Väitös metrologian kehittämisestä hiukkasten ja massan mittaamiseen

Teknologian tutkimuskeskus VTT Oy:n tutkimusalueen Mittatekniikan keskus MIKESin tutkija Richard Högström väitteli 16.1.2015 Aalto-yliopiston sähkötekniikan korkeakoulussa aiheesta ”Metrological Developments for Aerosol and Mass Measurements” (Metrologian kehittämistä hiukkasten ja massan mittaamiseen). Vastaväittäjänä toimi professori George W. Mulholland, Marylandin yliopistosta, USA.

Merkittävin osa väitöskirjasta keskittyy metrologian kehittämiseen nanometrikokoluokan aerosolihiukkasille. Tällaisten hiukkasten lukumääräpitoisuuden mittauksien tarkkuutta ei yleensä tunneta kovin hyvin, koska mittausten jäljitettävyys SI-yksiköihin on puutteellista. Väitöskirjatyössä kehitettiin hiukkasten lukumäärätiheydelle primaarinormaali hiukkaskokoalueelle 10—500 nm. Laite perustuu Tampereen teknillisen yliopiston (TTY) innovaatioon Single Charged Aerosol Reference (SCAR). Laitteelle tehtiin täydellinen metrologinen validointi, jolla määritettiin tuotettujen aerosolihiukkasten lukumäärätiheyden epävarmuus ja jäljitettävyys SI-yksiköihin. Tulokset osoittavat, että hiukkasten varauksen epävarmuus ei rajoita kalibroinnin hiukkaskokoaluetta kuten muissa mittanormaaleissa. SCAR on ainoa primaarinormaali maailmassa, jolla voidaan kalibroida hiukkasmittalaitteita alle 2 % suhteellisella epävarmuudella näin laajalla mittausalueella.

Työssä toteutettiin myös ensimmäinen kattava kansainvälinen vertailumittaus erilaisille hiukkasten lukumäärätiheyden mittanormaaleille. Vertailun tulokset olivat pääosin yhteneväiset ja ±3 % sisällä toisistaan. Lisäksi kehitettiin menetelmiä, joilla voidaan tutkia aerosolin kiinnittymistä näytteenottosuodattimelle ja punnusten metallipintojen likaantumista.

Väitöskirjatyön tuloksena hiukkasmittauksille on luotu vahva metrologinen perusta, mikä mahdollistaa luotettavat, tarkat ja epävarmuudeltaan tunnetut hiukkasmittaukset laajemmalla hiukkaskokoalueella kuin on aikaisemmin ollut mahdollista.

Lisätiedot: erikoistutkija Richard Högström, etunimi.sukunimi ( a ) vtt.fi, p. 050 303 9341
Elektroninen väitöskirja: http://urn.fi/URN:ISBN:978-952-60-6027-9