22.8.2018 Materiaalin koostumus voidaan mitata entistä tarkemmin (Käyhkö)

FM Marko Käyhkön fysiikan väitöskirjan "Transition-edge sensors for particle-induced X-ray emission" tarkastustilaisuus 22.8.2018 klo 12:00 salissa FYS1. Vastaväittäjänä filosofian tohtori Primoz Pelicon (Josef Stefan Institute, Slovenia) ja kustoksena professori Timo Sajavaara (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.
Julkaistu
22.8.2018

Tuore fysiikan alan väitöstutkimus mahdollistaa materiaalien koostumuksen entistä tarkemman mittaamisen. Uudet kehitetyt menetelmät mahdollistavat kemiallisten yhdisteiden tai alkuainejakauman mittaamisen esimerkiksi taide-esineiden aitouksien varmistamisessa tai lääketeollisuudessa.

”Mistä tämä materiaali koostuu?” on kysymys, joka esitetään monessa eri tapauksessa. Tätä kysymystä voidaan tarkentaa esimerkiksi kysymällä: ”Mistä alkuaineista materiaali koostuu?”, ”mitä isotooppeja siinä on?” tai ”mitä kemiallisia yhdisteitä se sisältää?”. Esitetyistä kysymyksistä kahteen ensimmäiseen saadaan vastaus rutiininomaisella hiukkaskiihdyttimen avulla tehdyllä mittauksella. Väitöskirjassaan FM Marko Käyhkö on tutkinut eri kemiallisten yhdisteiden röntgenspektriä ja nopea kemiallinen analyysi on ollut yksi tutkimuksen päätavoitteista. Käytetty menetelmä on hiukkasherätteinen röntgen-emissio (PIXE, particle induced x-ray emission). Siinä hiukkaskiihdyttimessä tuotettu ionisuihku ohjataan tutkittavaan näytteeseen ja suihkun virittämien atomien viritystilojen purkautuessa emittoituvien röntgen-fotonien energia mitataan.

 - Alkuaineiden tunnistaminen röntgen(emissio)spektristä on ollut rutiinia jo 70-luvulta lähtien, mutta kemiallisten yhdisteiden tunnistaminen vaatii paljon tarkemmat mittalaitteet. Tätä varten meillä on käytössä moderni suprajohtavailmaisin. Tämä ilmaisin on ainutlaatuinen siinä mielessä, että se on ensimmäinen laatuaan, jolla voi havaita sekä kemiallisia yhdisteitä että lähes koko alkuainejakauman. Vastaavia ilmaisimia on käytetty muun muassa kosmisen taustasäteilyn mittaamiseen, Käyhkö kertoo.

Palvelee taidekauppaa ja teollisuutta

Kemiallisten yhdisteiden tunnistamisen lisäksi uudella laitteistolla saavutetaan merkittäviä etuja myös perinteisessä alkuaineanalyysissä. Tietyissä tapauksissa pystyttiin havaitsemaan jopa yli 500 kertaa pienempiä alkuainepitoisuuksia kuin perinteisellä puolijohdeilmaisimella tehdyllä analyysillä.

Väitöskirjatyössä kehitetyllä menetelmällä on monia potentiaalisia sovelluksia. Entistä tarkemman tiedon saanti tutkitusta näytteestä on hyödyllistä muun muassa materiaalitutkimuksessa, puolijohdeteollisuudessa, taide-esineiden aitouksien varmistamisessa, geologiassa tai lääketeollisuudessa. Väitöstyössä tehtyä kehitystyötä ja mittauksia voidaan myös hyödyntää ioniherätteisen röntgenspektroskopian teoriaan liittyvässä perustutkimuksessa.

FM Marko Käyhkön fysiikan väitöskirjan "Transition-edge sensors for particle-induced X-ray emission" tarkastustilaisuus 22.8.2018 klo 12:00 salissa FYS1. Vastaväittäjänä filosofian tohtori Primoz Pelicon (Josef Stefan Institute, Slovenia) ja kustoksena professori Timo Sajavaara (Jyväskylän yliopisto). Väitöstilaisuus on englanninkielinen.

äپٴᲹ:

Marko Käyhkö kirjoitti ylioppilaaksi Kiteen lukiosta 2007. Hän aloitti fysiikan opinnot Jyväskylän yliopistossa 2007 ja valmistui filosofian maisteriksi 2013. Väitöstutkimuksensa Käyhkö on tehnyt professori Timo Sajavaaran ja filosofian tohtori Kai Arstilan ohjauksessa Timo Sajavaaran tutkimusryhmässä Jyväskylän yliopiston fysiikan laitoksella.

Väitöskirja on julkaistu sarjassa Department of Physics, Ģֱ Research Report No. 8/2018, ISSN: 0075-465X, ISBN: 978-951-39-7524-1 (nidottu), ISBN: 978-951-39-7525-8 (verkkojulkaisu). Linkki väitöskirjaan: