är för hög intensitet PAI~I^(1+Ech/kT) och för låg frekvens PAQ~omega^(kT/Ech). Resultaten visade att man kan skilja på en exponentiell fälldistribution, en gaussisk fälldistribution och ett system som domineras av direkt rekombination genom att göra cwPA-mätningar vid olika temperaturer.

Skadefallsutredning av havererade lager för högtemperaturstillämpningar

GIA industri AB är ett industriföretag som designar och monterar maskiner och hjälpmedel till gruv- och stålindustrin. GIA har blivit kontaktade av en kund där glidlagren till en lyftkrok på en skänklastare har skurit. Syftet med projektet var att utreda varför dessa glidlager har skurit och, om det var möjligt, föreslå lämpliga åtgärder för att undvika att liknande haverier sker i framtiden.Inledningsvis gjordes en omfattande litteraturstudie över olika vanliga lagerhaverier och vilka primära krav ett glidlagermaterial och tillhörande smörjmedel bör uppfylla. Utvalda provbitar från de skadade lagren undersöktes med hjälp av ljusoptisk mikroskopi, svepelektronmikroskopi, energidispersiv röntgenanalys och optisk ytprofilometri. Mikroskopistudierna visade att ytan var väldigt ojämn och att det skyddande fosfatskiktet var bortnött på flera ställen vilket gav kontakt metall mot metall där smörjningen inte fungerat optimalt, vilket skapat en kraftig adhesiv nötning. I tvärsnittsproverna kan man konstatera att de kraftigt nötta områdena är ytutmattade med en omfattande sprickbildning. Sprickorna har växt till och flagor har lossnat och blivit kvar i systemet och orsakat abrasiv nötning på ytan. Det hittades även stora mängder slagginneslutningar (Al2O3) i materialet och dessa var av modell större vilket är negativt då dessa är betydligt hårdare än det övriga materialet vilket ger upphov till höga spänningskoncentrationer och sprickbildning.Tänkbara orsaker till varför de aktuella lagren skurit är att konstruktionen av skänken saknat en värmeskyddande sköld och att lagren då utsatts för en för stor värmepåverkan då skänken använts för att frakta varm slagg i. Detta kan ha gjort att smörjmedlets viskositet har minskat och därmed inte uppfyllt sin bärande funktion och då gett materialet möjlighet att få en kontakt mellan metall och metall. Ett felaktigt valt smörjmedel och felaktigt bearbetade lagerytor är också mycket tänkbara orsaker till att lagren skurit. Materialets innehåll av defekter i form av hårda inneslutningar som kan skapa ytutmattning och sprickbildning är en annan tänkbar orsak. Troligast är att det är en kombination av dessa möjliga orsaker som gjort att lagren skurit. Hur man ska undvika liknande haverier i framtiden är svårt att säga då den direkta orsaken till varför lagren skurit inte kunnat fastställas.

Arbete med naturvetenskap i förskolan : En intervjustudie med pedagoger i förskolan och skolchefer i kommunen

Studiens syfte är att ta del av skolchefernas och pedagogernas syn på naturvetenskap i förskolan och hur pedagogerna beskriver att de arbetar med naturvetenskap i verksamheten. De frågeställningar vi vill ha svar på är: Hur ser skolcheferna och pedagogerna på naturvetenskap i förskolan? Vad har pedagogerna för intresse och kunskaper i naturvetenskap, och hur beskriver pedagogerna att det visar det sig i verksamheten? På vilket sätt är skolcheferna och pedagogerna medvetna om de reviderade strävansmålen för naturvetenskap i Lpfö-98, rev. 2010?För att söka svar på frågeställningarna har vi använt oss av kvalitativa intervjuer med åtta pedagoger fördelade på fyra förskolor uppdelat i två kommuner med varsin skolchef.I studien kom det fram att skolcheferna och pedagogerna tyckte det var viktigt med naturvetenskap i förskolan, de vill ta tillvara barnens nyfikenhet och intresse för naturvetenskap. Pedagogernas tankar om naturvetenskap handlar mest om arbetsområdet biologi, medan arbetsområdena kemi och fysik anses vara svårare och synliggörs inte lika mycket i verksamheten enligt pedagogerna. Skolcheferna och pedagogerna ansåg också att metoder såsom utforskande och experimenterande passar bra för barnen i förskolan. Både skolchefer och pedagoger är medvetna om de nya strävansmålen i Lpfö-98, rev. 2010 och tycker att det är bra med ett tydligt ansvar för förskollärarna.Resultatet av studien visar att pedagogernas intresse och kunskaper inom naturvetenskap är den naturvetenskap, alltså biologi som de förmedlar till barnen i sin verksamhet på förskolan. Hälften av de intervjuade pedagogerna ansåg sig ha ett behov av utbildning inom det naturvetenskapliga ämnet, för att själva kunna bli säkrare och använda flera naturvetenskapliga begrepp i sitt rätta sammanhang.

Ramprogram solfångarutveckling och systematik. FoU 1997-1999. Slutrapport BFR projekt 19960605

Man kan förbättra energibesparingen på årsbasis för ett traditionellt svenskt kombisolvärmesystem från knappt 20 % för ett referenssystem till över 25 %. Alla de studerade systemen har 10 m2 solfångare, lika stor tank, och samma värme- och tappvarmvattenlast. Skillnaderna består endast i systemutformning. Arbetet har utförts genom mätningar i värmelaboratorium och simuleringsberäkningar. Inom området optisk design av solenergisystem har metoder utvecklats för: - analys av solinstråningens himmelsfordelning och asymmetriska årsfordelning - optimering av sollangare med reflektorer - optimering av solceller med tillsatsreflektorer Programmet PRESIM, grafisk indatabehandlare till simuleringsprogrammet TRNSYS, har vidareutvecklats i linje med användarnas önskemål, men förutsättningarna för fortsatt utveckling har försämrats. En förbättrad version, delvis finansierad av Statens energimyndighet och anpassad till TRNSYS 15.0, kommer att släppas under år 2000, men därefter kommer aktiviteten att ligga på en lägre nivå.

Determination of Thermal and Blue Light Photochemical Hazard Protection needed by Automatic Welding filters

Recent developments in biological research, has shown that the initial maximum permissible exposure (MPE) limits for protection of workers from risks associated with artificial optical radiations were more stringent than needed. Using the most recent MPE limits for artificial optical radiation this piece of work was focused on the investigation of the level of visible light attenuation needed by automatic welding filters in case of switching failure. Results from the comparison of different exposure standards were employed in investigating the need of Vis/IR and blue light transmittance requirement for automatic welding filters. Real and arbitrary spectra were taken into consideration for the worst and best case scenarios of artificial optical radiations. An excel worksheet developed during the execution of this project took into consideration the exposure from different light sources and the precision of the spectrometer used in measuring the transmittances of a welding filter. The worksheet was developed and tested with known product properties to investigate the validity of its formulation. The conclusion drawn from this project was that attenuation in the light state will be needed for products with the darkest state shade 11 or higher. Also shown is that current welding filter protects the eye well enough even in the case of switching failure.