elektroniikka

Taiteesta tulee jännää, kun siihen lisää vähän sähköä

Varsin usein tieteilijät ja taiteilijat ovat henkisesti varsin kaukana toisistaan, vaikka monasti tiede ja taide täydentävät toisiaan erinomaisesti. Hyvä esimerkki tästä on myös nörttejä innostava taiteilija Leonardo Ulian.

Ainakin kirjoittajalla näin kesäisen perjantain iltapäivänä jalka alkaa vipattaa kohti fillaria ja avointa tietä maisemassa.

Siksi silmään tarttui vakavampia töitä vältellessä tämä Lontoossa asuvan ja työskentelevän italialaistaiteilija Leonardo Ulianin vuodelta 2011 oleva teos Quiet rhythmic rush.

Kuten video näyttää, on siinä vanha (1980-luvulta oleva teräsrunkoinen) polkupyörä laitettuna levysoittimen päälle siten, että levylautanen pyörittää takapyörää. Pyörään on kiinnitetty led-valoja, valosensoreita ja johtoja, jotka ovat kiinni vahvistimissa sekä kaiuttimissa.

Tuloksena on koominen kokonaisuus, missä fillarin avulla saadaan aikaan vilkkumista ja ääntä.

Tämä teos on toiminnallinen, ja sellaisia Ulian on tehnyt muitakin, kuten herran nettisivuilla oleva teosgalleria näyttää. Hienoimpia kenties ovat kuitenkin kookkaat ornamenttimaiset, arabialaisvaikutteiset teokset, joissa Ulian on käyttänyt elektroniikan komponentteja luodakseen hyvin perinteisen näköisiä kuvioita.

Ulian on ollut innostunut elektroniikasta jo pitkään. Eräs jännimmistä tämäntyyppisistä teoksista on alla oleva, viime vuonna Lontoossa Beers-galleriassa esillä ollut tennismaila.

Tennismaila

Ulian haluaa näillä arkisia esineitä ja elektroniikkaa yhdistävillä teoksillaan (kuraattorien kaunopuheiden mukaan) löytää yhteyksiä todellisuuden, fantasian ja kauneuden välillä, koska näin hän voi tuoda esille sitä, miten "teknologisen aikamme keskellä ihminen kaipaa myös henkistä yhteyttä".

Oletan tosin, että Ulian on yksinkertaisesti huomannut, että mikropiirit, elektroniikan komponentit, piirilevyt ja johtimet ovat nätin näköisiä, ja joskus ne näyttävät saman kaltaisilta kuin aivan erilaiset arkiset esineet. Kun nämä laittaa kivasti yhteen, on tuloksena hauska teos. Miellyttää silmää ja kutittaa hieman huumorihermoa.

Sama pätee arkkitehtuuriin ja esimerkiksi islamistiseen taiteeseen: kauniit rakennuksissa olevat mosaiikit muistuttavat kovasti sähkölaitteiden sisuksia! Niinpä Ulian on tehnyt jättikokoisia installaatioita, jotka ovat kuin Marrakechissa olevista riadeista.

Mitä sisuksiin tulee, niin harva laite on nykyisin sisältä niin kaunis kuin esimerkiksi Applen ensimmäiset tietokoneet, joista Steve Jobs halusi jopa maanisen innokkaasti saada hienoja kokemuksia myös sisältään. No, nykyisin omenalaitteiden sisäistä kauneutta ei pääse edes ihailemaan, koska puhelimet ja tietokoneet on liimattu kiinni ja niissä käytetään osia, joita ei voisikaan vaihtaa.

Jos kaipaattekin siis teknotaiteellisia virikkeitä, niin elektroniikan rakentaminen visuaalisestikin nätisti on hyvä idea. Ellei osia saa nyhdettyä irti vanhoista radioista tai tietokoneista, uusia saa edelleen ostettua monista paikoista.

Allekirjoittaneen suosikki on Elektori Tampereella, mutta myös  Bebek elektroniikka ja Yleiselektroniikka ovat hyviä!

Avainsanat

Jyväskylässä saadaan avaruuselektroniikka sekaisin hiukkascocktaileilla

Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratoriossa tehdään tutkimusta sekä valmistetaan cocktaileja – hiukkassekoituksia, joiden tarkoituksena on jäljitellä mahdollisimman tarkasti avaruudessa olevaa säteilyä.

Avaruuteen lähetettäviä laitteita testataan monin tavoin, jotta voidaan olla varmoja siitä, että ne kestävät avaruuden vaativia olosuhteita ja laukaisun rasitukset. Satelliitteja ja niiden osia ravistetaan, täristetään, altistetaan korkeille ja matalille lämpötiloille, kuritetaan sähkömagneettisilla häiriöillä sekä laitetaan tyhjiökammioihin. Niitä myös ammutaan hiukkasilla.

Jyväskylän kiihdytinlaboratorio on yksi kolmesta Euroopan avaruusjärjestö ESA:n tukemasta säteilytestauspaikasta. Sen lisäksi testausta tehdään Belgiassa ja Sveitsissä, mutta jokaisella testipaikalla on oma erikoisuutensa: suomalaisilla se on suurienergiset hiukkaset sekä elektronit. Näiden vuoksi Jyväskylään tullaan myös kauempaa, sillä testejä Keski-Suomessa käyvät tekemässä myös amerikkalaiset ja japanilaiset.

 

Säteilyasema

Tutkimusaseman johtajana toimii sen myös perustanut Ari Virtanen.

“Kun tämä Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksen kiihdytinlaboratorio otettiin käyttöön vuonna 1995, kaavailimme sille heti alusta alkaen myös soveltavaa tutkimusta ja haimme jopa kaupallisia sovelluksia.”

Avaruuslaitteiden säteilytestaus oli yksi Virtasen ajatuksista. Hän kävi tutkimassa alaa Yhdysvalloissa ja eurooppalaisissa testausta tekevissä keskuksissa, ja alkoi puuhata Jyväskylään omaa säteilytysasemaa.

“Otimme yhteyttä moniin testejä tekeviin yhtiöihin ja tutkimuslaitoksiin, ja lopulta vuonna 1998 Daimler-Benz Aerospace Saksasta saatiin kiinnostumaan meistä. Rakensimme heille räätälöidyn koejärjestelyn, ja he olivat tyytyväisiä.”

“Siitä se sitten alkoi”, hymyilee Virtanen selvästikin yhä tyytyväisenä.

JUY_Radlab_piiri_testattavanaKuva: Elektroniikkapiiri laitetaan testiaseman sisälle telineeseen. Kuvassa testattavaksi tulevan piirin liittimet, joiden kautta piiri kytketään testilaitteistoon ja ohjaamoon.

ESA tulee mukaan

Heti alkuvaiheessa Jyväskylästä oltiin yhteydessä myös Euroopan avaruusjärjestöön, mutta tarjous ei tuolloin herättänyt vastakaikua. Suomi oli 1990-luvulla vielä varsin tuntematon uusi jäsenmaa Euroopan avaruuspiireissä.

“Aloin käydä tuolloin aktiivisesti alan konferensseissa, ja Daimler-Benz Aerospacen referenssin avulla sain kerrottua meistä hieman aiempaa paremmin”, jatkaa Virtanen.

“Lopulta myös ESA kiinnostui, he tulivat testaamaan meidät ja totesivat, että tosiaan tiedämme mitä teemme. Tämän pohjalta teimme vuonna 2003 sopimuksen ESA:n kanssa siitä, että tänne tehdään heidän vaatimuksensa täyttävä koeasema. Se otettiin käyttöön täällä juhlallisesti toukokuussa 2005.”

“Nykyisin täällä käy noin 20 yritystä vuosittain tekemässä testejä ja tästä tulee ihan kohtuullisesti tuloja laboratoriolle. Noin 20 prosenttia ajasta, kun kiihdytin on päällä, käytetään testaamiseen.”

JUY_Radlab_elektronit
Kuva: Elektronitestausasema on samanlainen kuin sairaaloissa, mutta testikappaleet saadaan siihen helpommin ja laitteen toimintaa voidaan muuttaa tarpeen mukaan.

Cocktailkiihdytin

Säteilytestaamisessa olennaista on luoda kiihdyttimellä sen kaltaiset olosuhteet, joihin testattava laite joutuu avaruudessa. Säteily-ympäristö puolestaan riippuu siitä, mihin laite on menossa: onko kyseessä matala kiertorata, keskikorkea vai lähteekö laite tutkimaan kaukaisempaa kohdetta.

“Laitteiden odotetaan tyypillisesti toimivan avaruudessa useita vuosia, ja me laskemme kuinka paljon ja millaista säteilyä se tulee saamaan tuona aikana. Se sitten tuplataan tai triplataan, ja annetaan laitteelle sen verran hiukkasia. Jos se kestää sen, niin todennäköisesti se kestää avaruudessa.”

Tarkalleen ottaen kokeissa ei tehdä täsmälleen samanlaista säteilyä kuin avaruudessa on, vaan säteilyä, joka vaikuttaa testilaitteeseen samalla tavalla. Esimerkiksi hyvin nopeasti kulkevia suurienergisiä hiukkasia jäljitellään raskaammilla, mutta hitaammin tulevilla ioneilla, atomiytimillä, joista on otettu osa elektroneista pois.

Valitsemalla ionit ominaisuuksiensa mukaan oikein, eli tekemällä niistä sopivan cocktailin, voidaan testattavaan laitteeseen kohdistaa juuri haluttu säteilyvaikutus.

“Kun sähköinen laite alkaa kärsiä säteilystä, ilmenee se ensin toimintahäiriöinä. Esimerkiksi muistipiireissä osa biteistä kääntyy toisinpäin ja informaatio korruptoituu, mutta kun muistiin kirjoitetaan uudelleen, pysyvää vikaa ei havaita. Kun näitä virheitä alkaa tulla, niitä alkaa syntyä aika nopeasti lisää, kun säteilyn määrää nostetaan. Sitten jossain vaiheessa tulee taso, missä virheiden määrä ei enää lisäänny.”

Testauksessa haetaan nämä kaksi säteilytyksen tasoa: milloin virheitä alkaa tulla ja milloin niiden määrä saturoituu, eli niiden määrä ei enää lisäänny säteilymäärän kasvaessa. Kun laitetta säteilytetään oikein kunnolla, se saattaa myös hajota pysyvästi. Piiriin voi tulla oikosulkuja, jolloin se ei enää toimi kunnolla, vaikka säteily lakkaisikin.

“Säteilyvirheet ovat kuitenkin leikkiä todennäköisyyksien kanssa”, Virtanen muistuttaa ja jatkaa: “Voi olla, että vaikka laitetta on testattu kuinka paljon, niin siihen osuu heti avaruudessa joku sopiva kosminen hiukkanen, joka saa aikaan vakavan virheen. Testaamalla laitteet kunnolla voidaan järjestelmät kuitenkin tehdä sellaisiksi, että ne kestävät säteilyä mahdollisimman hyvin.”

Saisiko olla myös elektroneja?

Suurin osa avaruudessa olevasta hiukkassäteilystä on protoneita, neutroneita ja hieman raskaampia atomiytimiä. Mutta siellä on muutakin: elektroneja.

Jyväskylän kannalta ne nousivat huomioon ESA:n Juice-luotaimen myötä. Juice tulee lentämään Jupiterin ympärille itse jättiläisplaneettaa, mutta ennen kaikkea sen jäisiä kuita, tutkimaan. Jupiterin ympärillä on hyvin paljon elektronisäteilyä, joten Juicen kaikki laitteet pitää tehdä kestämään sitä – ja siksi myös testata elektroneilla.

Tätä varten Virtanen keksi pyytää yliopiston käyttöön käytöstä poistettavana olleen syöpähoitolaitteen. Alkuperäisessä käytössään laitteella kohdistetaan potilaaseen elektroneja sekä gammasäteilyä, jota synnytetään elektronien avulla.

“Saimme laitteen ilmaiseksi, koska se oli menossa tuhottavaksi. Laboratorioinsinöörimme Heikki Kettunen muokkasi sitä hieman käyttöömme sopivaksi ja rakensimme siihen testiaseman mittausvarustuksen, ja saimme näin elektronimittausaseman hyvin edullisesti!”

Testaus alkoi viime vuonna ja Jyväskylässä on käynyt jo useita sitä käyttäneitä asiakkaita.

“Oli aika yllättävää huomata, että elektronimittaamista ei tehdä maailmalla paljoakaan, eivätkä käytössä olevat laitteet ole tarkoitukseen sopivia. Periaatteessa testausta voisi tehdä missä tahansa syöpähoitoa antavassa suuremmassa sairaalassa, mutta siellä potilaat ovat luonnollisesti etusijalla. Kyse on myös siitä, että me tiedämme, miten testaus suoritetaan. Voimme tehdä sen standardoidulla tavalla ja tarjota samassa paketissa muita testauksia.”

JUY_Radlab_ionilahdeKuva: Hiukkascocktail tuotetaan ionilähteessä, mistä se johdetaan testiasemaan. Matkalla hiukkasia valikoidaan ja kiihdytetään. Kuvassa on asennettavana oleva uusi ionilähde, joka on lähes kaksinkertainen teholtaan verrattuna nykyiseen.

Seuraava askel: kaupallinen testaaja

Nykyisin asiakkaan edustajat saapuvat Jyväskylään laitteet mukanaan testausta varten ja viipyvät siellä testistä riippuen pari päivää. Kiihdytinlaboratorio tarjoaa heille “vain” sopivat hiukkaset ja testiaseman, minkä sisälle laite voidaan laittaa ja mistä saadaan mittaustietoa ulos.

“Toki avustamme heitä koko ajan mittauksissa, mutta suurimmassa osassa tapauksista voisimme hyvin tehdä mittaukset myös itse. Voimme tarjota koko säteilymittauksen palveluja, jolloin asiakas lähettäisi meille laitteen ja ohjeet siitä, millaisia testejä sille halutaan tehdä. He säästäisivät paljon rahaa ja me voisimme tehdä testit joustavammin oman aikataulumme mukaan.”

Virtasen mukaan tämä on kuitenkin jo niin erikoistunutta kaupallista toimintaa, että sitä varten pitäisi perustaa erityinen yritys. Tämä RADLABiksi kutsuttu yritys toimisi luonnollisesti läheisessä yhteistyössä yliopiston kanssa.

“Yritykselle on varattu tilatkin ja tarkoitus on tehdä muutamia pilottitestejä ennen toiminnan varsinaista aloittamista. Samalla koko tämä testausliiketoiminta siirtyisi sitten tämän uuden yrityksen tehtäväksi.”

Testauksen lisäksi yritys voisi olla tuotteistamassa säteilynkestäviä tekniikoita. Laboratorio on ollut mukana EU-hankkeessa, missä on kehitetty säteilykestävää muistipiiriä. Se on herättänyt jo suurta kiinnostusta, ja mikäli rahoitus järjestyy, voisi RADLAB tuoda piirin myyntiin.

JUY_Radlab_Ari_ja_Arto

Sen tiimoilta Ari Virtanen (kuvassa oikealla) katsoo kuitenkin jo nuorempiin: hänen varamiehinään häärivät Heikki Kettunen ja Arto Javanainen (kuvassa vasemmalla) saanevat säteilytestauksen johdettavakseen Virtasen jäädessä pian eläkkeelle.

“Aika pitkälle tämä vuonna 1965 pesulan kellariin perustettu kiihdytinlaboratorio on päässyt!”

Jutun on kirjoittanut Tiedetuubin Jari Mäkinen Tekesin tilauksesta ja se on julkaistu ensin spacefinland.fi -svustolla.

Tällaisia ovat ionotroniset nanolaitteet

Ma, 02/27/2017 - 12:06 Toimitus

Aalto-yliopistossa on otettu askel eteenpäin omalaatuisten ionotronisten nanolaitteiden kehittämisessä. Luvassa on muun muassa uusia mahdollisuuksia sähköisten muistien kehittämisessä.

Ionotroniset laitteet toimivat ionien eli sähköisesti varautuneiden atomien tai molekyylien avulla. Perinteisesti elektroniikan toiminta perustuu elektroneihin, eli atomeissa oleviin sähköisesti varattuihin alkeishiukkasiin. 

Uudenlaiset ionotroniset laitteet ovat tässä mielessä monipuolisia, sillä ne voivat toimia sekä ionien että elektronien avulla. Tekniikan saaminen normaalikäyttöön vaatii kuitenkin vielä monen teknisen haasteen selättämistä.

Aalto-yliopiston tutkijat ovat ottaneet tässä nyt yhden askeleen eteenpäin. He ovat kuvanneet, kuinka happi-ionien liike kompleksioksidisessa materiaalissa saa materiaalin kiderakenteen muuttumaan yhtenäisesti ja palautuvasti aiheuttaen suuria muutoksia sähkövastuksessa.

Nanomagnetism and Spintronics -tutkimusryhmässä tehtiin yhtäaikaisia kuvannus- ja vastusmittauksia läpäisyelektronimikroskoopilla (TEM) käyttäen näytepidintä, jossa on nanokokoinen sähköinen anturi.

Esimerkiksi resistiivinen tietokonemuisti (RRAM) voisi hyödyntää tätä vaikutusta; muistipiirit ovatkin ensimmäisinä tutkijoiden mielessä, kun ionotroniikalle tehdään sovelluksia.

Tutkijatohtori Lide Yao teki tutkimuksen Aalto-yliopiston Nanomikroskopiakeskuksessa, joka on materiaalien nanokarakterisaation keskus Suomessa ja osa kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria. Kuva Mikko Raskinen.

”Läpäisyelektronimikroskoopissa elektronisäde läpäisee hyvin ohuen näytteen", kertoo tutkijatohtori Lide Yao teknillisen fysiikan laitokselta. 

"Erilaiset ilmaisimet keräävät elektronit näytteen läpäisyn jälkeen, ja niistä saadaan yksityiskohtaista tietoa materiaalin atomirakenteesta ja koostumuksesta. Tekniikka on erittäin tehokas nanomateriaalin karakterisoinnissa, mutta jos sitä käytetään tavanomaiseen tapaan, sillä ei voi muokata materiaalia aktiivisesti mikroskoopin sisällä. Käytimme tutkimuksessamme erityistä näytepidintä, jossa on pietso-ohjattu metallinen näytteenotin sähköisen nanokontaktin aikaansaamiseksi. Tämän in situ –tekniikan avulla pystyimme lyhyitä jännitepulsseja käyttämällä hallitsemaan happi-ionien vaellusta näytteessä."

Tutkimusten mukaan happi-ionien vaeltaminen pois kontaktin läheltä johti äkilliseen muutokseen oksidin hilarakenteessa sekä sähkövastuksen kasvuun. Jännitteen napaisuuden vaihto palautti alkuperäiset ominaisuudet täydellisesti.

Tohtorikoulutettava Sampo Inkisen tekemät sähkötermiset simulaatiot osoittivat, että sähkövirran aiheuttaman näytteen lämpenemisen ja sähkökentän ohjaaman ionien liikkeen yhdistelmä aiheutti vaihto-ominaisuuden.

Ionotroninen periaate soveltuu useiden materiaalin ominaisuuksien muokkaamiseen

”Tässä tutkimuksessa tutkittu materiaali on kompleksioksidi", sanoo professori Sebastiaan van Dijken.  

"Kompleksioksideissa voi esiintyä useita mielenkiintoisia fyysisiä ominaisuuksia, kuten magnetismia, ferrosähköisyyttä ja suprajohtavuutta. Nämä ominaisuudet vaihtelevat materiaalin hapetustilan mukaan. Happi-ionien jännitteellä aikaansaatu vaeltaminen muuttaa hapetustilaa ja aiheuttaa voimakkaita vasteita materiaalissa. Olemme osoittaneet suoran korrelaation happipitoisuuden, kiderakenteen ja sähkövastuksen välillä, ja samaa ionotronista periaatetta voisi hyödyntää muiden materiaalin ominaisuuksien hallitsemisessa.”

”Tässä tutkimuksessa käytimme erityistä näytteenpidintä, jonka avulla pystyimme suorittamaan yhtäaikaisia mittauksia atomirakenteesta ja sähkövastuksesta", jatkaa Yao.

"Kehitämme parhaillaan täysin uutta ja ainutlaatuista näytteenpidintä, jonka avulla TEM-mittauksia voisi suorittaa samalla kun näytettä säteilytetään voimakkaalla valolla. Aiomme tulevaisuudessa tutkia atomitason prosesseja perovskiitti-aurinkokennoissa ja muissa optoelektronisissa materiaaleissa tällä kokoonpanolla.”

Tutkimustulokset julkaistiin uusimmassa Nature Communications -julkaisussa (DOI: 10.1038/NCOMMS14544). 

In situ -TEM-tutkimus tehtiin Aalto-yliopiston Nanomikroskopiakeskuksessa, joka on materiaalien nanokarakterisaation keskus Suomessa ja osa kansallista OtaNano-tutkimusinfrastruktuuria

Juttu on perustuu Aalto-yliopiston tiedotteeseen.

Rillit huurussa vai ruutu rilleissä?

Pe, 11/27/2015 - 14:52 Toimitus
Antti Sunnari katsoo älylaseilla

Mitä jos silmälaseissasi olisi teräväpiirtonäyttö, jonka kautta voisit katsoa älypuhelimen tai tablettitietokoneen näyttöä samalla kuin katsot lasien läpi ympäröivää maisemaa normaaliin tapaan?

Erilaisia älylaseja on jo olemassa runsaasti ja tekniikka menee koko ajan eteenpäin, mutta alan eräs jännimmistä uutuuksista tulee Suomesta. Kyseessä on VTT:llä kehitetty silmälaseihin asennettavaksi soveltuva näyttö, jota Dispelix Oy -niminen spin-off -yhtiö alkaa pian kaupallistamaan.

Jos kaikki käy suunnitelmien mukaan, on tämä nykyisiin älylaseihinkin integroitava tuote kuluttajan ulottuvilla arviolta jo vuoden kuluessa.

"Kun elektroniikka ja optiikka ovat kehittyneet, näytöt tulevat saumattomaksi osaksi jopa tavallisia silmälaseja", toteaa Antti Sunnari, Dispelix Oy:n toimitusjohtaja.

Nyt kehitetyille näytöille on runsaasti sovelluskohteita kuluttaja- ja ammattikäytössä. Tällaisia ovat esimerkiksi urheilulasit sekä erilaiset työtehtävät, joissa tulee pitää esillä koko ajan tarkastuslistoja tai muuta visuaalista informaatiota, mutta käsillä täytyy tehdä jotain muuta kuin pidellä papereita. Sovelluskohteita näyttöteknologialle ja älysilmälaseille löytyy muun muassa terveydenhoidosta, valmistus- ja prosessiteollisuudesta sekä logistiikasta.

Yhdistämällä näyttöön esimerkiksi infrapuna- tai ultraviolettikamerasta tulevaa kuvaa, voi vaikkapa lääkäri pystyä "näkemään" potilaan sisälle; verinäytettä ottava hoitaja voisi myös nähdä laseissaan selvästi verisuonten sijainnit, vaikka silmin niitä ei näkisi kunnolla.

Myös urheilulaseissa olevat näytöt ovat hyvin käteviä, koska silloin esim. sykettä ei tarvitse katsoa kellosta, vaan se näkyy yhdessä navigointi- ja aktiviteettitietojen kanssa laseissa. Jo nyt esim. laskettelulaseissa voi katsoa rinnekarttaa rinnettä laskiessa.

Samoin lentäjille, moottoripyöräilijöille sekä tavallisille autoilijoillekin suunnitellaan laseja, joihin voidaan heijastaa nopeus- ja navigointitiedot – näin kuljettaja voi pitää katseensa koko ajan tiessä ja liikennetilanteessa.

Näyttö lähikuvassa

Teknologia perustuu valojohdeoptiikkaan, jonka ansiosta näytöt voidaan valmistaa kevyiksi ja ohuiksi, vain yhden millimetrin paksuisiksi elementeiksi joko lasille tai muoville. Ohuuden lisäksi teknologian etuja ovat suuri ja korkealaatuinen virtuaalinen kuva ja erinomainen läpinäkyvyys. Näyttöelementti on lisäksi vapaasti muotoiltavissa ja sopii massavalmistukseen.

"Nykyisiin kookkaisiin tai vaikeasti valmistettaviin ratkaisuihin verrattuna näytön ohuus, keveys, esteettinen ulkonäkö ja massavalmistettavuus ovat ratkaisun vahvuuksia", Sunnari toteaa.

Näytön käyttäjäystävällisyyttä lisää se, että virtuaalinen kuva muodostuu käyttäjän kaukokenttään, jolloin käyttäjän silmät eivät väsy.

Näyttöratkaisu on räätälöitävissä asiakastarpeiden mukaisesti – käyttäjän näkökenttään voidaan välittää yksinkertaista yksiväristä informaatiota tai moniväristä videokuvaa sovelluksesta riippuen. 

Sunnarin mukaan virtuaalikuvan koko vastaa 60 tuuman TV:tä kolmen metrin etäisyydeltä katseltuna.

Dispelix kerää parhaillaan rahoitusta ja rakentaa yrityskumppaniverkostoa kaupallistamisen vauhdittamiseksi. Näytöt ovat jo nyt massavalmistettavia, ja yrityksen tavoitteena on tehdä ensimmäiset asiakastoimitukset vuoden 2016 aikana.

Näyttötekniikalla on suuret kaupalliset mahdollisuudet, sillä ns. lisätyn todellisuuden markkinoiden arvellaan olevan 150 miljardia dollaria vuonna 2020. Tästä optiikan osuus on arviolta 1,5 miljardia dollaria.

Artikkeli perustuu VTT:n tiedotteeseen.

Tästä alkoi elektroniikan vallankumous 111 vuotta sitten.

Ma, 11/16/2015 - 05:40 Jari Mäkinen
Elektroniputkia

Päivän kuva

Miten elektroniset laitteet toimivat?

Jos kyseessä on hiemankin monimutkaisempi laite, niin sen sisällä on mikropiiri tai useampia sekä erilaisia elektroniikan komponentteja, joiden avulla sähkövirtaa hallitaan sekä ohjaillaan.

Elektroniikan ryntäys koteihimme ja kaikkialle alkoi siitä, kun puolijohteita opittiin käyttämään näiden komponenttien ja osien tekemisessä, jolloin päästiin eroon paljon energiaa kuluttavista, lämpöä tuottavista ja usein rikkoontuvista elektroniputkista.

Mutta nämä elektroniputket olivat siinä mielessä tärkeitä, että ne olivat ensimmäisiä "kunnollisia" elektroniikan osia – ne olivat elektroniikan vallankumouksen esinäytös.

John Ambrose FlemingTänään tulee kuluneeksi 111 vuotta ensimmäisen elektroniputken tekemisestä: britti-insinööri John Ambrose Fleming (myöhemmin Sir) keksi tavan tehdä ikään kuin sähkövirran venttiilinä toimivan diodin elektroniputken (eli tyhjiöputkien) avulla tänään vuonna 1904.

Hän laittoi tyhjiöön wolframista tehdyt lampun hehkulangan sekä siitä erossa olevan pienen metallisen levyn, joista tuli lasisen tyhjiöputken ulkopuolelle johdot.

Kun hehkulankaan kytkettiin virta, alkoi sen ja metallilevyn välissä oleva tila johtaa virtaa ns. Edison-efektin vaikutuksesta vain yhteen suuntaan. 

Myöhemmin Lee de Forest kaksi lisätä putkeen hilan, jonka jännitteen määrää säätelemällä voitiin ohjata elektronivirran suuruutta.

Elektroniputkella on myös suomalainen sivujuonne, sillä suomalainen Eric Tigerstedt keksi muovailla hilasta sylinterin, joka ympäröi katodia. Tämä paransi putken suoritusarvoja ratkaisevasti. Keksintö sai nimekseen triodi ja se merkitsi mullistusta radiotekniikalle ja elektroniikalle.

Huipussaan elektroniputkien käyttö oli 1950-luvun alussa, jolloin niitä oli joka puolella: radioiden sisällä vahvistimina, televisioissa (joiden perinteiset kuvaputketkin ovat eräänlaisia elektroniputkia) ja kokonaisia tietokoneita tehtiin myös elektroniputkien avulla. Niissä putkia käytettiin niin kytkimenä kuin muistielementtinäkin.

Yllä olevassa kuvassa on erilaisia elektroniputkia 1950-luvun alusta.

1950-luvun lopulla elektroniputkia ja puolijohdekomponentteja käytettiin myös runsaasti yhdessä. Esimerkiksi Suomen ensimmäinen tietokone ESKO piti sisällään niin 450 elektroniputkea kuin pari tuhatta uudenlaista puolijohdediodiakin.

Aivan täysin eivät uudet komponentit ole korvanneet tyhjiöputkia, sillä niitä käytetään mm. sotilastekniikassa, koska ne kestävät varsin hyvin elektromagneettisia pulsseja. Samoin joissain hyvin suuritehoisissa vahvistimissa (mm. radiolähettimissä) käytetään edelleen putkia.

Myös osa hifisteistä pitää elektroniputkia sisältävistä vahvistimista, koska heidän mukaansa signaalin säröytyminen niissä on pienempää kuin puolijohdevahvistimissa; pelkkä analoginen musiikki ei siis riitä, vaan jotkut haluavat vielä alla olevan kaltaisia nykyaikaisia putkivahvistimia. 

Putkivahvistin

@suoranalabrasta on tällä viikolla Oulussa – twiittaajana Jari Hannu

Ma, 11/09/2015 - 13:16 Jari Mäkinen
Jari Hannu

Nyt mennään Ouluun! Tällä viikolla @suoranalabrasta -twitterprojektissa twiittaajana on Jari Hannu Oulun yliopistosta.

Hän toimii yliopisto-opettajana elektroniikan komponenttien ja materiaalien saralla Mikroelektroniikan ja materiaalifysiikan laboratoriossa Tieto- ja sähkötekniikan tiedekunnassa.

"Labrassa tutkitaan ja kehitetään elektroniikan materiaaleja ja komponentteja mitä erilaisempiin tarkoituksiin", kertoo Jari ja jatkaa: "Labrasta löytyy taitoa ja tietoa aina materiaalin kehityksestä aina komponenttien valmistukseen ja niiden karakterisointiin. Tällä hetkellä kiinnostuksen kohteena ovat mm. muovi-keraami-komposiitit antureiden materiaaleina sekä pietsosähköiset energiankeräimet. "

"Olen koulutukseltani sähkötekniikan DI, jonka päälle olen väitellyt vielä samalta alalta. Tehtäviini kuuluu opetuksen lisäksi tutkimusta ja kasapäin byrokratiaa. Tällä viikolla ohjelmassa on paljon opetukseen liittyviä tehtäviä, mutta kaipa jonkin verran tutkimukseenkin päästään mukaan."

Koska kyseessä on ensimmäinen kerta kun @suoranalabrasta vierailee Oulussa, on luvassa myös yliopiston perusesittelyä.

Viikon aikana Jari käyttää oma twitter-tiliään @jarihannu ja hastagiä #suoranalabrasta, ja kaikki twiitit tulevat niin @suoranalabrasta -tilille kuin listauksena tähän allekin. Viikon lopuksi näistä kootaan jälleen Storify-tarina.