Epäjärjestäytyneen aineen tutkiminen röntgen-Raman-sironnalla

Spectroscopy can provide valuable information on the structure of disordered matter beyond that which is available through e.g. x-ray and neutron diffraction. X-ray Raman scattering is a non-resonant element-sensitive process which allows bulk-sensitive measurements of core-excited spectra from light-element samples. In this thesis, x-ray Raman scattering is used to study the local structure of hydrogen-bonded liquids and solids, including liquid water, a series of linear and branched alcohols, and high-pressure ice phases. Connecting the spectral features to the local atomic-scale structure involves theoretical references, and in the case of hydrogen-bonded systems the interpretation of the spectra is currently actively debated. The systematic studies of the intra- and intermolecular effects in alcohols, non-hydrogen-bonded neighbors in high-pressure ices, and the effect of temperature in liquid water are used to demonstrate different aspects of the local structure that can influence the near-edge spectra. Additionally, the determination of the extended x-ray absorption fine structure is addressed in a momentum-transfer dependent study. This work demonstrates the potential of x-ray Raman scattering for unique studies of the local structure of a variety of disordered light-element systems.Kiteisten aineiden rakenne on periaatteessa mahdollista selvittää täydellisesti ja kuvata säännöllisen hilan avulla. Epäjärjestäytyneiden aineiden kuten nesteiden tapauksessa vastaavaa pitkän kantaman järjestystä ei ole, mutta molekyylitasolla on usein selvää paikallista rakennetta. Tämän rakenteen kokeellinen tutkiminen on haastavaa mutta tärkeää useiden yleisten aineiden ominaisuuksien ymmärtämiseksi. --- Tässä työssä on sovellettu röntgensäteilyn epäelastiseen sirontaan perustuvaa spektroskooppista menetelmää epäjärjestäyneen aineen paikallisen rakenteen tutkimiseen. Kyseinen menetelmä, röntgen-Raman-sironta, mahdollistaa valitun alkuaineen elektronirakenteen tutkimisen siten, että lähinaapurien ja kemiallisten sidosten vaikutus voidaan erottaa. Menetelmällä voidaan saada tarkkaa tietoa molekyylitason rakenteesta, kemiallisista sidoksista ja näiden muutoksista. Menetelmän erityispiirre on sen epäresonantti luonne, joka mahdollistaa uudenlaiset mittaukset kevyistä alkuaineista mm. nesteissä ja korkeapainenäyteympäristöissä. Työn tärkeimmät sovelluskohteet ovat vetysidottuja aineita: vettä, jään eri olomuotoja sekä useita yleisiä alkoholeja. Näiden aineiden kokeellisissa tutkimuksissa on tässä työssä havaittu useita paikallisen rakenteen piirteitä jotka vaikuttavat mitattavaan spektriin. Havainnot molekyylin sisäisen rakenteen, molekyylien välisten vetysidosten ja myös sitoutumattomien lähinaapurien vaikutuksista spektriin laajentavat aiempia tutkimuksia ja osittain muuttavat kokeiden tulkintaa paikallisen rakenteen kannalta. Kokeellisten havaintojen analyysissä on käytetty apuna elektronirakennelaskuja, joilla voidaan mallintaa erilaisten rakenteiden tuottamia spektrejä. Myös synktrotronisäteilyyn perustuvan koemenetelmän kehittäminen on ollut tärkeässä osassa

The isotropic Compton profile difference across the phase transition of VO2_2

We studied the isotropic Compton profile of the prototypical oxide VO$_2$ across the temperature induced electronic and structural phase transition at T$_C$ $\approx$ 340 K. We show that the phase transition leaves an observable signal, which facilitates Compton scattering studies of electronic structure and phase transitions in complex solids in powder form. We compare the experimental results with density functional theory calculations and find agreement in the shape of the difference profile, although the amplitude of the observed features is overestimated. The origin of the disagreement is discussed and we argue that it mainly originates mostly correlation effects beyond our current calculations and possibly to some extent, from thermal motion

Pelastusviranomaisen suorittaman valvontatoiminnan kehittäminen Helsingin kaupungin pelastuslaitoksella

Kehityshankkeen tarkoitus oli kehittää pelastusviranomaisen suorittamaa valvontatoimintaa Helsingin kaupungin pelastuslaitoksella. Tarve kehittämiselle muodostui vuonna 2011 voimaan astuneen pelastuslain 379/2011 vaatimuksista. Pelastusviranomaisen suorittaman valvontatoiminnan tulee perustua riskien arviointiin sekä sen tulee olla säännöllistä, laadukasta ja tehokasta. Pohjavaatimusten myötä kehittämistehtävä jakaantui neljään tutkimusongelmaan. Ensimmäisen tutkimusongelman tavoitteena oli kehittää malli valvonnan riskiperusteiseen kohdentamiseen. Toisen tutkimusongelman aihe oli valvontatyön suunnittelu pidemmällä aikavälillä. Laatu- ja tehokkuusvaatimusten osalta loogista oli kehittää määräaikaisissa palotarkastuksissa käytettävää työmenetelmää eli auditoivaa palotarkastusmallia, josta muodostui kolmas tutkimusongelma. Neljäs tutkimusongelma oli valvontatyön tuloksellisuuden mallin muodostaminen siten, että se tukee toiminnan johtamista ja kehittämistä. Teoreettisen viitekehys muodostui kustannus-hyötyanalyysistä, toimintaa ohjaavasta lainsäädännöstä sekä luonnoksesta Helsingin kaupungin pelastuslaitoksen palvelutasopäätökseksi vuosille 2013–2016. Kustannus-hyötyanalyysin selkeys ja suoraviivaisuus sekä sen suoma mahdollisuus huomioida reunaehtoja päätöksenteon optimoinnissa tekivät siitä soveltuvan menetelmän. Jokainen tutkimusongelma saatiin ratkaistua kehityshankkeen aikana ja muodostuneet lopputuotteet on otettu organisaatiossa käyttöön. Konkreettiset lopputuotteet olivat vuoden 2013 Onnettomuuksien ehkäisytyön toimintasuunnitelma, malli asiakkaiden luokittelusta kriittisyysluokkiin, määräaikaisten palotarkastusten toteutussuunnitelma vuosille 2014–2018, Omatoimisen varautumisen auditointimalli- ja manuaali sekä tuloksellisuuden mittaamisen malli. Menetelmien toteutumista seurattiin vuoden 2013 ensimmäinen kvartaali, jonka jälkeen niiden onnistuminen arvioitiin valvontatyön suunnittelua ja kehittämistä ohjaavien ja johtavin tahojen toimesta.Developing the Supervisory Duties at Helsinki City Rescue Department The aspiration of this development project was to develop supervisory duties at Helsinki City Rescue Department. The need for developing the supervisory duties became apparent after the new Rescue Act (379/2011) came into effect in 2011. The supervision should be based on risk assessment and be of a high quality, effective and done on a regular basis. This development project was divided into four research problems. The objectives of the first and second research problem were to develop a model for allocating surveillance based on risk assessment and for a long-term planning of surveillance actions. The third research problem focused on quality and effectiveness by developing the method used in the temporary fire inspections. The fourth research problem was to create a model to measure out the productiveness of the surveillance actions so that it will support the management and development. The theoretical context was formed from cost-benefit-analysis, directional legislation and the draft of Helsinki City Rescue Department’s decision on the standard of service of regional rescue services for years 2013-2016. The clarity and linearity of cost-benefit-analysis and its ability to enable boundary conditions in order to optimize decisions made it an applicable method. All research problems were solved during the development project and all created end products are implemented in the organization. The concrete end products were the action plan forf preventing accidents for year 2013, a model to categorize customers to different criticalness categories, a strategy for executing the temporary fire inspections for years 2014-2018, an auditing model for self-preparedness and a model to measure out the productiveness of the surveillance actions. The methods were monitored during the first quarter of the year 2013. The success of the methods was assessed by those who guide and direct planning and developing surveillance actions

Sammutusvesisuunnitelman laatiminen Keski-Suomen pelastuslaitokselle

Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tehdä sammutusvesisuunnitelma Keski-Suomen pelastuslaitokselle. Sammutusvesisuunnitelman laatimista varten tehtiin kattava selvitys Keski-Suomen sammutusveden hankinnan järjestelyistä ja selvityksen pohjalta laadittiin sammutusvesisuunnitelmaa. Kuntien ja vesihuoltolaitoksien sammutusveden hankinnan nykytilan selvitystä varten suoritettiin haastatteluja kuntien vesihuollosta vastaaville henkilöille sekä vesihuoltolaitoksien edustajille. Pelastuslaitoksen sammutuskaluston nykytilan selvittämisestä vastasivat paloasemien vastuuhenkilöt. Sammutusvesisuunnitelman laatimisvelvoite muodostui alueellisille pelastuslaitoksille pelastuslain (379/2011) muutoksen yhteydessä kesällä 2011. Pelastuslaki edellytti alueellisia pelastuslaitoksia laatimaan sammutusveden hankintaan ja toimittamiseen liittyvän sammutusvesisuunnitelman. Sammutusvesisuunnitelma tuli laatia yhteistyössä pelastustoimen alueeseen kuuluvien kuntien ja vesihuoltolaissa (119/2001) tarkoitettujen vesihuoltolaitosten sekä näille vettä toimittavien vesilaitosten kanssa. Lainsäädäntö ei ole aikaisemmin velvoittanut tekemään sammutusveden hankintaa ja toimittamista varten erillisiä suunnitelmia. Opinnäytetyötä varten tehtiin kolme erillistä tutkimusta. Tutkimusote oli pääasiallisesti kvalitatiivinen. Osa tutkimuksesta sisälsi kvantitatiivisia osia. Kuntien vesihuollosta vastaaville henkilöille ja vesihuoltolaitoksien edustajille suoritettiin haastattelu puolistrukturoitua haastattelulomaketta käyttäen. Haastattelut suoritettiin kuntakohtaisten palaverien yhteydessä. Haastattelun tarkoituksena oli saada selville kuntien sammutusvesijärjestelyt. Keski-Suomen pelastuslaitoksen henkilöstölle suoritettiin kysely sähköpostin välityksellä puolistrukturoitua kyselylomaketta käyttäen. Kysely osoitettiin pelastuslaitoksen päällystölle, alipäällystölle sekä paloasemien vastuu palomiehille. Pelastustoimen resurssi- ja onnettomuustilastosta (PRONTO) tutkittiin Keski-Suomen alueella vuosina 2008 - 2012 tapahtuneita tulipaloja. Tutkimuksessa selvitettiin kuinka paljon tulipaloja on ajanjaksolla sattunut, paljonko sammutusvettä on käytetty tulipaloissa sekä mistä sammutusvesi on hankittu palopaikalle. Tutkimusaineisto analysoitiin käyttämällä tilastollista analyysiä sekä sisällön analyysiä. Tutkimuksista saatuja tuloksia on hyödynnetty Keski-Suomen pelastuslaitoksen sammutusvesisuunnitelman laatimisessa. Keskeisimmät tutkimustulokset on esitetty tässä opinnäytetyössä.The purpose of this master’s thesis was to compile a firefighting water supply plan for Central Finland’s rescue department. A thorough report was made about how the firefighting water supply and management was organized in Central Finland and it was used as a basis for compiling the actual firefighting water plan. A series of interviews were made to the personnel in charge of water management both in the municipalities and in water and sewage works in order to find out the current situation of firefighting water supply and management. The fire chiefs of Central Finland’s fire department were responsible for reporting the current condition of the equipment used in firefighting in the fire department they were working. Compiling a firefighting water supply plan became law-enforced in summer 2011 when the rescue law (379/2011) was updated. The law required the areal fire departments to compile a plan for acquisition and delivery of firefighting water. The plan needed to be planned in cooperation with the municipalities, the water and sewage works addressed in the water and sewage law (119/2001) and the water works acquiring water to them in the area. The rescue law did not require any plans concerning the firefighting water supply and management before 2011. This master’s thesis consists of three researches. The research was mainly qualitative but it also included quantitative parts. Firstly, a semi-structured interview was made for the personnel in charge of water management in the municipalities and for the representatives of the water and sewage works. The interviews were made during a meeting with the representatives. The purpose of the interviews was to find out how the firefighting water supply was organized in the municipalities. Secondly, the fire officers in Central Finland’s rescue department were interviewed using a semi-structured questionnaire sent via email. The questionnaire was sent to higher and lower fire officers in the area and to fire chiefs in the area. Thirdly, data about the occurrence of fires between 2008-2012 in Central Finland region was collected from the rescue resource and accident statistic (PRONTO). The areas of interest in the statistics were how many fires there had been, how much firefighting water had been used and from where the firefighting water was taken to the accident site. The data collected from all three researches was analyzed using statistical analysis and content analysis and the results were utilized when compiling the firefighting water supply plan for Central Finland’s rescue department. The essential results of each the researches are presented in this thesis