Mitokondrier ligger till grund för cellandningen och därmed cellernas energiproduktion. De befinner sig i ständig rörelse, vilket utifrån en energisynpunkt är ineffektivt om rörelsen helt skulle sakna funktion. Projektet syftar till att utveckla ett program som använder optiskt flöde för att kvantifiera rörelse hos mitokondrier; detta för att kunna jämföra mitokondriers rörelse i olika typer av celler samt olika typer av cellfaser för att på sikt kunna förstå varför mitokondrier rör på sig. Programmet baseras på Horn-Schunk's algoritm för optiskt flöde, som medför viss problematik i och med att det optiska flödet är pixelberoende - fler, större och mindre sammanhängande objekt är alla faktorer som ger ett högre värde på optiskt flöde utan att sekvensen uppvisar en högre grad av rörelse. Det bildmaterial som analyseras kan uppvisa olika objektsfördelning, och detta måste tas i beaktande. Projektet syftar därför till, utöver att implementera en algoritm för optiskt flöde för att analysera mitokondrier, att även utveckla en metod för att normera för bildens objektsfördelning, så att det beräknade optiska flödet enbart är ett mått på rörelsen i bildsekvensen. Slutsatsen blev att beräkningen av ett normerat optiskt flöde fungerar bra för bildmaterial i två dimensioner, men något sämre för vissa objektsfördelningar i tre dimensioner.

Kvantkommunikation är konsten att överföra information med hjälp av qubitar. Qubitar har likt en vanlig bit två tillstånd, 0 och 1, men kan dessutom befinna sig i en superposition av båda tillstånden. Genom att använda kvantmekanikens lagar gör kvantkommunikation det omöjligt för en tredje part att avlyssna information som överförs.  När kvantkommunikationssystem implementeras i verkligheten överförs information med enskilda fotoner genom optiska fibrer, vilket tillför många hinder som inte bemöts i teorin. Ett sådant problem är tillkomsten av bakgrundsstrålning, till exempel svartkroppsstrålning, i systemet som försämrar en mottagares förmåga att läsa informationen som skickas. Detta projekt är ett försök att motverka sådan bakgrundsstrålning genom att konstruera ett bandpassfilter som filtrerar oönskade våglängder från linjen, med minimala förluster av informationen som skickas. Målet är att filtret även ska fungera vid kryogeniska temperaturer.  För att konstruera ett effektivt filter testades och jämfördes olika tillgängliga komponenter utifrån olika kriterier under projektet. För detta ändamål genomfördes primärt två typer av mätningar:1. Effektmätningar, där överföringen genom en konstruktion mättes specifikt för våglängden 1550 nm, den våglängd som används i laboratoriets telekom-linje för överföring av information.2. Spektrummätningar, där ett spektrum av infraröda våglängder skickas genom konstruktionen för att undersöka effekten av interferens och filtrering av oönskade våglängder.Med hjälp av dessa mätningar evaluerades och jämfördes prestandan hos de olika delarna som testades. De individuella delarna sattes sedan stegvis ihop till en slutlig filterkomponent.  Under det första steget av projektet lyckades överföringen för den bästa konstruktionen uppnå ca. 85\% utan ett filter. Detta minskade sedan då delarna monterades ihop till ett slutlig resultat på ca. 28\% för den färdiga filterkomponenten. På grund av tidsbrist och ett begränsat antal delar kunde detta resultat inte förbättras, och kryogeniska tester hann inte genomföras innan slutet av projektet. Dock tyder mätningarna under projektet på att detta resultat går att förbättra avsevärt, och en acceptabel prestanda bör därför vara möjlig även vid låga temperaturer. Potentiella förbättringar diskuteras i slutet av denna rapport.

This thesis aims to investigate whether a fiber Bragg grating array (FBGA) can be designed to reduce the bandwidth of light from a 1.5 µm fiber laser while the distances between the fiber Bragg gratings are in the 10-20 cm range. The results from simulations show that for FBGA with multiple cavities, small changes in cavity length impact transmission drastically. For FBGA consisting of only two fiber Bragg gratings, the quality of the laser cavity's spectrum is improved, as the peak width is reduced and stability is increased. The conclusions of the experiments and the simulations are that FBGA with a single cavity gives best performance. For future studies, if higher computational power and production capabilities are available, an in depth analysis of a multi cavity FBGA could be conducted.

A challenge when working with optics systems is identifying and locating errors and irregularities in an effective and non-time consuming manner. Getting a view of how light interacts with every individual component in a complex optical system would streamline this process. This report examines the 1D-LiDAR as a tool to use when troubleshooting optical systems. With a 1D-LiDAR setup, different scenarios of applications are investigated and possibilities as well as limitations are discussed. Experiments done on different optical setups show that alignment of optical elements play a key part of getting reliable information about optical systems. It is shown that the resolution of the LiDAR setup is nine millimeters but is dependent on the equipment used. Results show that with free access to a complex optical setup, it is possible to distinguish all elements in the system and their characteristics. Therefore it appears possible to diagnose defect optical elements. It is also shown that the LiDAR can be used to investigate temperature change in optical fibers.

In order to stop the escalating global warming, humankind rapidly needs to develop and implement technology to lower the level of carbon dioxide in the atmosphere. Today there are methods to capture CO2 directly from the atmosphere (DAC); the problem lies in how to power them in a fossil-free and cost-attractive way. This report will focus on the application of thermal waste energy from nuclear power for DAC. To enable the coupling of the power plant to the DAC, the thermal waste energy i. e. low-pressure steam from the plant's thermal cycle, has to be brought to a higher temperature and pressure. Improving the steam can be done using one or multiple ejectors, and they can connect in different configurations. In this study, we vary the ejector configuration and the geometric parameters of the ejectors to optimize the performance of the setup. We show that three ejectors are preferable to reach the goal of 1-2 bar and that other configurations might be valuable when lowering the pressure limit.

I vår studie undersöker vi vilken uppfattning elever i årskurs tre har om likhetstecknet samt hur lärarens arbetssätt och arbetsmetoder kan påverka elevers förståelse av likhetstecknets innebörd. I studien använder vi oss av två insamlingsmetoder: en kvantitativ undersökning med en klass i årskurs tre och kvalitativa intervjuer med tio grundskollärare. I undersökningen utgår vi från en konstruktivistisk syn på förståelse och undervisning. Som bakgrund för studien använder vi tidigare internationell forskning vilken behandlar elevers förståelse för likhetstecknet samt lärarens undervisningsmetoder om likhet. Vår undersökning har påvisat att även om eleverna visat bra förståelse av likhetstecknet när de löser diagnosuppgifter av strukturell typ, har de problem med att skriftligt förklara likhetstecknets innebörd. Intervju undersökning har visat att läraren är medvetna om vikten att utveckla båda den dynamiska och statiska uppfattningen av likhetstecknet samt att en del elever inte har utvecklat den statiska uppfattningen. Från vår undersökning drar vi slutsatsen att den bristande förståelse för symbolens innebörd kan bero på olika faktorer: för snabbt övergång från konkret till abstrakt arbetssätt, läromedel där likhetstecknet ofta presenteras som symbol för svar på en räkneoperation och elevers språksvårigheter.

I detta arbete har jag undersökt om begreppet arbetsminnet har förankrat sig hos matematiklärare samt om och hur de arbetar med minnesträning för kunskapsutveckling hos elever. I den empiriska studien har jag intervjuat sex lärare, från runt om i Sverige, som arbetar med matematik i de lägre årskurserna. Dessa lärare har i sin tur olika examensår och olika utbildning från olika universitet och högskolor. I litteraturgenomgången framgår det att arbetsminnet inte bara är viktigt för elevers matematiska förmåga utan för deras skolframgång som helhet. Arbetsminnets olika komponenter samarbetar således inte bara för att koncentration och uppmärksamhet ska riktas åt rätt håll utan även för att kunskap ska kunna lagras i långtidsminnet. I litteraturgenomgången visar det sig också att det finns metoder som kan användas i undervisningen för att underlätta trycket på arbetsminnet. Några av dessa kan vara rytmik, sång och ramsor. I undersökningens resultat framkommer det att matematiklärare har ett varierat omfång av kunskaper kring begreppet arbetsminne och att de har kommit i kontakt med begreppet på olika sätt. Gemensamt för majoriteten av dem är att de inte kom i kontakt med begreppet genom lärarutbildningen utan för många av dem skedde denna kontakt under tiden de jobbat som verksam lärare. Det har även framkommit att dessa matematiklärare använder någon form av minnesträning för kunskapsutveckling, dessa kan exempelvis vara repetition, musik, rytmik och ramsor samt laborativt material. Som slutsats har det visat sig finnas brister i kunskaper kring arbetsminnets komponenter och vilka minnesträningsmetoder som tränar vilken komponent i arbetsminnet.

Uppsatsen syfte är att undersöka för- och nackdelar med att använda det digitala hjälpmedlet Geogebra i matematikundervisningen. Via intervjuer av elever vid elevaktivitet och intervjuer av lärare har jag fått kvalitativ information som jag analyserat, satt i ett teoretiskt perspektiv samt kopplat till styrdokument och tidigare forskning. Slutsatserna är att Geogebra är ett smidigt, dynamiskt tekniskt hjälpmedel som möjliggör gestaltning av många matematiska representationer. Det möjliggör också presentationer som blir exakta och ser professionella ut och detta i sig skapar motivation hos eleverna. Digitala hjälpmedel kan vara motiverande också bara av det faktum att eleverna redan lever i en digital kultur och upplever att undervisningen är modern och tidsenlig. Dessutom används digitala hjälpmedel redan till viss del i tex PISA-undersökningen. Geogebra kan med fördel även användas som centrum för dialog vid undervisning. Flera nackdelar framkommer också, såsom tekniska svårigheter, inlärningstid och att annat lockar på datorn som gör att eleverna tappar fokus. De automatiserande funktionerna i programmet kan innebära att elever inte lär sig de manuella steg som erfordras för att kunna lösa uppgifterna utan det digitala hjälpmedlet. Det är dessutom en utmaning för skolan då tekniska verktyg blir en del av deras sätt att lösa matematiska uppgifter. Eleverna behöver då få tillgång till verktygen vid examination. Informanterna nämner också att variation är viktigt mellan mer traditionell undervisning och undervisning med tekniska hjälpmedel. Uppsatsen visar på flera för och nackdelar som lärare kan ha nytta av när de överväger när, hur och varför de skall använda Geogebra i sin undervisning.

This thesis presents methods to combine 3D cell culture, microfluidics and gradients on a controlled cellular scale. 3D cultures in biological extracellular matrix gels or synthetic gels bridge the gap between organ-tissue cultures and traditional 2D cultures. A device for embedding, anchoring and culturing cells in a controlled 3D flow through micro-environment was designed and evaluated. The device was realized using an etched silicon pillar flow chamber filled with gel mixed with cells. The pillars anchor and stabilize the gel as well as increase the surface to volume ratio, permitting higher surface flow rates and improving diffusion properties. Within the structure cells were still viable and proliferating after six days of cultivation, showing that it is possible to perform medium- to-long term cultivation of cells in a controlled 3D environment. This concept was further developed to include controllable and time stable 3D microgradient environments. In this system stable diffusion gradients can be generated by the application of two parallel fluid flows with different composition against opposite sides of a gel plug with embedded cells. Culture for up to two weeks was performed showing cells still viable and proliferating. The cell tracer dye calcein was used to verify gradient formation as the fluorescent intensity in exposed cells was proportional to the position in the chamber. Cellular response to an applied stimulus was demonstrated by use of an adenosine triphosphate gradient where the onset of an intracellular calcium release also depends on cell position. / QC 20101119

The overall focus of this thesis is on fluorescence flicker processes of fluorescent molecules, e.g. protonation-deprotonation or singlet-triplet electronic state transitions, intrinsic or generated by their interaction with their environment, monitored by fluorescence spectroscopy. Understanding proton migration along membranes and membrane proteins in cells is essential for understanding energy metabolism. It has been seen that certain membrane-spanning proton-transporter proteins in the respiratory chain in the mitochondrial inner membrane take up protons faster than the rate limited by diffusion. To explain these observations it has been suggested that there is a proton-collecting antenna, consisting of negatively and protonatable residues on the surface of these proteins, which increases the rate of uptake. Using fluorescence correlation spectroscopy and artificial biological membranes the proton collecting antenna effect is verified, as well as the proton migration properties on these membranes at various surface buffer concentrations. Fluorescence flicker due to singlet-triplet electronic state transitions in a fluorescent molecule is interesting because of the long transition time between the two states. This means that the molecule has a long time to interact with the local environment, and can therefore be used as a microenvironmental sensor. A novel method for monitoring photo-induced, transient, long-lived, non- or weakly fluorescent states, e.g. the triplet state, was developed. With this method, only the time averaged intensity is detected and used for determining the triplet state kinetics. This method has several advantages, in particular it lends itself well for parallelization, over traditional methods including fluorescence correlation spectroscopy. / QC 20101126