Miljoonalla eurolla uusia laitteita luonnontieteilijöille

- Uudistumisen tarve kasvaa kiihtyvästi globaalissa maailmassa, totesi elinkeinoministeri Jan Vapaavuori kannustaessaan tutkijoita, elinkeinoelämää ja valtiovaltaa dialogiin tutkijoiden järjestämässä maailmanpelastusseminaarissa Helsingin yliopistossa 14.4.2015. 

Helsingin yliopiston matemaattis-luonnontieteellinen tiedekunta vastaa uudistumisen tarpeeseen kuulemalla uusia yleisöjä ja panostamalla siihen, mitä siltä myös paljon odotetaan: pitkäjänteisesti kerättyä mitattua ja analysoitua dataa. Se satsaa miljoona euroa infrastruktuurien parantamiseen. Laitteita käytetään syvällä maassa ja korkealla ilmassa.

Luonnontieteissä tutkijat mittaavat laitteilla ilmiöitä luonnossa

Infrastruktuurirahoituksella hankitaan esimerkiksi maahan porattavan reiän tutkimuslaitteet Kumpulaan. Niitä on kolme: kannettava röntgenfluoresenssianalysaattori (XRF-laite) sekä tiheysanturi ja magneettisen suskeptibiliteetin anturi kairareikämittauksia varten.

Tarkoitus on kairauttaa kampukselle 300-500 metriä syvä ja halkisijaltaan 76 millimetrinen reikä, jota tullaan käyttämään geologian ja geofysiikan opetuksessa ja tutkimuksessa. Sitä käytetään myös laitteiden ja menetelmien testipaikkana.

- Reikä on fysiikan, kemian ja geotieteiden ja maantieteen laitosten yhteinen hanke, ja se kairataan todennäköisesti Kiihdytinlaboratorion viereiselle kalliolle lähelle aerosolimastoa, kertoo Ilmo Kukkonen fysiikan laitokselta.

XRF-spektrometri mittaa alkuaineiden pitoisuuksia

Kannettavia XRF-laitteita käytetään paljon maasto-olosuhteissa kaivoksilla, malminetsinnässä ja pilaantuneiden maa-alueiden tunnistuksessa.

- Geologisten materiaalien koostumukseen perustuva luokittelu heti kentällä helpottaa näytteenottoa monenlaisissa tutkimusongelmissa. Tomas Kohoutin ryhmä käyttää laitetta meteoriiteiksi epäiltyjen näytteiden seulomiseen maastossa, kertoo Pasi Heikkilä geotieteiden ja maantieteen laitokselta.

XRF-spektrometri perustuu röntgenlähteeseen, jolla herätetään kohdeaineessa alkuainespesifisiä spektriviivoja. Laite mittaa spektrin ja määrittää siitä tutkittavassa kohteessa olevat alkuaineet ja niiden pitoisuudet.

- Koostumukseen perustuva pikatesti säästää aikaa, ja tähän tarvittava tekniikka saadaan nykyään mahtumaan hiustenkuivaajan näköiseen ja kokoiseen tilaan, Heikkilä kertoo.

XRF on keskeinen mittausmenetelmä myös planetaarisessa geofysiikassa ja tähtitieteessä Sitä käytetään BepiColombo-projektin MIXS-instrumentissa (Mercury Imaging X-ray Spectrometer).

- Laite on erinomainen lisä alkuainekoostumuksen määrittämiseen laboratoriossa ja täydentää mineraalianalyyseihin soveltuvaa spektroskopialaitteistoa ja Kumpulassa rakenteilla olevaa sirontalaitteistoa, sanoo asteroidi- ja meteoriittitutkija Karri Muinonen fysiikan laitokselta.

Miehittämätön kuvauskopteri lähtee Pohjois-Suomeen

Uusien laitteiden hankintalistalla on myös miehittämätön kuvauskopteri. Se kerää ilmasta käsin ainutlaatuista paikkaan sidottua ympäristötutkimusaineistoa.

Kuvauskopteri varustetaan digi- ja videokameran lisäksi lämpökamera- ja hyperspektrikuvausjärjestelmillä. Lämpökameralla kartoitetaan pohjaveden ja vesistöjen vuorovaikutusta sekä pohjavesistä riippuvia ekosysteemejä. Hyperspektrikameralla voidaan kerätä havaintoja kasvillisuuden vaihteluista, vesistöjen laadusta sekä ekologisesta monimuotoisuudesta.

- Ensimmäinen käyttökohde tulee olemaan pohjavesistä riippuvien ekosysteemien karakterisointi Pohjois-Suomessa alueilla, joissa tiedon tarve liittyy etenkin kaivostoiminnan suunnitteluun, sanoo Kirsti Korkka-Niemi geotieteiden ja maantieteen laitokselta.

Yhteiskäyttö avattavissa myös yliopiston ulkopuolelle

Tutkimustyössä pienet käsilaitteet antavat hyvät viitteet kohteen kemiallisesta koostumuksesta, mutta eivät vastaa laboratoriolaitteilla tehtävää kemiallista analyysiä. Luonnontieteellisessä tutkimuksessa tarvitaan usein kalliita laitteita, joiden hyötyä voi lisätä yhteiskäytöllä. Näin tekevät Helsingin yliopiston kemistit tarjotessaan laitteita ja laboratorioita Kumpula Business Labs -konseptilla yritysten käyttöön. http://www.helsinki.fi/ml/ajankohtaista/2015/2015kumpulabusinesslabs.html

Luonnontieteilijät tekevät yleensä perustutkimusta, jonka mahdolliset sovellukset tulevat käyttöön ja tunnetuksi ehkä vuosikymmenien päästä. Tunnetuimpia esimerkkejä on hiukkastutkimuslaboratoriotyössä Cernissä syntynyt nykyinen www-ympäristömme.

Tiedekunnan luonnontieteiden keskisuuriin laitehankintoihin tarkoitetun määrärahan sai yhdeksän hanketta. Ne vaihtelevat lentävistä kuvantamislaitteistoista Cernissä käytettävien pikselidetektorien kokoamislaitteisiin ja parantavat Kumpulan tiedekampuksella Helsingin yliopiston kaikkien laitosten tutkimusympäristöjä.

Lisätiedot:

Professori Ilmo Kukkonen, 040 577 1262, ilmo.kukkonen@helsinki.fi, fysiikan laitos

Yliopisto-opettaja Pasi Heikkilä, 02 941 50806, pasi.heikkila@helsinki.fi, geotieteiden ja maantieteen laitos

Professori Karri Muinonen, 050 415 5474, karri.muinonen@helsinki.fi, Helsingin yliopiston fysiikan laitos ja Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus

Yliopistonlehtori Kirsti Korkka-Niemi, 050 415 6621, kirsti.korkka-niemi@helsinki.fi, geotieteiden ja maantieteen laitos

Kuvateksti 1: Miehittämätön kuvauskopteri, joka varustetaan lämpökamera- ja hyperspektrikuvausjärjestelmillä. Kuva: Videodrone

Kuvateksti 2: Pelastusvenettä ei tarvittu, juhlasalin 700 paikkaa olivat melkein täynnä. Tiedekunnan maailmanpelastusseminaari Helsingin yliopiston juhlasalissa tiistaina 14.4.2015.
Valokuva: Veikko Somerpuro

Matemaattis-luonnontieteellisen tiedekunnan maailmanpelastusseminaarissa 14.4.2015 tarkasteltiin laajasti luonnontieteen ratkaisuja kestävään tulevaisuuteen yhdessä:https://www.facebook.com/media/set/?set=a.745903445507701.1073741833.319037511527632&type=1

Lisätietoja tiedekunnasta antaa dekaani Jouko Väänänen, 040 513 8278, jouko.vaananen@helsinki.fi

Ystävällisin terveisin
Minna Meriläinen-Tenhu, tiedottaja, 050 415 0316, @MinnaMeriTenhu