The master’s thesis is focused on online diagnostics of the machining process. In the theoretical part are presented maintenance possibilities of machine tools. A whole chapter is devoted to vibrodiagnostics, which describes vibration sensors, their attachment to the measured object and methods of vibration signal processing. The practical part lies in creating a software diagnostic solution for chosen PLC and sensors. The functionality of the proposed system was verified during experimental machining, which also provided valuable data for the correct setting of the system.

Med nya utmaningar för att tillgodose behoven av tjänligt dricksvatten hos konsumenter över hela världen krävs innovativa tekniker för övervakning av vattenkvalitet. I det här projektet undersöktes ett nytt instrument som detekterar och klassificerar partiklar i dricksvatten med hjälp av maskininlärda modeller. Målet var att utvärdera dess användbarhet som ett onlinesystem för tidig varning på Norrvattens reningsverket och ledningsnät. Utvärderingen utfördes som två separata delar: (1) en översiktlig analys av data som tidigare samlats in av tre instrument placerade på Norrvattens reningsverk och ledningsnät med målet att hitta trender och definiera tröskelnivåer, och (2) genom att utföra spikningsexperiment i instrumentet med kända föroreningar i laboratoriemiljö. Föroreningarna som undersöktes var E. coli, B. megaterium, humussyror, cyanobakterier av stam Synechocystis PCC 6803, och biofilm. Flödescytometri genomfördes på samma föroreningar för att möjliggöra jämförelser. Dataanalysen visade att instrumentet kan upptäcka säsongsvariationer i partikelnivåer. Dessutom har det partikelklasser som inte varierade med dessa fluktuationer vilket gör dem lovande som oberoende parametrar i ett varningssystem. Det fanns dock indikationer på att instrumentet kan göra oförutsedda klassifikationer av partiklar utifrån skillnader i sammansättningen mellan träningsdatats vatten och vattnet på Norrvatten. De laborativa experimenten visade att instrumentet kunde detektera alla föroreningar som testades, även vid cellantal på några få hundra celler/mL. Det kunde jämföras med flödescytometern, där det nya instrumentet kunde upptäcka halter av cyanobakterier under detektionsgränsen för flödescytometern, vilket indikerar en hög känslighet. Därför drogs slutsatsen att instrumentet har potential som tidigt varningssystem, men dess användbarhet hos Norrvatten är begränsad i dess nuvarande tillstånd på grund av de oförutsedda klassificeringarna av partiklar i deras vatten. / With emerging challenges in ensuring safe supplies of drinking water to consumers worldwide, there is a need for innovative technologies for water quality monitor- ing. In this project, an instrument which can detect and classify particles in drinking water using machine-learned models was investigated. The aim was to assess its usefulness as an online, early warning system in the drinking water treatment plant and distribution system at Norrvatten. The assessment was conducted as two separate parts: (1) an analysis of data previously collected by three instruments located around Norrvatten’s plant and distribution system, with the aim of finding trends and creating baselines, and (2) by conducting spiking experiments in the instrument using known contaminants in a lab environment. The contaminants tested were E. coli, B. megaterium, humic acids, cyanobacteria Synechocystis PCC 6803, and biofilm. Flow cytometry was performed on the same contaminants to enable comparison. It could be concluded from the data analysis that the instrument can detect seasonal trends in particle levels. In addition, there are classes of particles which are not subject to these fluctuations, making them promising as independent parameters in a warning system. There were however indications that the instrument can make unexpected classifications of particles due to differences in composition in the training data water and the water at Norrvatten. The lab experiments showed that the instrument could detect all contaminants tested, even cell numbers of a few hundred cells/mL. Comparing with flow cytometry, the novel instrument could detect concentrations of cyanobacteria below the detection limit of the flow cytometer, indicating a high sensitivity. It was concluded that the instrument has properties desired in an early warning system, but its usefulness at Norrvatten is limited in its current state due to the unexpected classifications of particles in their water.

In situ and online Raman spectroscopy - also known as Raman monitoring - offers the excellent opportunity among other possibilities for the evaluation of Raman spectra to investigate semiconductor layers during their growth without any interruption. Not only the surface properties of such layers can be studied, also simultaneously the substrate and the interface layer/substrate can be analysed. This study presents the analysis of growth processes of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and GaN layers as well the investigation of nitrogen doped ZnSe:N. Molecular beam epitaxy (MBE) was used for the fabrication of these layers. The analysis of the Raman spectra was focused on the chemical composition of the semiconductor material, the stress in layer and substrate, the incorporation of extraneous atoms like nitrogen radicals into a crystal, the doping and structural order of the semiconductor and as well on the crystalline and amorphous phase of the material. Additionally to the MBE growth processes, the temperature induced resonant Raman scattering of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and ZnSe:N and also the desorption, adsorption and phase transition of a-As, a-Se and Sb were studied. Further investigations were undertaken on the nitridation of GaAs(100) by means of a nitrogen plasma generated in an rf-plasma source. The properties and changes of the semiconductor layers and the substrate depending on the layer thickness during growth are evaluated. The results are compared with theoretical models (e.g. spatial correlation model and modified random-element-isodisplacement (MREI) model). / In situ- und online-Raman-Spektroskopie – oder auch Raman-Monitoring genannt – bietet unter anderem die ausgezeichnete Möglichkeit, das Wachstum von Halbleiterschichten ohne Unterbrechung zu verfolgen. Dabei können nicht nur die Oberflächeneigenschaften untersucht werden, sondern es können gleichzeitig auch Informationen über das Substrat und über die Grenzfläche Schicht/Substrat gemacht werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Wachstumsprozesse von ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/- und GaN-Schichten sowie des stickstoffdotierten ZnSe:N untersucht. Zur Schichtherstellung wurde die Molekularstrahlepitaxie (MBE) verwendet. Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf die chemische Zusammensetzung der Halbleitermaterialien, Verspannungen von Schicht und Substrat, auf den Einbau von Fremdatomen wie Stickstoffradikale in ein Kristall, die Dotierung und die strukturelle Ordnung der Halbleiter sowie deren kristalline und amorphe Phase gerichtet. Neben den MBE-Wachstumsprozessen wurden temperaturinduzierte resonante Raman-Streuung an ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ und ZnSe:N sowie Desorptions-, Adsorptions- und Phasenübergänge von a-As, a-Se und Sb studiert. Die Nitridierung von GaAs(100) mittels eines Stickstoffplasmas aus einer rf-Quelle wurde ebenso untersucht. Die Eigenschaften und Veränderungen der Halbleiterschichten und der Substrate während des Wachstums werden in Abhängigkeit von der Schichtdicke dargelegt. Die Ergebnisse werden mit entsprechenden theoretischen Modellen (z.B. Spatial-Correlation-Modell und Modified Random-Element-Isodisplacement (MREI)-Modell) verglichen.

In situ and online Raman spectroscopy - also known as Raman monitoring - offers the excellent opportunity among other possibilities for the evaluation of Raman spectra to investigate semiconductor layers during their growth without any interruption. Not only the surface properties of such layers can be studied, also simultaneously the substrate and the interface layer/substrate can be analysed. This study presents the analysis of growth processes of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and GaN layers as well the investigation of nitrogen doped ZnSe:N. Molecular beam epitaxy (MBE) was used for the fabrication of these layers. The analysis of the Raman spectra was focused on the chemical composition of the semiconductor material, the stress in layer and substrate, the incorporation of extraneous atoms like nitrogen radicals into a crystal, the doping and structural order of the semiconductor and as well on the crystalline and amorphous phase of the material. Additionally to the MBE growth processes, the temperature induced resonant Raman scattering of ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ and ZnSe:N and also the desorption, adsorption and phase transition of a-As, a-Se and Sb were studied. Further investigations were undertaken on the nitridation of GaAs(100) by means of a nitrogen plasma generated in an rf-plasma source. The properties and changes of the semiconductor layers and the substrate depending on the layer thickness during growth are evaluated. The results are compared with theoretical models (e.g. spatial correlation model and modified random-element-isodisplacement (MREI) model). / In situ- und online-Raman-Spektroskopie – oder auch Raman-Monitoring genannt – bietet unter anderem die ausgezeichnete Möglichkeit, das Wachstum von Halbleiterschichten ohne Unterbrechung zu verfolgen. Dabei können nicht nur die Oberflächeneigenschaften untersucht werden, sondern es können gleichzeitig auch Informationen über das Substrat und über die Grenzfläche Schicht/Substrat gemacht werden. In der vorliegenden Arbeit wurden die Wachstumsprozesse von ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/- und GaN-Schichten sowie des stickstoffdotierten ZnSe:N untersucht. Zur Schichtherstellung wurde die Molekularstrahlepitaxie (MBE) verwendet. Das Hauptaugenmerk wurde dabei auf die chemische Zusammensetzung der Halbleitermaterialien, Verspannungen von Schicht und Substrat, auf den Einbau von Fremdatomen wie Stickstoffradikale in ein Kristall, die Dotierung und die strukturelle Ordnung der Halbleiter sowie deren kristalline und amorphe Phase gerichtet. Neben den MBE-Wachstumsprozessen wurden temperaturinduzierte resonante Raman-Streuung an ZnS/sub x/Se/sub(1-x)/ und ZnSe:N sowie Desorptions-, Adsorptions- und Phasenübergänge von a-As, a-Se und Sb studiert. Die Nitridierung von GaAs(100) mittels eines Stickstoffplasmas aus einer rf-Quelle wurde ebenso untersucht. Die Eigenschaften und Veränderungen der Halbleiterschichten und der Substrate während des Wachstums werden in Abhängigkeit von der Schichtdicke dargelegt. Die Ergebnisse werden mit entsprechenden theoretischen Modellen (z.B. Spatial-Correlation-Modell und Modified Random-Element-Isodisplacement (MREI)-Modell) verglichen.