VUV spectral line emission measurements in the TCABR tokamak

The study of tokamak plasma light emissions in the vacuum ultraviolet (VUV) region is an important subject since many impurity spectral emissions are present in this region. These spectral emissions can be used to determine the plasma ion temperature and density from different species and spatial positions inside plasma according to their temperatures. We have analyzed VUV spectra from 500 Å to 3200 Å wavelength in the TCABR tokamak plasma including higher diffraction order emissions. There have been identified 37 first diffraction order emissions, resulting in 28 second diffraction order, 24 third diffraction order, and 7 fourth diffraction order lines. The emissions are from impurity species such as OII, OIII, OIV, OV, OVI, OVII, CII, CIII, CIV, NIII, NIV, and NV. All the spectra beyond 1900 Å are from higher diffraction order emissions, and possess much better spectral resolution. Each strong and isolated spectral line, as well as its higher diffraction order emissions suitable for plasma diagnostic is identified and discussed. Finally, an example of ion temperature determination using different diffraction order is presented.

Unification of Emission Measurements in Paper and Pulp Mills

Tässä diplomityössä tavoitteena on selvittää käytännöt ja menetelmät, joilla UPM-Kymmenen sellu-, paperi- ja vaneritehtaat ympäri maailman mittaavat ja laskevat ilmapäästönsä. Tämä tehdään kyselylomakkeella, joka lähetetään tehtaiden ympäristöpäälliköille. Kaikki tärkeimmät seikat ilmapäästöihin liittyen, kuten vaaditut jatkuvatoimiset mittaukset, jaksottaiset mittaukset, raportointikäytäntö, kalibrointi jne. kysytään lomakkeessa. Kyselylomakkeessa painotetaan mittauskäytäntöä sellutehtaissa sekä energiantuotannossa. Saatujen tulosten perusteella annetaan ehdotuksia sekä ohjeita tulevaisuutta varten, jotta mittaustulosten kokoaminen helpottuisi ja vertailukelpoisuus paranisi. Työn kirjallisuusosuudessa selvitetään yleisimmät päästölähteet sekä päästökomponentit paperi –ja selluteollisuudessa. Näiden ei toivottujen yhdisteiden syntymekanismit sekä menetelmät niiden poistamiseksi savukaasuista on myös lyhyesti kuvailtu. Myös erilaiset analysointi- ja näytteenottomenetelmät on kerrottu. Erot tehtaiden ympäristöluvissa käydään läpi, jakaen tehtaat kolmeen maantieteelliseen ryhmään. Lupakäytäntöjen osalta Suomen osuutta on painotettu, sillä UPM-Kymmene on varsin Suomikeskeinen yhtiö tehtaiden lukumääriin ja sijainteihin katsottuna. Viranomaismääräykset sekä päästörajat muutamista tehtaista on esitetty havainnollistaakseen alueellisia eroja.

Tryptophan oxidation by singlet molecular oxygen [O-2 ((1)Delta(g))]: Mechanistic studies using O-18-labeled hydroperoxides, mass spectrometry, and light emission measurements

Proteins have been considered important targets for reactive oxygen species. Indeed, tryptophan (W) has been shown to be a highly susceptible amino acid to many oxidizing agents, including singlet molecular oxygen [O-2 ((1)Delta(g))]. In this study, two cis- and trans-tryptophan hydroperoxide (WOOH) isomers were completely characterized by HPLC/mass spectrometry and NMR analyses as the major W-oxidation photoproducts. These photoproducts underwent thermal decay into the corresponding alcohols. Additionally, WOOHs were shown to decompose under heating or basification, leading to the formation of N-formylkynurenine (FMK). Using O-18-labeled hydroperoxides ((WOOH)-O-18-O-18), it was possible to confirm the formation of two oxygen-labeled FMK molecules derived from (WOOH)-O-18-O-18 decomposition. This result demonstrates that both oxygen atoms in FMK are derived from the hydroperoxide group. In addition, these reactions are chemiluminescent (CL), indicating a dioxetane cleavage pathway. This mechanism was confirmed since the CL spectrum of the WOOH decomposition matched the FMK fluorescence spectrum, unequivocally identifying FMK as the emitting species.

Noise emission measurements for regulatory purposes /

Mode of access: Internet.

Emission and holographic interferometry measurements in a superorbital expansion tube

Free-piston-driven expansion tubes are capable of generating flaw conditions over a wide range of enthalpies ranging from orbital up to superorbital velocities. Initial optical measurements aimed at investigating the flow in such a facility are presented. Emission studies were used to identify impurities in the how and to investigate spectral regions that are accessible by optical techniques. At moderate enthalpies, it was found that significant radiation resulted from metallic contaminants. At high enthalpies, the spectrum consisted of a number of atomic lines together with a broadband background component indicative of the presence of electrons. The presence of this radiation may limit the applicability of optical techniques that require spectral regions free from the influence of atomic transitions or background radiation. Emission spectroscopy (through Stark broadened hydrogen lines) and two-wavelength holographic interferometry were used to measure the electron number density behind a bow shock on a blunt body at conditions where significant ionization was observed. They yielded average concentrations of (3 +/- 1) x 10(17) cm(-3) from the emission measurements and (3.8 +/- 0.6) x 10(17) cm(-3) from the interferometry.

Effects of light and temperature on isoprene emission at different leaf developmental stages of eschweilera coriacea in central Amazon

Isoprene emission from plants accounts for about one third of annual global volatile organic compound emissions. The largest source of isoprene for the global atmosphere is the Amazon Basin. This study aimed to identify and quantify the isoprene emission and photosynthesis at different levels of light intensity and leaf temperature, in three phenological phases (young mature leaf, old mature leaf and senescent leaf) of Eschweilera coriacea (Matamatá verdadeira), the species with the widest distribution in the central Amazon. In situ photosynthesis and isoprene emission measurements showed that young mature leaf had the highest rates at all light intensities and leaf temperatures. Additionally, it was observed that isoprene emission capacity (Es) changed considerably over different leaf ages. This suggests that aging leads to a reduction of both leaf photosynthetic activity and isoprene production and emission. The algorithm of Guenther et al. (1999) provided good fits to the data when incident light was varied, however differences among E S of all leaf ages influenced on quantic yield predicted by model. When leaf temperature was varied, algorithm prediction was not satisfactory for temperature higher than ~40 °C; this could be because our data did not show isoprene temperature optimum up to 45 °C. Our results are consistent with the hypothesis of the isoprene functional role in protecting plants from high temperatures and highlight the need to include leaf phenology effects in isoprene emission models.

Controlling the absorption and emission properties of polyparaphenylenevinylene films

In this work we used the conversion process of a precursor polymer into polyparaphenylenevinylene (PPV) at low temperatures in order to control the effective conjugation degree of spin-casted PPV films. The absorption and emission spectra of the films were studied by following a partial substitution of chloride counterions from poly(xylylidene tetrahydrothiophenium chloride) (PTHT), used as a precursor, by sodium acid dodecyl benzenesulfonate (DBS), added as a surfactant salt. Upon controlling the DBS amount and conversion temperature (T-c) of PTHT/DBS to PPV films, the band gap of PPV changed from 409 to 506 nm, and 505 to 532 nm, values obtained from absorbance and emission measurements, respectively. Based on these experimental data, we proposed a physical model which represents the chemical structure of PPV as a distribution of conjugated chain segments (like oligomers) alternated by non-conjugated segments (structural defects and/or from the precursor polymer). (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Laser emission of a Nd-doped mixed tellurite and zinc oxide glass

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Enhancement of field emission from multistage structure of carbon nanotube arrays

The field emission measurements for the multistage structured nanotubes (i.e., thin-multiwall and single wall carbon nanotubes grown on multiwall carbon nanotubes) were carried out and a low turn-on field of ~0.45 V/ μm, high emission current of 450 μA at a field of IV/μm and a large field enhancement factor of ~26200 were obtained. The thin multiwall carbon nanotubes (thin-MWNTs) and single wall carbon nanotubes (SWNTs) were grown on the regular arrays of vertically aligned multi wall carbon nanotubes (MWNTs) on porous silicon substrate by Chemical Vapor Deposition (CVD) method. The thin-MWNTs and SWNTs grown on MWNTs in this way have a multistage structure which gives higher enhancement of the electric field and hence the electron field emission.

Técnica de bombeio e prova para medidas de absorção de estado excitado e de emissão estimulada, em materiais sólidos dopados com íons terras raras

Rare earth ion doped solid state materials are the most important active media of near-infrared and visible lasers and other photonic devices. In these ions, the occurrence of Excited State Absorptions (ESA), from long lived electronic levels, is commonplace. Since ESA can deeply affect the efficiencies of the rare earth emissions, evaluation of these transitions cross sections is of greatest importance in predicting the potential applications of a given material. In this paper a detailed description of the pump-probe technique for ESA measurements is presented, with a review of several examples of applications in Nd3+, Tm3+ and Er3+ doped materials.

Growth, optical characterization, and laser operation of a stoichiometric crystal KYb(WO4)(2)

We present our recent achievements in the growing and optical characterization of KYb(WO4)2 (hereafter KYbW) crystals and demonstrate laser operation in this stoichiometric material. Single crystals of KYbW with optimal crystalline quality have been grown by the top-seeded-solution growth slow-cooling method. The optical anisotropy of this monoclinic crystal has been characterized, locating the tensor of the optical indicatrix and measuring the dispersion of the principal values of the refractive indices as well as the thermo-optic coefficients. Sellmeier equations have been constructed valid in the visible and near-IR spectral range. Raman scattering has been used to determine the phonon energies of KYbW and a simple physical model is applied for classification of the lattice vibration modes. Spectroscopic studies (absorption and emission measurements at room and low temperature) have been carried out in the spectral region near 1 µm characteristic for the ytterbium transition. Energy positions of the Stark sublevels of the ground and the excited state manifolds have been determined and the vibronic substructure has been identified. The intrinsic lifetime of the upper laser level has been measured taking care to suppress the effect of reabsorption and the intrinsic quantum efficiency has been estimated. Lasing has been demonstrated near 1074 nm with 41% slope efficiency at room temperature using a 0.5 mm thin plate of KYbW. This laser material holds great promise for diode pumped high-power lasers, thin disk and waveguide designs as well as for ultrashort (ps/fs) pulse laser systems.

Acute respiratory syndrome after inhalation of waterproofing sprays: a posteriori exposure-response assessment in 102 cases

Waterproofing agents are widely used to protect leather and textiles in both domestic and occupational activities. An outbreak of acute respiratory syndrome following exposure to waterproofing sprays occurred during the winter 2002-2003 in Switzerland. About 180 cases were reported by the Swiss Toxicological Information Centre between October 2002 and March 2003, whereas fewer than 10 cases per year had been recorded previously. The reported cases involved three brands of sprays containing a common waterproofing mixture, that had undergone a formulation change in the months preceding the outbreak. A retrospective analysis was undertaken in collaboration with the Swiss Toxicological Information Centre and the Swiss Registries for Interstitial and Orphan Lung Diseases to clarify the circumstances and possible causes of the observed health effects. Individual exposure data were generated with questionnaires and experimental emission measurements. The collected data was used to conduct numeric simulation for 102 cases of exposure. A classical two-zone model was used to assess the aerosol dispersion in the near- and far-field during spraying. The resulting assessed dose and exposure levels obtained were spread on large scales, of several orders of magnitude. No dose-response relationship was found between exposure indicators and health effects indicators (perceived severity and clinical indicators). Weak relationships were found between unspecific inflammatory response indicators (leukocytes, C-reactive protein) and the maximal exposure concentration. The results obtained disclose a high interindividual response variability and suggest that some indirect mechanism(s) predominates in the respiratory disease occurrence. Furthermore, no threshold could be found to define a safe level of exposure. These findings suggest that the improvement of environmental exposure conditions during spraying alone does not constitute a sufficient measure to prevent future outbreaks of waterproofing spray toxicity. More efficient preventive measures are needed prior to the marketing and distribution of new waterproofing agents.

Polttolaitosten päästöjen viranomaisraportoinnin uudistaminen

EU:n suurtenpolttolaitosten direktiivi (2001/80/EY) sekä jätteenpolttodirektiivi (2000/76/EY) aiheuttavat lähivuosina oleellisia muutoksia polttolaitosten päästöjen tarkkailuun. Nämä direktiivit on pantu täytäntöön Suomen lainsäädännössä vastaavina asetuksina. Tässä diplomityössä selvitettiin, mitä muutoksia uudistunut lainsäädäntö tuo polttolaitosten päästölaskentaan ja viranomaisraportointiin. Suurimpia muutoksia ovat päästöjen tarkkailujaksojen lyhentyminen, raja-arvojen tulkinnan muuttuminen, häiriö- sekä ylös- ja alasajojaksojen jättäminen pois pitoisuusraja-arvojen tarkkailusta sekä siirtyminen ominaispäästöjen (mg/MJ) laskennasta pitoisuusarvojen (mg/m3n) laskentaan. Päästötietojen raportoinnissa on huomioitava, että ympäristöhallinnon tavoitteena on siirtyä sähköisesti tapahtuvaan tiedonsiirtoon ja kuukausittain tapahtuvaan raportointiin kaikkien tarkkailtavien päästöjenosalta. Uudistunut ympäristölainsäädäntö koskee jo eräitä polttolaitoksia ja lopuillekin uudistuneet vaatimukset astuvat voimaan lähivuosien aikana. LCP-asetuskoskee uusia laitoksia heti, olemassa oleville laitoksille uudet mittausvelvoitteet astuvat voimaan 27.11.2004 ja asetuksen mukaiset raja-arvot 1.1.2008 alkaen. Samoin jätteenpolttoasetus koskee uusia laitoksia heti, käytössä oleville laitoksille se astuu voimaan 29.12.2005. Ensimmäisen ympäristöluvan myöntämisajankohta määrää, luetaanko laitos uusiin vai olemassa tai käytössä oleviin laitoksiin.LCP-asetuksessa uusien ja olemassa olevien laitosten päästöjen tarkkailu poikkeaa hieman toisistaan. Jätteenpoltto- ja rinnakkaispolttolaitoksilla päästöjen tarkkailun toteutustapa puolestaan riippuu poltettavan jätteen laadusta ja sen määrän suhteesta muuhun polttoaineeseen. Lisäksi tämän diplomityöprojektin aikana laadittiin yksityiskohtaiset toteutusohjeet polttolaitoksia koskevan uudistuneen ympäristölainsäädännön mukaiselle päästöjen tarkkailulle ja raportoinnille. Ohjeet laadittiin erikseen LCP- ja jätteenpolttoasetusten soveltamiseksi sekä CO2-päästöjen määrittämistä varten. Ohjeita ei ole sisällytetty tähän työhön, vaan niitä kannattaa tiedustella Kontram Oy:ltä, mikäli niihin halutaan tutustua tarkemmin.

Kaasukäyttöisen jäteauton toiminnan tutkiminen ja soveltuvuuden selvittäminen pääkaupunkiseudun jätteenkuljetuksiin

Kaasunkäyttö liikennepolttoaineena on Suomessa vielä melko vähäistä. Maa- ja biokaasun käyttöä pyritään kuitenkin lisäämään, sillä EU:n jäsenvaltioiden tulee korvatavuoteen 2010 mennessä 5,75 % nykyisistä liikenteen polttoaineista biopolttoaineilla ja vuoteen 2020 mennessä jopa 20 %:a. Tässä työssä tutkittiin kaasukäyttöisen (CNG) jäteauton vahvuuksia ja heikkouksia dieseljäteautoon verrattuna. Ensimmäinen CNG-jäteauto aloitti liikennöinnin Pääkaupunkiseudun yhteistyövaltuuskunnan alueella joulukuussa 2005. Kaasujäteautolle suoritettujen melu- ja pakokaasupäästömittausten perusteella selvisi, että CNG-jäteauto on ympäristön kannalta dieseljäteautoa puhtaampi vaihtoehto. Kaasujäteautolla on myös yrityksen imagoon positiivinen vaikutus. Jäteautojen kustannuslaskelmat osoittivat, että kaasujäteauto tulee kokonaiskustannuksiltaan kalliimmaksi kuin dieseljäteauto. Ainoastaan CNG-jäteauton polttoainekustannukset ovat toistaiseksi edullisemmat kuin dieseljäteauton. Kaasujäteautokannan lisääntyminen edellyttää kaasun liikennepolttoainekäytön tukemista esimerkiksi antamalla lisäpisteitä urakkatarjouskilpailuissa. Tällöin eri polttoainevaihtoehtojen välillesyntyy kilpailua, millä voi tulevaisuudessa olla vaikutusta CNG-jäteauton kokonaiskustannusten alenemiseen ja kaasun käytön lisäämiseen taloudellisesti kannattavasti. Myös edistämällä biokaasun hyötykäyttöä liikennepolttoaineena saavutetaan maakaasua paremmat ympäristöhyödyt ja saadaan kaatopaikoilla muodostuva metaani talteen. Biokaasu on hiilidioksidineutraali polttoaine, joten sen poltosta ei synny kasvihuonekaasupäästöjä.

Polttodirektiivien soveltaminen sellutehtaiden ilmapäästömittauksissa

EU:n polttodirektiivit, LCP- ja jätteenpolttodirektiivi ovat arkipäivää suuressa osassa polttolaitoksia Suomessakin lähivuosien kuluessa. Molemmat direktiivit on otettu mukaan Suomen lain-säädäntöön asetuksina, joita on hieman muutettu vastaamaan kansallisia tarpeita. Polttolaitokset tulevat muuttamaan aikaisempia käytäntöjään päästöistä mitattavien komponenttien sekä tarkkailujaksojen että raportoinnin osalta. Mittausten tulokset raportoidaan jatkossa yksikössä mg/Nm3. Jatkuvatoimisia mittausjärjestelmiä on asennettava yhä useampaan laitokseen ja savukaasuista tarkkaillaan pitoisuuksia päästöjen sijaan. Edelleen raportoidaan esim. ympäristölupaviranomaiselle vuosipäästöjen suuruus. Vuonna 2000 voimaan tulleen ympäristönsuojelulain ja -asetuksen velvoittamina toiminnassa olevat sellutehtaat ovat hakeneet uuden lain mukaista ympäristölupaa vuoden 2004 loppuun mennessä. Ympäristöluvan tarvitsevat myös kaikki teholtaan yli 50 MW:n polttolaitokset. Suuria polttolaitoksia koskeva LCP-direktiivi astuu voimaan vuoden 2008 alussa. Siksi uusissa ympäristöluvissa tullaantodennäköisesti vaatimaan myös sellutehtailta ko. direktiivin mukaisia mittaus-järjestelmiä ja päästörajoja. Laitoksissa on jo nyt melko kattavat päästömittausjärjestelmät, sillä myös voimassaolevat ympäristöluvat ja ilmapäästöjen tarkkailuohjelmat velvoittavat päästöjen jatkuvaan seurantaan pääosin samoista savukaasukomponenteista kuin mitä direktiivissäkin edellytetään. Tässä diplomityössä keskitytään LCP- ja jätteenpolttodirektiivien mittausvaatimuksiin, raja-arvoihin sekä raportointiin sekä Metsä-Botnian sellutehtaiden mittausjärjestelmien parantamis-toimenpiteisiin. Yksityiskohtainen toimintamalli on tehty Joutsenon tehtaan laitosta ja mittaus-järjestelmää silmällä pitäen. Sitä voidaan käyttää myös muillatehtailla mallina savukaasupäästöjen mittauksien ja laitteiden päivitysten yhteydessä. Toimintamalliin siirtyminen ei velvoita Metsä-Botnian tehtaita, mutta monet tehtaat haluavat laitteistokannan uusimisen yhteydessä siirtyä direktiivien vaatimuksia vastaavaan järjestelmään.