<< etusivulle


Hiukkaskiihdyttimen tankki ylhäältäpäin.

Helsingin yliopiston fysiikan osaston kiihdytinlaboratorio muutti Kumpulan mäelle jo vuonna 1982. Silloin sille valmistui oma rakennus, josta kaksi kerrosta on kalliopinnan yläpuolella. Kallioon louhittiin tilat hiukkaskiihdyttimelle. Varsinainen kiihdytinlaitteisto on kalliokuilussa noin 12 metriä korkean ja 3 metriä halkaisijaltaan olevan painetankin sisällä paineistetun suojakaasun ympäröimänä. Suojakaasu on välttämätön jopa 5 miljoonan voltin kiihdytysjännitteen hallitsemiseksi. Kun kiihdytintä aika ajoin huolletaan niin suojakaasu pumpataan varastotankkeihin ja tankin sisään rakennetaan hissi, jotta siellä päästään liikkumaan. Kiihdyttimen maanalainen kohtiohalli on kaikkein syvimmällä kalliossa. Kiihdytin on tyypiltään sähköstaattinen tandem-kiihdytin.

Kumpulan mäen kiihdytin - niin kuin kaikki hiukkaskiihdyttimet - perustuu sähkövarauksellisten hiukkasten kiihdyttämiseen sähkökentällä. Tandem-mallisena sen kiihdytyskammiossa tapahtuu kaksivaiheinen kiihdytys. Kumpulan mäen hiukkaskiihdytin sopii erinomaisesti materiaalifysiikan tutkimuksiin ja sen lukuisiin sovelluksiin. Ja tietenkin sitä käytetään myös fysiikan perustutkimuksessa.



Fysiikan osaston yli-insinööri, dosentti Pertti Tikkanen on vastannut vuodesta 1998 hiukkaskiihdyttimen toiminnasta, kehittämisestä ja huollosta. Järjestelmän design ja fysiikan osastolla rakennetut komponentit ovat hänen suunnittelemiaan.

Yli-insinööri Pertti Tikkanen esittelee meille laboratoriota ja sen hiukkaskiihdytintä. Hän vastaa myös kampusverstaasta yliopiston organisaatiossa ja on siis myös Jukan esimies - ja tietysti myös fysiikan tutkija. Pertti on henkilö, joka tuntee kiihdyttimen perin pohjin. Hän virittää meidät alkajaisiksi ajattelemaan oikeata kokoluokkaa: Kuvitellaan, että otetaan vaikka pala hiekkarantaa, joka on 1 km pitkä, 100 m leveä ja syvyydeltään 1 m. Jos tuosta määrästä hiekanjyviä tunnistetaan yksi erilainen hiekanjyvä, niin se vastaa samaa herkkyyttä, jolla hiilen radioaktiivisen isotoopin C-14 atomeja voidaan erotella näytteestä, jonka muut atomit ovat hiilen stabiileja isotooppeja C-12 ja C-13. Herkkyyttä kuvaa siis suhde 1:1 000 000 000 000 000. Tähän päästään tämän kiihdyttimen AMS-menetelmällä, sanoo Pertti. Hän täsmentää vielä, että AMS -lyhenne tulee sanoista Accelerator Mass Spectrometry, eli kiihdytinmassaspektrometri. - Näyttää siis siltä, että jotakin aivan pienen pientä tutkimaan tarvitaan aika iso laite, tai pikemminkin monien laitteiden muodostama järjestelmä.  

 

Pertti Tikkanen on myös Kampuspajan johtaja. Kuvassa vasemmalla pajan työjohtaja Jukka Ukkonen.

Kumpulan mäen hiukkaskiihdytintä on vuosien mittaan kehitetty ja päivitetty. Nykyisin sen tarkkuus mahdollistaa hyvin pienten isotooppivaihteluiden havainnoimisen. Myös sen 'aikakoneella' eli radiohiiliajoituksessa saadaan entistä tarkempia tuloksia. Molemmat ovat vaikuttaneet ratkaisevasti esimerkiksi ilmakehä- ja ympäristönäytteiden analysointiin – ja myös tieteenalan itsensä kehittymiseen.

Fossiilisten materiaalien käytön vähentämisen valvonta vaatii, että bioperäisen, nuoremman aineksen määrä voidaan erottaa tarkasti fossiilisesta. Näin voidaan varmistaa esimerkiksi biopolttoaineiden ja voimaloiden polttokaasujen bio-osuuden mittausprosessien luotettavuus. Kiihdyttimen ionilähteen päivitys on mahdollistanut myös kaasumaisten hiilidioksidi-näytteiden mittaamisen suoraan ilman merkittävää esikäsittelyä. Samoin prosessissa riittävät aiempaa selvästi pienemmät näytteet.

Näkymiä hiukkaskiihdyttimen maanalaisesta kohtiohallista. Siellä on viisi erilaista kohtioasemaa erilaisia tutkittavia aineita varten.

 

Kumpulan hiukkaskiihdyttimen päivittäminen tuli varmaan hyvin kalliiksi? No, ei oikeastaan, nauraa Pertti. Hän kertoo, että tärkeä osa, eli toinen ionilähde ostettiin käytettynä Saksasta. Jos sen hinta uutena olisi ollut vaikka 150 000 – 200 000 euroa, niin se ostettiin Kumpulan mäelle noin 20 000 eurolla. Mutta kyllä sen kunnostamiseen sitten vaadittiin työtä. Kampusverstaallakin tehtiin paljon osia, hän muistelee.

Helsingin yliopiston sivuilla kerrotaan, että suuri osa Kumpulan kiihdyttimen tärkeästä laitteistosta on kenenkäs muun kuin Pertti Tikkasen suunnittelemaa. Hänellä täytyy kaiketi olla vankan ydinfysiikan taustansa lisäksi aikamoista insinööritaitoa ja luovan suunnittelijan kykyä. Myös Pertin johtamalla laboratorion viiden hengen teknisellä henkilöstöllä täytyy olla aikamoista osaamista, jolla ylläpitää, korjata ja huoltaa koko monimutkaista laitteistoa.


Hiukkaskiihdyttimen säteilyvalvonnan kaaviokuva valvomon näytöllä. Kiihdytin tuottaa ionisoivaa säteilyä ja kiihdytintiloihin pääsyä rajoitetaan. Kuva esittää eri kiihdytintiloihin johtavien ovien lukituksen tilaa.

Entä mitä jos sellaisia ammattilaisia kuin esimerkiksi mikromekaanikko Jukka ja laboratorion tekninen joukkue ei lainkaan olisi? Ei, ei sellaista voi ajatella, sanoo Pertti ja tulee aivan vakavaksi. Se on aivan mahdoton ajatus. Ja myös Kelloseppäkoulusta tulevat harjoittelijat ovat meille tärkeitä, hän sanoo ja haluaa näyttää vielä jotakin.

Pertti Tikkanen esittelee Kelloseppäkoulun harjoittelijan tekemää osaa.

Magneetit siis ohjaavat kiihdyttimen hiukkassuihkua. Tässä kohdin meillä on laite, jossa metallilevyjen välillä vallitsee korkeajännite. Sen säätömekanismin suunnitteli ja konstruoi meille Kelloseppäkoulun opiskelija muutama vuosi sitten ja siellä se toimii edelleen.



Kampusverstaan pöydällä on kiihdytinlaboratoriolle valmistettuja MCGSNICS-2 imu- ja fokusointielektrodien osia.

Lähtiessämme kiihdytinlaboratoriosta tuntuu selvältä, että Kumpulan mäellä on tutkimukselle ja opetukselle tärkeitä laboratorioita, joissa todella arvostetaan Kelloseppäkoulun tuottamaa osaamista. Sitä voitaneen pitää jokseenkin vaativana testinä.

inar

<< etusivulle


Luupin päätoimittaja: rehtori Tiina Parikka
Tekstit: Liisa Kunttu | Kuvat: alimmainen:. Jukka Ukkonen, muut:. Heikki Kunttu | toteutus: monimediatoimisto KUTOMO |
Julkaisija: Kelloseppäkoulu | Vanha maantie 11, 02650 Espoo | Puhelin: +358 9 4355 770 |


https://www.kelloseppakoulu.fi