<p>The ever rising need for detailed knowledge of the structure of paper coating urges the improvement and development of new techniques for gaining new and valuable information. The assessment, study and characterisation of factors that are assumed to affect the interaction between printing inks and coated paper surface may be accomplished by microscopy and image analysis techniques. The scanning electron microscope (SEM) is a most suitable tool for morphometrical studies of fibres and paper. Digital images acquired in a SEM, by the secondary electron imaging (SEI) or backscattered electron imaging (BEI) mode have suitable quality and resolution for further image processing and analysis.</p><p>The present study exemplifies how microscopy and image analysis may be applied for structural studies of the coating layer. Image processing and analysis routines for acquiring information on the coating layer surface roughness and porosity details like the pore shape, size and orientation are described. A routine, based on the Sobel operators, for measuring the pigment particle orientation, is also described. The developed semi-automatic image analysis routines are useful methods for morphometric analysis of paper structure details, thus facilitating numerical data acquisition of the pores and the pigment particles’ geometry. Parts of the obtained information is assumed to be unattainable by other methods at this point.</p><p>To discern the binder in the coating layer from the embedding epoxy and thus observe individual pores in the coating, the binder has to be stained before embedding. In the study, osmium tetroxide (O_sO₄) was used to stain the latex binder in the coating layer. Morphometric analyses of paper cross-sections using SEM, BEI-mode images and stereo images were used to quantify the paper coating structure details. The smallest details to be quantified are approaching the limitations given by the imaging methods.</p><p>It is shown that the staining procedures allow a quite accurate determination of pore fraction in the coating, and individual readings of the pores like pore area, aspect ratio and orientation. Two compared staining methods differed somewhat in their effect on the paper. O_sO₄ dissolved in water gave good staining throughout the base paper/coating sandwich, allowing good visualisation and assessment of the coating structure. However, moisture tends to make the base paper fibre expand, raising the paper thickness and thus the macro-roughness. When staining by dry O_sO₄ crystals, the base paper expansion is avoided, however, even the staining of the fibres is reduced. Critical coating parameters like mean pore area and micro-roughness of the coating layer do not differ between the two methods.</p><p>In the study, the structure of commercial LWC paper coating layers were assessed and quantified by SEM, BEI-mode and digital image analysis of cross sections. It is quantified how clay particles cause a more densely packed coating structure compared to coatings containing mainly CaCO₃. The pores of clay coatings have a larger aspect ratio and are oriented more parallel to the paper surface. Pore orientation is affected by the pigment particle orientation. Besides the size of the pores, their orientation is proved to be an essential parameter affecting the achieved print gloss level for a given paper grade. The pore’s orientation/ diameter ratio seems to be a suitable parameter for describing its geometry and influence on print gloss. For a given pore diameter, the more horizontally oriented, the higher the delta gloss (print gloss-paper gloss).</p>

The ever rising need for detailed knowledge of the structure of paper coating urges the improvement and development of new techniques for gaining new and valuable information. The assessment, study and characterisation of factors that are assumed to affect the interaction between printing inks and coated paper surface may be accomplished by microscopy and image analysis techniques. The scanning electron microscope (SEM) is a most suitable tool for morphometrical studies of fibres and paper. Digital images acquired in a SEM, by the secondary electron imaging (SEI) or backscattered electron imaging (BEI) mode have suitable quality and resolution for further image processing and analysis. The present study exemplifies how microscopy and image analysis may be applied for structural studies of the coating layer. Image processing and analysis routines for acquiring information on the coating layer surface roughness and porosity details like the pore shape, size and orientation are described. A routine, based on the Sobel operators, for measuring the pigment particle orientation, is also described. The developed semi-automatic image analysis routines are useful methods for morphometric analysis of paper structure details, thus facilitating numerical data acquisition of the pores and the pigment particles’ geometry. Parts of the obtained information is assumed to be unattainable by other methods at this point. To discern the binder in the coating layer from the embedding epoxy and thus observe individual pores in the coating, the binder has to be stained before embedding. In the study, osmium tetroxide (OsO4) was used to stain the latex binder in the coating layer. Morphometric analyses of paper cross-sections using SEM, BEI-mode images and stereo images were used to quantify the paper coating structure details. The smallest details to be quantified are approaching the limitations given by the imaging methods. It is shown that the staining procedures allow a quite accurate determination of pore fraction in the coating, and individual readings of the pores like pore area, aspect ratio and orientation. Two compared staining methods differed somewhat in their effect on the paper. OsO4 dissolved in water gave good staining throughout the base paper/coating sandwich, allowing good visualisation and assessment of the coating structure. However, moisture tends to make the base paper fibre expand, raising the paper thickness and thus the macro-roughness. When staining by dry OsO4 crystals, the base paper expansion is avoided, however, even the staining of the fibres is reduced. Critical coating parameters like mean pore area and micro-roughness of the coating layer do not differ between the two methods. In the study, the structure of commercial LWC paper coating layers were assessed and quantified by SEM, BEI-mode and digital image analysis of cross sections. It is quantified how clay particles cause a more densely packed coating structure compared to coatings containing mainly CaCO3. The pores of clay coatings have a larger aspect ratio and are oriented more parallel to the paper surface. Pore orientation is affected by the pigment particle orientation. Besides the size of the pores, their orientation is proved to be an essential parameter affecting the achieved print gloss level for a given paper grade. The pore’s orientation/ diameter ratio seems to be a suitable parameter for describing its geometry and influence on print gloss. For a given pore diameter, the more horizontally oriented, the higher the delta gloss (print gloss-paper gloss).

Tillverkning av slutprodukter med additiv tillverkning   blir allt vanligare. Slutprodukter har högre krav på detaljens mekaniska   egenskaper än prototyper gör. Forskning har visat att porositeten är av stor   betydelse för en detaljs hållfasthet. Med additiv tillverkning finns goda   möjligheter för direkt processövervakning och kontrollsystem. Inom electron   beam melting finns sådana system men de saknas en validering av resultatet   från dom systemen. I de här arbetet har prover med designade defekter   tillverkats. LayerQam bilder från tillverkningen har analyserats med Defect   Detector. Data från analysen har visualiserats. Resultatet har studerats samt   att det har tagits fram en Defect Detector-analys med högre precision.   Utvalda prover har undersökts i ett tvärsnitt med optisk mikroskopi samt i 3D   med mikrotomografi. Undersökningarna har jämförts med varandra, de tyder på   att Defect Detector har brister i sin bedömning av densiteten. De designade   defekterna har en överskattad storlek samt brister i kompensation av   förvrängningen i synfältet i bilderna. / <p>Betyg: 180827</p>

Three different void content calculation techniques using optical microscopy werecompared in multiple-user trials. The three methods studied comprised of a selection,thresholding, and semi-automatic machine learning method. The techniques wereapplied to micrographs of three carbon fiber-epoxy composite plates manufacturedin-house, where one plate had reduced void content by means of debulking priorto curing. The users performed the techniques on the sets of micrographs and thestandard deviation between the users void content results were measured.The advantages of the three methods were discussed and their practical applications wereproposed. The trials showed agreement between users on what are voids and not as well asshowing that uncertainties in void content are specimen-specific and not attributed todifferent users or methods applied. All three methods showed satisfying precision incalculating void content compared to void content quality levels provided by literature.It was found that thresholding, which is the current standard method of void contentcalculation using microscopy, inhabits an unscientific bias which compromises the legitimacyof the method. The study formulates a manual selection-based method usingedge-detection selection tools intended to benchmark void content in images, as wellas proposing a route to the automation of void content analysis using microscopy. / Tre olika beräkningstekniker för kavitetshalter med hjälp av mikroskopi jämfördes genom fleranvändar-tester. De tre metoderna innefattade en selektions-metod, tröskelvärdesmetod, och en övervakad maskininlärningsmetod. Metoderna applicerades på mikrografer av tre kolfiber-epoxi kompositplattor tillverkade internt, varav en platta hade reducerad kavitetshalt genom en avbulkningsprocess innan härdning. Användarna genomförde metoderna på mikrograferna och standardavvikelsen mellan användarnas resulterande kavitetshalter mättes. För- och nackdelarna hos de tre metoderna diskuterades och deras praktiska applikationer föreslogs. Testerna visade en överensstämmelse mellan användare om vad som omfattar kaviteter och inte, samt en påvisning på att osäkerheter kring kavitetshalter är provbitberoende och inte användar- eller metodberoende. Alla tre metoder uppvisade en tillfredsställande precision i kavitethaltsberäkning jämfört med kvalitetsnivåer av kavitethalter erhållna från litteratur. Det konstaterades att tröskelvärdesmetoden, vilket är nuvarande standardmetoden för kavitethaltsberäkning med mikroskopi, innehar en bias som sätter validiteten av metoden i fråga. Studien formulerar även en manuell selektions-metod som använder selektions-verktyg för randdetektering, ämnad för att hitta referensvärden för kavitetshalter. Förslag ges även kring tillvägagångssättet till att uppnå automatiserade metoder för kavitethaltsberäkning.

Bergslagen är känt för sin mångfald av mineraliseringar liksom sällsynta element och mineral. Speciellt pegmatiter och vissa skarnförekomster har förhöjda koncentrationer av sällsynta jordartsmetaller (REE på engelska) och REE-förande mineral. Pegmatitprover från Flintgruvan, som ligger i norra Bergslagen (Dalarna), karakteriserades i den här studien. Proven som studerades innehöll flera REE-förande mineral; (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxider av AB2O6-typ, xenotim-(Y) och (Y,Yb)-förande thorit. Pegmatiten klassificerades som varandes av NYF-(Niob-Yttrium-Fluor) typ på grund av de förhöjda koncentrationerna av niob (Nb), yttrium (Y) och titan (Ti) i de undersökta faserna. Förutom yttrium så innehöll pegmatiten små koncentrationer av andra HREE (tunga sällsynta jordartsmetaller) som ytterbium (Yb) och dysprosium (Dy). (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti)-oxiderna innehöll även relativt höga halter av kisel (Si). På basis av de kemiska analyserna representerar dessa strakt omvandlade faser antingen aeschynit eller polykras som ursprungsmineral. Undersöknings- och analysmetoderna som användes i studien var polarisationsmikroskopi och svepelektronmikroskopi med energidispersiv spektroskopi (SEM-EDS). / Bergslagen is known for its diversity of rare elements and minerals. Especially granitic pegmatites and some uncommon types of skarn deposits have shown higher concentrations of rare earth elements (REE) and REE-bearing minerals. Samples of a granitic pegmatite from Flintgruvan, which is located in northern Bergslagen (Dalarna), were characterized in this study. The samples that were studied were found to contain several REE-rich minerals such as (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti) oxides of AB2O6 type, xenotime-(Y) and an Y+Yb-bearing thorite. The most abundant AB2O6 type oxides were found to represent strongly altered minerals, either belonging to the aeschynite or polycrase group. Based on mineral chemical studies, the pegmatite was classified as being of the NYF (Niobium-Yttrium-Fluorine) type due to the predominance of yttrium (Y) and niobium (Nb) as well as notable titanium (Ti) concentrations. Other than yttrium the samples contained small concentrations of other HREE (heavy rare earth elements) such as ytterbium (Yb) and dysprosium (Dy). The (Y,REE,U,Th)-(Nb,Ta,Ti) oxides also contained a relatively high content of silicon (Si). The mineralogical characterization was done by means of reflected polarized light microscopy and scanning electron microscopy with energy dispersive spectroscopy (SEM-EDS).

Electron vortex beams (EVBs) are electron beams with a doughnut-like intensity profile, carrying orbital angular momentum due to their helical phase shift distribution. When employed in an electron microscope, they are expected to be efficient for the detection of magnetic signals. In this report I have investigated high angle annular dark field (HAADF) images obtained using EVBs. This was done for 300 K and 5K. For 5 K,  I also compared HAADF images from an ordinary electron beam with HAADF images from an electron vortex beam. What was found was that EVBs produced doughnuts around the atomic columns. However, when taking the size of the electron source into account, this phenomena could no longer  be observed. When comparing images from EVBs with images from ordinary electron beams, I found that the intensity of scattered electrons around atomic columns was broader for EVBs. This was persistent even after taking the source size into account. / Elektronvirvelstrålar (EVS) är elektronstrålar med en munk-liknande intensitetsprofil. Dessa bär på rörelsemängdsmoment på grund av sin fasdistribution. När de används i ett elektronmikroskop förväntas de vara effektiva för detektering av magnetiska signaler. I denna uppsats har jag undersökt high angle annular dark field (HAADF) bilder som erhållits med hjälp av EVS. Detta gjordes för 300 K och 5K. För 5 K, jämförde jag även HAADF bilder från en vanlig elektronstråle med HAADF bilder från en elektronvirvelstråle. Vad jag fann var att EVS producerade en munkformad intensitetsfördelning runt atomerna. Men när hänsyn till storleken på elektronkällan togs i beaktande kunde inte detta fenomen observeras längre. När bilder från EVS jämfördes med bilder från vanliga elektronstrålar, fann jag att intensiteten av spridda elektroner runt atomkolumnerna var bredare för EVS. Detta kunde observeras även efter att jag tagit hänsyn till elektronkällans storlek.

Bakgrund: Endoplasmatiskt retikulum upprätthåller proteinhomeostasen genom syntes och degradering av proteiner. Tre signalvägar reglerar processen via ”unfolded protein response” på olika sätt. Inositol-requiring enzyme 1 alpha är en signalväg aktiverad av en störd proteinhomeostas. Stressen uppstår om cellen utsätts för kemiska substanser t.ex. i samband med djurförsök vid framtagning av läkemedel. Den aktiverade signalvägens respons leder bl.a. till splicing av X-box-binding Protein 1 mRNA. Syfte: Projektets syfte är att minska behovet av djurförsök genom att möjliggöra ökad implementering av 3R-principen. Frågeställningen är om den fluorescerande plasmiden pEGFP-XBP1∆dDBD-STOP-tagRFPt som binder till X-box binding protein 1 mRNA kan användas för detektion av celler vars endoplasmatiska retikulum är stressat. Metod: Plasmid pEGFP-XBP1∆dDBD-STOP-tagRFPt renades ur DH5-Alpha Escherichia coli med JETstar 2.0 Plasmid Purification Midiprep Kit. Humana epiteliala njurceller 293 transfekterades med plasmiden varpå de doserades med tunicamycin. Kontrollen utgjordes av dimetylsulfoxid. Mikroskopering skedde i fluorescensmikroskopet Zeiss Axiovert 200. Mjukvaran AxioVision Ver. 4.8.1.0. Carl Zeiss Imaging Solutions framställde cellerna på dataskärm. Resultat: Hypotestestets signifians bestämdes till p &lt; 0,05. Resultatet antyder att antalet ER- stressade celler ökar med ökande inkubationstid (p = 0,001 – 0,966). En mindre antydan finns också mot en ökande koncentration av tunicamycin (p = 0,096 – 0,690). Slutsats: En rimlig slutsats kan inte dras då antalet utförda analyser är för få. / Background: Endoplasmic reticulum maintains protein homeostasis by protein synthesis and degradation. Three signal paths regulates the process by ”unfolded protein response” in different ways. Inositol-requiring enzyme 1 alpha is one path activated by a disturbed protein homeostasis. Stress starts if the cell is exposed to chemical substances as in connection with scientific animal experiments when pharmaceuticals are developed. The response of the activated signal path leads e.g. to splicing of X-box-binding protein 1 mRNA. Object: The object of the project is to reduce the need of scientific animal experiments by enabling increased implementation of the 3R principle. The question is if the fluorescent plasmid pEGFP-XBP1∆dDBD-STOP-tagRFPt binding to X-box binding protein 1 mRNA can be used for detection of cells whose endoplasmatic reticulum is stressed. Method: Plasmid pEGFP-XBP1 ∆ dDBD-STOP-tagRFPt was purified from DH5-Alpha Escherichia coli with JETstar 2.0 Plasmid Purification Midiprep Kit. Human epithelial kidney cells 293 were transfected with the plasmid whereupon they were dosed with tunicamycin. The control was made off dimethylsulfoxide. Microscopy was done in the fluorescence microscope Zeiss Axiovert 200. The software AxioVision Ver. 4.8.1.0. Carl Zeiss Imaging Solutions imaged cells on the computer screen. Result: The significans of the hypothesis test was set to p &lt; 0,05. The result suggests that the number of ER-stressed cells increase with increasing incubation time (p = 0,001 – 0,966). A smaller hint is also pointing toward increasing concentrations of tunicamycin (p = 0,096 – 0,690). Conclusion: A reasonable conclusion cannot be made because of too few tests.

Chronic kidney disease is a progressive kidney disease that affects approximately one tenth of the world population. In almost all cases of progressive, end-stage kidney disease, fibrosis is seen. Renal fibrosis is a condition of the kidneys in which collagens and other proteins accumulate in the extracellular matrix of the kidneys. The aim of the project was to explore the use of Fast Green to visualize collagen in renal tissue using light-sheet microscopy. A healthy sample and a diseased sample of renal tissue was imaged in aqueous and anhydrous conditions and a comparison of the difference in staining pattern between the conditions was performed. There was a clear difference in staining pattern between the two conditions, where the samples prepared in anhydrous conditions showed a higher staining specificity to collagen as described previously for other types of tissue. An evaluation of the differences in collagen expression between the healthy and the diseased sample was performed as well. There was a visible difference between them where a higher expression of collagen was observed in numerous tubuli, indicative of pathological scarring. / Kronisk njursjukdom är en progressiv njursjukdom som påverkar approximativt en tiondel av världens befolkning. I alla progressiva njursjukdomar ses så kallad njurfibros. Njurfibros är ett tillstånd då kollagen och andra proteiner ansamlas i njurarnas extracellulära matris. Målet med projektet var att utforska användningen av Fast Green för att visualisera kollagen i njurvävnad med ”Light sheet”-mikroskopi. Vävnadsproverfrån frisk vävnad och sjuk vävnad avbildades i vattenhaltiga och vattenfria förhållanden och en jämförelse av inmärkningen mellan förhållandena utfördes. Det var en tydlig skillnad i inmärkningen mellan de två förhållandena, där det i de vattenfria proven observerades att Fast Green märkte in kollagen med högre specificitet. En jämförelse av skillnaderna i kollagenuttryck mellan det friska och det sjuka provet utfördes. Det var tydliga skillnader mellan proven, där ett stort antalkollagen-påverkade tubuli kunde observeras i det sjuka provet.

This thesis project aims to develop an innovative technique for the production of high-purity uranium nitride (UN) through the ammonolysis of fluorides. The desired objective is to perform a controlled gas/gas reaction between uranium hexafluoride (UF6) and ammonia (NH3) at 800°C. The intermediate product thereby obtained (uranium dinitride, UN2) is subjected to further heating up to 1100°C under argon atmosphere, to ultimately produce UN. An inherent challenge faced in previous experiments was related to the dissociation of ammonia, which is alimiting factor for upscaling. Therefore, in this project a new setup is invented to address this challenge and it is proved experimentally: the idea is to achieve a coaxial laminar flow of UF6 and a carrier gas, where a central stream of the former is shielded by the latter so that the tworeacting gasses mix only in the hot point of the furnace, where the desired reaction can happen. To implement this approach, the ammonia dissociation has been studied, an apparatus for the controlled evaporation of UF6 has been designed and built, and two different injection nozzleshave been tested in different setup configurations. Eventually, the complete prototype has been tested altogether in a synthesis experiment at 800°C, and the products thus obtained have been converted into UN at 1100°C. Numerous auxiliary experiments have been performed using UF4as a reactant, as it is easier to handle and the results thus obtained can be largely extended to UF6. Lastly, a UF4 synthesis experiment has been performed, as educationally helpful to further dig into some chemistry features of this material, and a UN pellet has been sintered with Spark Plasma Sintering (SPS). / Detta examensarbete syftar till att utveckla en innovativ teknik för framställning av urannitrid (UN) med hög renhet genom ammonolys av fluorider. Målsättningen med arbetet är att utföra en kontrollerad gas/gasreaktion mellan uranhexafluorid (UF6) och ammoniak (NH3) vid 800°C. Den därigenom erhållna mellanprodukten (urandinitrid, UN2) värms därefter upp till 1100°C i en argonatmosfär, för att slutligen producera UN. En utmaning i tidigare experiment var relaterat till dissociationen av ammoniak, vilket är en begränsande faktor för uppskalning av processen. För att möta denna utmaning utvecklas därför en ny process i detta projekt och den bevisas experimentellt. Tanken är att skapa ett koaxiellt laminärt flöde bestående av UF6 och en bärgas, där en central ström av den första är avskärmad av det senare så att de två reagerande gaserna enbart blandas i ugnens heta zon, där den önskade reaktionen sker. För att implementera denna metod så har ammoniakdissociationen studerats, en apparat för kontrollerad avdunstning av UF6 har designats och byggts, och två olika insprutningsmunstycken har testats i olika konfigurationer. Den kompletta prototypen har testats i sin helhet med ett syntesexperiment vid 800°C, och produkterna som erhållits har konverterats till UN vid 1100°C. Ett flertal hjälpexperiment har utförts med UF4 som reaktant, eftersom den är enklare att hantera, och de erhållna resultaten kan till stor del utvidgas till UF6. Slutligen har ett UF4-syntesexperiment genomförts för att som ett pedagogiskt hjälpmedel ytterligare studera vissa kemiska egenskaper hos detta material. En UN-pellet har sintrats med starkströmsassisterad varmpressning (eng. Spark Plasma Sintering, SPS).

Three-dimensional particle tracking is a valuable tool in microfluidics for obtaining information about a system. General Defocus Particle Tracking (GDPT) is a straightforward method of 3D particle tracking that only requires a single-camera plane, making it applicable to existing equipment in a laboratory.  This project's aim was to evaluate the open-source module DefocusTracker which uses GDPT. DefocusTracker was used to track particles that were levitated in a microchip using ultrasonic standing waves.  The effects of different calibration methods used and the evaluation of the acoustic energy density over an active part of a piezo on an microchip device were investigated. Different procedures to generate a depth model from the calibration images showed that the choice of step length affects the accuracy of the depth model. A depth model created from the middle part of the field of view provides more accurate results compared to one made from the edge. Levitation experiments demonstrate that higher applied voltages result in a stronger acoustic energy density field over the field of view. The acoustic energy density field and pressure amplitude field show variations across the active piezo on the device, potentially due to a non-uniform thickness of the fluid layer and variations in energy delivery from the piezo. Overall, GDPT proves to be a useful method for evaluating unknown aspects of a microfluidic system under the influence of ultrasonic standing waves. / Tredimensionell partikelspårning är ett värdefullt verktyg inom mikrofluidik för att få ut information om ett system. Generell ur-fokus partikel spårning (GDPT) är en okomplicerad metod för 3D-partikelspårning som endast kräver ett plan med en kamera. Detta gör den tillämpningsbar på befintliga utrustningar i ett laboratorium.  Syftet med detta projekt var att utvärdera den öppna modulen DefocusTracker som använder sig av GDPT. DefocusTracker användes för att spåra partiklar som leviterades i ett mikrochip med hjälp av stående ultraljudsvågor.  Effekterna av olika kalibreringsmetoder och utvärderingen av den akustiska energitätheten över en aktiv del av en piezo på ett mikrochip undersöktes. Olika metoder för att generera en djup modell från kalibreringsbilderna visade att valet av steglängd påverkar djup modellens noggrannhet. En djup modell som skapats från mitten av synfältet ger mer användbara resultat jämfört med en som skapats från kanten. Levitationsexperiment visar att högre använda spänningar resulterar i ett starkare akustiskt energitäthetsfält över synfältet. Fältet för den akustiska energitätheten och tryckamplituden visar variationer över den aktiva piezon på enheten, vilket kan bero på en ojämn tjocklek på vätskelagret och variationer i energitillförseln från piezon.  Allmänt visar sig GDPT vara en användbar metod för att utvärdera okända aspekter av ett mikrofluidiskt system under påverkan av stående ultraljudsvågor.