Tutkijat leijuttavat avaruusnäytteitä ääniaalloilla
Uusi menetelmä tekee mittauksista hallittuja, eikä se vahingoita näytteitä. Tutkijat rakensivat menetelmää varten uuden mittauslaitteen, joka on nimetty 4π-sirometriksi. Sirometri on laite, joka mittaa polarisoidun valon siroamista näytteen pinnasta.
Kehitystyö tehtiin Helsingin yliopiston planeettakunnan tutkimusryhmän professori Karri Muinosen johtamassa SAEMPL-projektissa (Scattering and absorption of electromagnetic waves in particulate media eli sähkömagneettisten aaltojen sironta ja absorptio partikkeliväliaineissa). 4π-sirometrillä validoitiin uusia laskennallisia menetelmiä, joilla mallitetaan esimerkiksi pölyn peittämien asteroidien ja muiden ilmakehättömien aurinkokuntamme kappaleiden heijastaman valon sirontaa.
Helsingin yliopiston professori Edward Hæggström tutkimusryhmineen oli avainasemassa 4π-sirometrin kehittämisessä.
– Ultraääneen liittyvä tutkimus on fysiikan osaston alaisuudessa toimivan elektroniikan laboratoriomme erikoisalaa. Siksi meiltä löytyi jo valmiiksi tarvittava osaaminen akustisen levitaation parissa työskentelyyn ja sen käyttämiseen hiukkasten paikan ja asennon hallintaan, kertoo Hagström.
– Hiukkasten hallittu leijuttaminen sallii meidän mitata valon sirontaa niin, ettei mittausympäristö vaikuta tuloksiin, toteaa Muinonen.
4π-sirometrin avulla tutkijat voivat liikutella tutkittavaa hiukkasta haluamaansa asentoon huomattavasti suuremmalla tarkkuudella kuin aikaisemmin oli mahdollista. Näin hiukkasesta saadaan tehtyä tarkka 3D-malli.
– Suuremmassa mittakaavassa toteutettuna tutkimuksemme tulokset mahdollistavat kohteiden kaukokartoituksen. Esimerkiksi avaruudessa olevista kohteista saamme harvoin otettua näytteitä. Voimme selvittää, minkä muotoisia nämä kappaleet ovat ja mistä ne koostuvat, tutkimalla tähtien valon sirontaa niiden pinnasta, kertoo vanhempi tutkija Maria Gritsevich Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskuksesta.
Aiemmat menetelmät yksittäisten hiukkasten tutkimiseen olivat epätarkkoja
Aiemmin yksittäisiä hiukkasia ei ole voitu mitata tarkasti. Yksittäisistä hiukkasista voidaan tehdä mittauksia kiinnittämällä hiukkanen pidikkeeseen, mutta silloin pidike itsessään vaikuttaa valon sirontaan. Jos hiukkasia on suuri määrä, voidaan niistä myös ottaa mittauksia ryhmänä asettamalla hiukkaset sopivalle pinnalle tai juoksuttamalla ne virtana hanan läpi. Näin ei kuitenkaan voida tehdä ainutlaatuisille ja harvinaisille näytteille.
– Vanhoilla tavoilla saatiin näytteistä hyviä keskimääräisiä tuloksia, mutta niillä ei saatu tuotettua yhtä tarkkaa tietoa yksittäisistä hiukkasista kuin sirometrillä saadaan, sanoo Gritsevich.
SAEMPL-projektissa tutkijat kehittivät menetelmän, jolla voidaan hallita leijutettavan näytteen asentoa ääniaaltoja säätämällä. Kappaleiden leijuttaminen ääniaalloilla ei itsessään ole uusi keksintö, vaan sirometrissä uraauurtavaa on juuri näytteen asennon hallinta. Sirometrin kehittänyt tutkijaryhmä oli ensimmäinen, joka yhdisti akustisen levitaation ja valon sironnan tutkimuksen ja sai aikaan vakaan laitteen.
– Akustisella levitaattorilla näytteen saa aina oikeaan asentoon. Jos asentoa haluaa muuttaa, tarvitsee vain säätää ääniaaltoja, sanoo Hæggström.
SAEMPL-projektia johti professori Karri Muinonen Helsingin yliopistolta ja Maanmittauslaitokselta. Paikkatietokeskus toimi projektissa kumppanina. Euroopan tutkimusneuvosto myönsi SAEMPL-projektille ERC Advanced Grant -rahoituksen.
Lisätietoja
Vanhempi tutkija Maria Gritsevich, Maanmittauslaitos, 050 301 6441, maria.gritsevich@maanmittauslaitos.fi
Professori Karri Muinonen, Helsingin yliopisto, 050 415 5474, karri.muinonen@helsinki.fi
Professori Edward Hæggström, Helsingin yliopisto, 029 415 0684, haeggstrom@helsinki.fi
Tieteellisiä artikkeleja aiheesta (englanniksi)
Omnidirectional microscopy by ultrasonic sample control. Applied Physics Letters
Scattering and Absorption of Light in Planetary Regoliths. Journal of Visualized Experiments
Kuvat
Tietoja julkaisijasta
MaanmittauslaitosPL 84 (Opastinsilta 12C)
00521 HELSINKI
029 530 1100 (Vaihde)https://www.maanmittauslaitos.fi/
Teemme maanmittaustoimituksia, ylläpidämme kiinteistöjen ja osakehuoneistojen tietoja, huolehdimme omistusoikeuksien rekisteröinneistä ja kiinnityksistä, tuotamme kartta-aineistoja sekä edistämme paikkatietojen tutkimusta.
Tilaa tiedotteet sähköpostiisi
Haluatko tietää asioista ensimmäisten joukossa? Kun tilaat tiedotteemme, saat ne sähköpostiisi välittömästi julkaisuhetkellä. Tilauksen voit halutessasi perua milloin tahansa.
Lue lisää julkaisijalta Maanmittauslaitos
Yhteismetsien laajeneminen jatkuu – kasvuhaluiseen yhteismetsään liittyminen on kannattava vaihtoehto metsänomistajalle26.6.2025 08:50:10 EEST | Tiedote
Oman yhteismetsän perustaminen kannattaa vasta, kun pinta-alaa on niin runsaasti, että metsästä saa hakkuutuloja joka vuosi. Maanmittauslaitoksen tiedot osoittavat, että yhteismetsien pinta-alat ovat kasvussa.
Kesän juttuaiheita Maanmittauslaitoksesta25.6.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Maanmittauslaitoksessa tapahtuu paljon myös kesällä. Suomalaisia kiinnostavat etenkin mökkeilyyn ja mökin omistamiseen liittyvät kysymykset. Kesään ajoittuvat myös maastossa ja luonnossa tehtävät työt ja kenttätutkimukset. Kokosimme alle kiinnostavimmat kesätärpit medialle Maanmittauslaitoksen toiminnasta.
Suomen ja Norjan rajankäynti päätösvaiheessa – maastotöiden lopputarkastus valmistui23.6.2025 08:27:01 EEST | Tiedote
Rajankäyntivaltuuskunnat Suomesta ja Norjasta tekivät kesäkuussa maastotöiden lopputarkastuksen Suomen ja Norjan välisellä valtakunnanrajalla. Yli kolme vuotta kestänyt rajankäyntiprosessi on pian loppumassa, ja rajankäynnin dokumentaatio luovutetaan maiden ulkoministeriöille hyväksyttäväksi. Aikanaan molemmissa maissa parlamentit hyväksyvät dokumentit ja vahvistavat rajan sijainnin seuraavien vuosikymmenten ajaksi.
Yksittäisten puiden tiedot tulossa metsäsektorin käyttöön – hyötyä myös metsälain valvonnassa ja EU-sääntelyssä17.6.2025 08:00:00 EEST | Tiedote
Maanmittauslaitos ja Metsäkeskus ovat aloittaneet yhteisen tutkimustyön, jonka tavoitteena on monipuolistaa ja tarkentaa metsävaratieto yksittäisen puun tasolle. Lähivuosina tarvitaan tietoa metsien muutoksista ja luonnon monimuotoisuudesta muun muassa EU-velvoitteiden seurantaan.
Mikä on painovoima Lapissa ja tiesitkö mihin se vaikuttaa? Tutkijat mittaavat painovoiman neljällä paikkakunnalla16.6.2025 06:05:00 EEST | Tiedote
Suomen painovoima on jatkuvassa liikkeessä, ja siksi Maanmittauslaitoksen Paikkatietokeskus FGI:n tutkijat mittaavat painovoimaa vuosittain. Tarkkaa painovoimaan perustuvaa tietoa tarvitaan esimerkiksi satelliittipaikannusta, vedenjakelua ja tunnelien rakentamista varten.
Uutishuoneessa voit lukea tiedotteitamme ja muuta julkaisemaamme materiaalia. Löydät sieltä niin yhteyshenkilöidemme tiedot kuin vapaasti julkaistavissa olevia kuvia ja videoita. Uutishuoneessa voit nähdä myös sosiaalisen median sisältöjä. Kaikki tiedotepalvelussa julkaistu materiaali on vapaasti median käytettävissä.
Tutustu uutishuoneeseemme