Browsing by department "Department of Physical Sciences"
Now showing items 1-20 of 32
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2008)The molecular level structure of mixtures of water and alcohols is very complicated and has been under intense research in the recent past. Both experimental and computational methods have been used in the studies. One method for studying the intra- and intermolecular bindings in the mixtures is the use of the so called difference Compton profiles, which are a way to obtain information about changes in the electron wave functions. In the process of Compton scattering a photon scatters inelastically from an electron. The Compton profile that is obtained from the electron wave functions is directly proportional to the probability of photon scattering at a given energy to a given solid angle. In this work we develop a method to compute Compton profiles numerically for mixtures of liquids. In order to obtain the electronic wave functions necessary to calculate the Compton profiles we need some statistical information about atomic coordinates. Acquiring this using ab-initio molecular dynamics is beyond our computational capabilities and therefore we use classical molecular dynamics to model the movement of atoms in the mixture. We discuss the validity of the chosen method in view of the results obtained from the simulations. There are some difficulties in using classical molecular dynamics for the quantum mechanical calculations, but these can possibly be overcome by parameter tuning. According to the calculations clear differences can be seen in the Compton profiles of different mixtures. This prediction needs to be tested in experiments in order to find out whether the approximations made are valid.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2006)The aim of this work was the assessment about the structure and use of the conceptual model of occlusion in operational weather forecasting. In the beginning a survey has been made about the conceptual model of occlusion as introduced to operational forecasters in the Finnish Meteorological Institute (FMI). In the same context an overview has been performed about the use of the conceptual model in modern operational weather forecasting, especially in connection with the widespread use of numerical forecasts. In order to evaluate the features of the occlusions in operational weather forecasting, all the occlusion processes occurring during year 2003 over Europe and Northern Atlantic area have been investigated using the conceptual model of occlusion and the methods suggested in the FMI. The investigation has yielded a classification of the occluded cyclones on the basis of the extent the conceptual model has fitted the description of the observed thermal structure. The seasonal and geographical distribution of the classes has been inspected. Some relevant cases belonging to different classes have been collected and analyzed in detail: in this deeper investigation tools and techniques, which are not routinely used in operational weather forecasting, have been adopted. Both the statistical investigation of the occluded cyclones during year 2003 and the case studies have revealed that the traditional classification of the types of the occlusion on the basis of the thermal structure doesn’t take into account the bigger variety of occlusion structures which can be observed. Moreover the conceptual model of occlusion has turned out to be often inadequate in describing well developed cyclones. A deep and constructive revision of the conceptual model of occlusion is therefore suggested in light of the result obtained in this work. The revision should take into account both the progresses which are being made in building a theoretical footing for the occlusion process and the recent tools and meteorological quantities which are nowadays available.
-
Annoksen ja pinta-alan tulon (DAP) mittaaminen röntgendiagnostiikassa ja DAP-mittareiden kalibrointi (Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2004)Annoksen ja pinta-alan tuloa (DAP, dose-area product) mittaavaa DAP-mittaria käytetään röntgendiagnostiikassa potilaan säteilyaltistuksen määritykseen. DAP-mittari on läpäisytyyppinen, tasomainen ionisaatiokammio, jolla voidaan mitata samanaikaisesti potilastutkimuksen kanssa. Röntgenlaitteessa oleva DAP-mittari tulisi kalibroida siten, että mittaustuloksena saadaan annoksen ja pinta-alan tulo potilaaseen kohdistuvassa säteilykeilassa. Mittareita voidaan kalibroida erilaisilla menetelmillä, mutta usein on tyydytty käyttämään mittarin valmistuksen yhteydessä tehtyä kalibrointia. Tässä työssä oli tarkoitus kehittää DAP-mittareille yhtenäinen ja toimiva kalibrointimenettely, jonka avulla mittaukset ovat jäljitettävissä kansainväliseen mittausjärjestelmään. Uudessa kalibrointimenettelyssä käyttöpaikalla suoritettava kalibrointi tehdään kalibroidulla DAP-mittarilla (vertailumittarilla), joka on säteilykeilassa samanaikaisesti kalibroitavan mittarin kanssa. Säteilyn käyttöpaikalla kalibroinnissa tarvittavat vertailumittarit kalibroidaan Säteilyturvakeskuksen (STUK) mittanormaalilaboratoriossa. Menetelmän kehittelyä varten DAP-mittareita tutkittiin laboratorioon rakennetulla mittausjärjestelyllä, jossa selvitettiin niiden toimintaa ja kalibrointiin vaikuttavia tekijöitä. Vertailumittarin kalibrointia varten tutkittiin kahta menetelmää, joissa todellinen annoksen ja pinta-alan tulo määritetään joko mittaamalla kalibroidulla DAP-mittarilla tai laskemalla ilmaan absorboituneen annoksen ja säteilykeilan poikkileikkauksen pinta-alan mitattujen arvojen tulo. Kahdella eri menetelmällä mitatut DAP-arvot poikkeavat useita prosentteja toisistaan. Aikaisempien tutkimuksien ja omien mittausten perusteella päätettiin, että vertailumittareiden kalibroinnissa käytetään mittanormaalina laboratorion kalibroitua DAP-mittaria. Kehitetyn menetelmän avulla mittanormaalilaboratoriossa kalibroitiin viisi vertailumittaria. Yhden vertailumittarin avulla kalibroitiin diagnostisten röntgenlaitteiden DAP-mittareita niiden omilla käyttöpaikoilla sairaalassa. Mittauksissa huomattiin, että tavanomainen paine- ja lämpötilakorjaus korjaa mittareiden näyttämää hieman liikaa. Siksi olosuhteiden vaihtelut vaikuttavat korjattuihin mittaustuloksiin ja kalibroinnin epävarmuuteen enemmän kuin aikaisemmin on arvioitu.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2007)Monissa viimeaikaisissa tutkimuksissa on tutkittu aurinkotuulen dynaamisen paineen vaikutusta revontulialueen hiukkaspresipitaatioon. Tutkimukset ovat kuitenkin perustuneet muutamaan yksittäiseen tapaukseen ja laskevan dynaamisen paineen vaikutuksia ei juuri ole tarkasteltu. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli selvittää suuremmasta statistiikasta aurinkotuulen dynaamisen paineen nousujen ja laskujen vaikutusta ionosfäärin dynamiikkaan. Paineen muutoksia etsittiin ACE:n mittausdatasta vuosilta 1998 2004 ja ionosfäärin vastetta näihin muutoksiin tutkittiin käyttäen IMAGE-magnetometriverkon tuottamaa magneettisen aktiivisuuden indeksiä (IE-indeksi). Tutkimuksen kohteeksi valittiin 286 painepulssia, joita edelsi ja seurasi tasaisen paineen jakso, sekä 171 vastaavaa paineen laskua (negatiivista painepulssia). Näiden paineen muutosten ionosfäärivastetta tutkittaessa käytettiin tilastollista superposed epoch -menetelmää. Tutkimuksen tulokseksi saatiin selvä positiivinen korrelaatio IE-indeksin ja aurinkotuulen dynaamisen paineen välillä. Korrelaatio on vähemmän selkeää paineen laskujen kuin nousujen yhteydessä. Tälle on useita mahdollisia selityksiä: Tutkimusaineisto paineen laskuista oli suppeampi. Toisin kuin painepulsseihin, paineen laskuihin ei liittynyt aurinkotuulen nopeuden muutosta. Lisäksi IMF:n magnitudi kasvoi lähes kaikkien paineen laskujen aikana, joten magnitudin ja IE:n välinen positiivinen korrelaatio voisi peittää paineen laskun vaikutusta. Eteläisen IMF:n painepulssien aikana IE:n muutokset aiheutuivat enimmäkseen läntisen elektrojetin vahvistumisesta ja pohjoisen IMF:n aikana havaitut IE:n muutokset liittyivät enemmän itäiseen elektrojettiin. Aurinkotuulen dynaamisen paineen ja elektrojettien korrelaation selitykseksi tarjotaan ionosfääriin saapuvien kentänsuuntaisten virtojen välityksellä tapahtuvaa kytkentää aurinkotuuleen. IMF:n z-komponentin suunnalla oli odotetun merkittävä vaikutus IE:n yleiseen tasoon, mutta IE:n korrelaatio paineen muutosten kanssa oli samaa tasoa z-komponentin etumerkistä riippumatta. Myös IMF:n y-komponentti osoittautui merkittäväksi pohjoisen IMF:n aikana, sillä tällöin IE:n yleinen taso oli korkeampi ja paineen muutosten vaikutus paljon selkeämpi IMF:n y-komponentin ollessa positiivinen kuin negatiivinen.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2004)
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2003)
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2007)Mahdollisimman tarkka tieto varatun hiukkasen energianmenetyksestä sen kulkiessa näytteessä on usein hyvin olennaista varteenotettavien tutkimustulosten aikaansaamiseksi monilla eri fysiikan suuntautumisaloilla. Aihe onkin hyvin laajalti tutkittu. Kehityksen kuitenkin edetessä yhä pienempiin mittasuhteisiin ja tarkempiin arvoihin on tärkeää, että myös ionien energianmenetyksestä väliaineessa saadaan yhä tarkempaa tietoa. Takaisinsirontaspektrometriassa tarkastellaan näytteestä sironneita ammusioneja. Takaisinsironnan avulla voidaan tunnistaa näytteen sisältämät alkuaineet, selvittää syvyysjakauma ja näytteen alkuaineiden suhteelliset runsaudet. Menetelmään liittyvät ilmiöt ovat varsin monimutkaisia ja niiden teoreettinen mallintaminen siten haasteellista. Kun tavoitteena on simuloida mahdollisimman tarkasti tilannetta, jossa kiihdytetty ioni etenee näytteessä ei analyyttinen ratkaisumalli välttämättä ole paras vaihtoehto. Tilannetta kuvaamaan onkin kehitetty useita eri laskennallisia menetelmiä. Tässä työssä tarkasteltiin sitä kuinka paljon kaksikertasironnan huomioon ottaminen vaikuttaa tuloksiin takaisinsirontaa simuloitaessa. Useimmat takaisinsironnan mallinnusohjelmat ottavat huomioon ainoastaan yksikertasironnan. Tämä on varsin ymmärrettävää, sillä jo toisen sirontatapahtuman huomioon ottaminen ja mallintaminen analyyttisesti lisää huomattavasti simulaation laskutapahtumien lukumäärää ja hidastaa siten itse simulaatiota. Työtä varten kirjoitettiin ohjelma, jolla simuloituja tuloksia verrattiin sekä näytteistä mitattuihin että toisella simulaatio-ohjelmalla tuotettuihin spektreihin. Vertailusta kävi selvästi ilmi kaksikertasironnan merkitys takaisinsirontaa simuloitaessa. Yksikertasironnan tuoma informaatio päättyy energiaan, jolla näytteen takareunasta sironnut ioni havaitaan ilmaisimessa. Toisen sirontatapahtuman huomioon ottaminen tuo lisäinformaatiota etenkin spektrin häntäalueella. Laaditulla ohjelmalla pystyttiin nyt käsittelemään ainoastaan erikoistapausta, jossa ionisuihku ammuttiin kohtisuoraan näytteeseen. Looginen jatkotoimenpide työn parissa olisi laajentaa ohjelma käsittämään muutkin ionisuihkun tulokulmat.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2006)Tämä työ perustuu vuosina 1951–2000 toukokuusta syyskuuhun Helsingin Kaisaniemen mittausasemalla kerättyyn piirtävän sademittarin aineistoon. Työssä esitellään sadantaan vaikuttavia tekijöitä Helsingin Kaisaniemessä ja pohditaan alueen ilmastollista edustavuutta. Työn pääpaino on aineiston laadun arvioinnissa ja Helsingin Kaisaniemen kesäsateiden ilmastollisten piirteiden kuvaamisessa mahdollisimman monipuolisesti. Piirtävän sademittarin digitalisoitu aineisto osoittautui laadultaan hyväksi, ja aineistosta laskettujen vuorokausisadesummien todettiin korreloivan hyvin saman mittausaseman sadekeräysastioiden vuorokausisadesummien kanssa. Sadannan piirteitä voidaan kuvata useilla tilastollisilla jakaumilla. Tässä työssä kahden eksponenttijakauman summa osoittautui parhaiten kuvaamaan sateen ja sateettomien jaksojen kestoja sekä sadetapahtumien sadesummia. Sateen intensiteetin ääriarvot sovitettiin yleistettyyn ääriarvojakaumaan, ja jaksomaksimimenetelmällä rankoille sateille laskettiin toistumisaikoja. Tulokseksi saatiin, että Helsingin Kaisaniemessä sataa kerran 50 vuodessa 1.78 mm/min 10 minuutin ajan, 1.53 mm/min 15 minuutin ajan, 0.95 mm/min 30 minuutin ajan ja 0.52 mm/min 60 minuutin ajan. 56 hetkellisesti rankimmasta sateesta muodostettu sateen teoreettinen ajallinen muoto on lähes symmetrinen rankimman hetken suhteen, mutta yksittäisten rankkojen sateiden ajallisen muodon todettiin vaihtelevan paljon. Tämän työn tulosten perusteella voidaan todeta, että toukokuussa sateet ovat Helsingin Kaisaniemessä intensiteetiltään heikkoja ja pitkäkestoisia. Kesäkuussa konvektiiviset sateet yleistyvät etenkin iltapäivällä. Heinäkuussa ja elokuussa sateet ovat rankkoja ja lyhytkestoisia, ja elokuussa sademäärän sekä intensiteetin vuorokausivaihtelu on suurimmillaan. Syyskuussa sateen osuus kokonaisajasta on kesäkuukausista suurin ja intensiteetin vuorokausivaihtelu on vähäistä. Meri vaikuttaa Helsingin Kaisaniemen sateisiin etenkin alkukesällä. Kaupungin kasvun vaikutuksia ei tuloksista voitu erottaa. Vuosikymmenten välillä esiintyy suuria eroja etenkin sadetapahtumien kestossa ja lukumäärässä, mutta selviä merkkejä ilmastonmuutoksesta ei löytynyt. Helsingin Kaisaniemessä sataa kesällä keskimäärin 4.5 % kokonaisajasta. Yksi sadetapahtuma kestää keskimäärin 60 minuuttia ja sateeton jakso keskimäärin 21 tuntia. Sateen intensiteetti on koko kesän aikana keskimäärin 0.020 mm/min.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2001)
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2004)Euroopan Unionin direktiivi 97/43/Euratom ja Sosiaali- ja terveysministeriön asetus 423/2000 velvoittavat Säteilyturvakeskuksen antamaan diagnostiset vertailutasot yleisimmille röntgen- ja isotooppitutkimuksille. Lapsipotilas on radiologisissa tutkimuksissa erityisen huomion kohteena aikuisia korkeammasta säteilyriskistä johtuen. Tämän työn tarkoituksena oli selvittää aikaisemmat tiedot lasten röntgentutkimusten säteilyannoksista, esittää menetelmä lapsipotilaan koon huomioon ottamiseksi vertailutasoja asetettaessa ja arvioida röntgentutkimuksista aiheutuvaa säteilyriskiä. Lasten rintakehätutkimusten säteilyannoksia mitattiin kahdesta sairaalasta annosaineiston täydentämiseksi ja mittausmenetelmien soveltuvuuden varmistamiseksi. Pinta-annos (ESD) määritettiin säteilyntuottomittausten avulla ja annoksen ja pinta-alan tulo (DAP) DAP-mittarin avulla. PCXMC-annoslaskentaohjelman avulla laskettiin rintakehätutkimuksista keskimäärin aiheutuvat efektiiviset annokset, joiden avulla arvioitiin säteilyriskiä ikäryhmittäin. Tutkimuksessa käytetty aineisto koostui yhteensä kahdeksasta sairaalasta kerätyistä annostiedoista. Rintakehän röntgentutkimuksia oli 700, virtsateiden toiminnan läpivalaisututkimuksia (MCU) 100 ja muita natiiviröntgen sekä läpivalaisututkimuksia 10 - 30. Rintakehätutkimusten säteilyannokset olivat pienempiä kuin useissa muissa julkaistuissa tutkimuksissa. Yhdestä rintakehätutkimuksesta aiheutuvaksi efektiiviseksi annokseksi arvioitiin ikäryhmittäin 8 - 34 μSv. Pienten lasten muita korkeampi säteilyriski kompensoitui muita ikäryhmiä alhaisemmista säteilyannoksista johtuen. Rintakehän tutkimusten säteilyannokset kasvoivat eksponentiaalisesti potilaan koon kasvaessa, korrelaatiokertoimet säteilyannoksiin sovitetuille käyrille olivat 0,86 - 0,99. Vastaava eksponentiaalinen kasvu oli havaittavissa myös muissa tutkimuksissa, mutta niissä aineisto oli puutteellinen. Epävarmuusarvion perusteella toiminnanharjoittajat voivat määrittää potilasannoksiaan 20 %:n epävarmuudella. Iso-Britannian säteilysuojeluviranomaisen (NRPB) esittämän menetelmän lasten vertailutasojen asettamiseksi todettiin aiheuttavan lisää epävarmuutta (12 - 40 %) ja menetelmä oli työläs soveltaa. Vertailutasot lasten röntgentutkimuksille tulisi asettaa lineaarisena käyränä puolilogaritmisella asteikolla potilaan paksuuden funktiona. Tällä hetkellä annostietoja ei ole riittävästi vertailutasojen asettamiseksi, lisäksi käytettävissä oleva aineisto on osittain vanhentunutta. Vertailutasojen asettamiseksi annostietoja tulisi kerätä yli 20 sairaalasta keskittyen yliopistollisiin sairaaloihin ja keskussairaaloihin, joissa lasten röntgentutkimuksia tehdään eniten.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2008)Työssä tarkasteltiin ilmakehän yleisen kiertoliikkeen mallin, ECHAM5:n, ja Euroopan keskipitkien sääennusteiden keskuksen uudelleenanalyysijärjestelmän, ERA-40:n, lumen vesiarvon ja lumisten alueiden pinnan albedon mallintamista. Tarkoituksena oli selvittää näiden välisiä eroja sekä sitä, kuinka hyvin ECHAM5 kuvaa nykyilmaston lumioloja. Esimerkinomaisesti tarkasteltiin myös Rossby-keskuksen alueellisen ilmastomallin, RCA3:n, lumen mallintamistapaa. ECHAM5-simulaatioissa käytetty pakote oli havaintojen mukainen meriveden pintalämpötilan ja merijään jakauma. ECHAM5:n ja ERA-40:n aineistoja vertailtiin jaksolla 1986-1990 Pohjois-Euraasian alueella. ERA-40:n lumen vesiarvoja verrattiin lisäksi INTAS-SCCONE-hankkeen havaintoaineistoon. Saatujen tulosten mukaan ECHAM5:n lumen vesiarvo oli monilla alueilla ERA-40:n lumen vesiarvoa pienempi. Suurimmillaan erot olivat vesiarvon maksimialueilla Euraasian keskiosissa. ECHAM5:ssä myös eri vuosien välinen vaihtelu oli pienempää kuin ERA-40:ssä. Varsinkin tarkastelujakson viimeisinä vuosina, 1989 ja 1990, lumen vesiarvo sai Pohjois-Euroopan alueella ERA-40:n mukaan hyvin matalia arvoja, jotka selittyvät NAO-indeksin korkeilla arvoilla. NAO-ilmiön voimakkuus 1980-luvun lopulla ei kuitenkaan erotu ECHAM5:n lumen vesiarvossa. ERA-40:n lumianalyysissä on mukana lumensyvyyshavaintoja, mikä on suurin tuloksiin eroa aiheuttava tekijä. Lienee myös mahdollista, että ECHAM5-simulaatioissa käytetty pakote ei ole riittävän voimakas tuottamaan kaikilta osin realistista lumen vesiarvon jakaumaa. ERA-40:n ja INTAS-SCCONE-aineiston välillä ei ollut kovin suuria eroja. Lumisten alueiden pinnan albedon osana käytetty lumialbedo on ERA-40:ssä ennustettava muuttuja, ECHAM5:ssä se parametrisoidaan. Saatujen tulosten mukaan pinnan albedon arvot ovat ECHAM5:ssä laajalti suurempia kuin ERA-40:ssä. Erot aiheutuvat albedojen erilaisesta laskentatavasta sekä mallien erilaisista kasvillisuusjakaumista. ECHAM5 aliarvioi kasvillisuuden albedoa pienentävän vaikutuksen varsinkin pohjoisen havumetsävyöhykkeen alueella. ERA-40:n pinnan albedo lieneekin realistisempi kuin ECHAM5:n.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2000)
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2006)Tässä työssä on suunniteltu mittauslaitteisto ja toteutettu diodien vuotovirtamittaukset matalissa lämpötiloissa. Suunnittelun pääpaino oli tuottaa mittauslaitteisto, joka kestäisi mittausolosuhteitten matalan lämpötilan (80 K) ja toisaalta myös lämpötilavaihtelut huoneen lämpötilasta mataliin lämpötiloihin. Lisäksi mittauslaitteiston oli kestettävä myös tutkimusprojektin myöhemmissä vaiheissa mukaan tulevaa protonisäteilytystä, mikä asetti omat valintaperusteensa materiaaleille. Mittauslaitteiston kohinaa pyrittiin vaimentamaan kontaktipintojen kultapinnoitteilla ja kiinnittämällä huomiota virtajohtimien eristyksiin. Työssä mitattiin erilailla prosessoitujen piidiodien vuotovirtoja eri lämpötiloissa. Mitatut diodit olivat sekä etukäteen säteilytettyjä että säteilyttämättömiä ja työn yhtenä päämääränä oli verrata säteilytyksen vaikutuksia vuotovirran lämpötilakorrelaatioon. Diodien piimateriaaleja oli valmistettu magneettisella Czochralski-menetelmällä sekä Float Zone-menetelmällä, lisäksi osaa diodeista oli muokattu erilaisilla lämpökäsittelyillä parempien säteilynkesto-ominaisuuksien aikaansaamiseksi. Mittauksissa diodin lämpötila laskettiin jäähdytyslaitteistolla systeemin minimilämpötilaan ja diodin ominaiskäyrä mitattiin välillä 0-450 V. Lämpötilaa nostettiin asteittain ja ominaiskäyrät mitattiin määrätyissä lämpötiloissa, minkä jälkeen tuloksia verrattiin teoreettisiin arvioihin vuotovirran lämpötilakäyttäytymisestä. Tulosten perusteella voidaan todeta teoreettisten arvojen vastaavan kokeellisia, mittauslaitteiston erottelukyvyn kynnykselle asti (10-11A), mutta tämän jälkeen mahdollinen lämpötilan laskun aiheuttama virranlasku hukkuu mittalaitteiston kohinan sekaan. Säteilytettyjen diodien kohdalla lämpötilan laskeminen madalsi vuotovirtaa 6 dekadia huoneenlämmöstä 190 K lämpötilaan, kunnes mittauskynnys ylittyi. Säteilyttämättömillä diodeilla vuotovirta oli jo huoneenlämpötilassa erittäin pientä ja lämpötilan laskiessa minimiarvoonsa vuotovirta pieneni n. 2 dekadia, kunnes mittalaitteiston mittatarkkuus tuli vastaan.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2006)Due to the recent development in CCD technology aerial photography is now slowly changing from film to digital cameras. This new aspect in remote sensing allows and requires also new automated analysis methods. Basic research on reflectance properties of natural targets is needed so that computerized processes could be fully utilized. For this reason an instrument was developed at Finnish Geodetic Institute for measurement of multiangular reflectance of small remote sensing targets e.g. forest understorey or asphalt. Finnish Geodetic Institute Field Goniospectrometer (FiGIFiGo) is a portable device that is operated by 1 or 2 persons. It can be reassembled to a new location in 15 minutes and after that a target's multiangular reflectance can be measured in 10 - 30 minutes (with one illumination angle). FiGIFiGo has effective spectral range approximately from 400 nm to 2000 nm. The measurements can be made either outside with sunlight or in laboratory with 1000 W QTH light source. In this thesis FiGIFiGo is introduced and the theoretical basis of such reflectance measurements are discussed. A new method is introduced for extraction of subcomponent proportions from reflectance of a mixture sample, e.g. for retrieving proportion of lingonberry's reflectance in observation of lingonberry-lichen sample. This method was tested by conducting a series of measurements on reflectance properties of artificial samples. The component separation method yielded sound results and brought up interesting aspects in targets' reflectances. The method and the results still need to be verified with further studies, but the preliminary results imply that this method could be a valuable tool in analysis of such mixture samples.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2008)One of the unanswered questions of modern cosmology is the issue of baryogenesis. Why does the universe contain a huge amount of baryons but no antibaryons? What kind of a mechanism can produce this kind of an asymmetry? One theory to explain this problem is leptogenesis. In the theory right-handed neutrinos with heavy Majorana masses are added to the standard model. This addition introduces explicit lepton number violation to the theory. Instead of producing the baryon asymmetry directly, these heavy neutrinos decay in the early universe. If these decays are CP-violating, then they produce lepton number. This lepton number is then partially converted to baryon number by the electroweak sphaleron process. In this work we start by reviewing the current observational data on the amount of baryons in the universe. We also introduce Sakharov's conditions, which are the necessary criteria for any theory of baryogenesis. We review the current data on neutrino oscillation, and explain why this requires the existence of neutrino mass. We introduce the different kinds of mass terms which can be added for neutrinos, and explain how the see-saw mechanism naturally explains the observed mass scales for neutrinos motivating the addition of the Majorana mass term. After introducing leptogenesis qualitatively, we derive the Boltzmann equations governing leptogenesis, and give analytical approximations for them. Finally we review the numerical solutions for these equations, demonstrating the capability of leptogenesis to explain the observed baryon asymmetry. In the appendix simple Feynman rules are given for theories with interactions between both Dirac- and Majorana-fermions and these are applied at the tree level to calculate the parameters relevant for the theory.
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2007)This masters thesis explores some of the most recent developments in noncommutative quantum field theory. This old theme, first suggested by Heisenberg in the late 1940s, has had a renaissance during the last decade due to the firmly held belief that space-time becomes noncommutative at small distances and also due to the discovery that string theory in a background field gives rise to noncommutative field theory as an effective low energy limit. This has led to interesting attempts to create a noncommutative standard model, a noncommutative minimal supersymmetric standard model, noncommutative gravity theories etc. This thesis reviews themes and problems like those of UV/IR mixing, charge quantization, how to deal with the non-commutative symmetries, how to solve the Seiberg-Witten map, its connection to fluid mechanics and the problem of constructing general coordinate transformations to obtain a theory of noncommutative gravity. An emphasis has been put on presenting both the group theoretical results and the string theoretical ones, so that a comparison of the two can be made.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2002)The one-dimensional method of characteristics is a forward method for determining ionospheric currents from electric and magnetic field measurements. In this work the applicability of the method was studied with respect to polar electrojet and shear flow events as these are the predominant ionospheric current situations and are often one-dimensional, the fields thus having only dependence on the latitude. In this work the characteristic equations are derived from Maxwell's equations and Ohm's law. A program was developed with an algorithm applying the one-dimensional method of characteristics to ionospheric electric field measurements by the STARE radars and ground- based magnetic field measurements by the IMAGE magnetometer network. The magnetic field was upward continued to the ionospheric horizontal current altitude (100km). The applicability of the one-dimensional method of characteristics was shown by analyzing the results from three electric current events. The length of these events varied between 10 and 40 minutes and the study area was limited to STARE and IMAGE measurement area over Scandinavia and part of the Arctic Ocean. The results were accurate and relatively detailed and gave insight to e.g. the origin of the features of the field-aligned currents. The estimated ratio of the Hall and Pedersen conductances, or the alpha parameter, is needed in the method. It was shown that the alpha dependence follows the theoretical predictions, and thus the Hall conductance and the East-West component of the horizontal currents (the Hall current, that dominated the horizontal currents) have practically no dependence on alpha. Also the general features of the conductance and current profiles were not dependent of alpha. Field-aligned current (FAC) results obtained during one of the events were compared with concurrent Cluster satellite measurements at a high altitude orbit above the area of study. Two maxima and a minimum of FAC occurred simultaneously in the results with very comparable numerical values after the mapping down of the results from the satellite. The one-dimensional method of characteristics was found very successful in determining ionospheric conductances and currents in detail from ionospheric electric and magnetic field measurements when the assumption of the one-dimensionality of the event is valid. It seems quite feasible to develop the algorithm for application of the method during longer time periods, where as here only singular events were studied.
-
(Helsingin yliopistoUniversity of HelsinkiHelsingfors universitet, 2002)
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2007)
-
(Helsingin yliopistoHelsingfors universitetUniversity of Helsinki, 2007)ALICE (A Large Ion Collider Experiment) is an experiment at CERN (European Organization for Nuclear Research), where a heavy-ion detector is dedicated to exploit the unique physics potential of nucleus-nucleus interactions at LHC (Large Hadron Collider) energies. In a part of that project, 716 so-called type V4 modules were assembles in Detector Laboratory of Helsinki Institute of Physics during the years 2004 - 2006. Altogether over a million detector strips has made this project the most massive particle detector project in the science history of Finland. One ALICE SSD module consists of a double-sided silicon sensor, two hybrids containing 12 HAL25 front end readout chips and some passive components, such has resistors and capacitors. The components are connected together by TAB (Tape Automated Bonding) microcables. The components of the modules were tested in every assembly phase with comparable electrical tests to ensure the reliable functioning of the detectors and to plot the possible problems. The components were accepted or rejected by the limits confirmed by ALICE collaboration. This study is concentrating on the test results of framed chips, hybrids and modules. The total yield of the framed chips is 90.8%, hybrids 96.1% and modules 86.2%. The individual test results have been investigated in the light of the known error sources that appeared during the project. After solving the problems appearing during the learning-curve of the project, the material problems, such as defected chip cables and sensors, seemed to induce the most of the assembly rejections. The problems were typically seen in tests as too many individual channel failures. Instead, the bonding failures rarely caused the rejections of any component. One sensor type among three different sensor manufacturers has proven to have lower quality than the others. The sensors of this manufacturer are very noisy and their depletion voltage are usually outside of the specification given to the manufacturers. Reaching 95% assembling yield during the module production demonstrates that the assembly process has been highly successful.
Now showing items 1-20 of 32