Pyyhkäisyelektronimikroskoopin (myöhemmin SEM) hankinta tukee Savonian monialaista opetus- ja TKI -toimintaa sekä Suomen vaikuttavimpana ammattikorkeakouluna olemista. Jotta SEMistä saadaan paras hyöty, siinä pitää olla myös alkuaineanalysaattori (EDS). Useilla ammattikorkeakouluilla on ainakin yksi SEM. Kaikilla yliopistoilla se tietysti jo on ja joistakin löytyy huomattavasti useampiakin. Kaikista Suomen merkittävistä kaupungeista niitä löytyy ja isoimmissa niitä on useita. Esimerkiksi Helsingissä, Espoossa, Tampereella, Turussa ja Oulussa löytynee kymmeniä. SEM mahdollistaa myös laajemman yhteistyön yliopistojen ja muiden ammattikorkeakoulujen kanssa.

Kuvantamistarkkuus

Tärkeimpiä asioita, joita ei aina muisteta, on SEMin kuvantamistarkkuuden lisäksi sen antama 3D-kuva. Valo-optinen mikroskooppi antaa aina 2D-kuvan ((kuva 1). Samoin sen tarkkuus on oleellisesti pienempi, johtuen valon aallonpituudesta verrattuna elektronin aallonpituuteen, joka valolla on aivan oleellisesti suurempi. Tämä 3D-tarkkuus on opettavaisempi esimerkiksi murtopinnasta ja tarvittaessa siinä esiintyvistä erkaumista, jota muun muassa Savonialla opetaan ja tutkitaan Itä-Suomen alueen yrityksille. Myöhemmin oppilaat siirtyvät näihin yrityksiin töihin ja silloin he tietävät mistä ja millaista tutkimuspalvelua Savonialta on mahdollista saada erilaisissa ongelmatilanteissa.

Kuva 1. a) dokumenttikameran kuva b) pyyhkäisyelektronimikroskoopin kuva.

Kuvassa 1 a kuva on otettu dokumenttikameralla noin 10x suurennoksella, mutta SEMillä otettu kuva 1 b on 100x suurennoksella, jotka kertovat tästä merkittävästä erosta. Valo-optisen mikroskoopin kuvassa ei olisi tällä 100x suurennoksella näkynyt kuin yksi kierre.

SEMin käytön laajuus ja mahdollisuudet

Edellä mainitun mukaisesti SEMin hankinta täydentää eri alojen opetuksen lisäksi TKI- ja hanketyötä sekä oppilaitosten välistä yhteistyötä. SEM on useilla tutkimusaloilla tärkeimpiä työkaluja. Tämä pitää sisällään niin suuren määrän eri osa-alueita, että oheinen kuva 2 Toivo Lepistön ”Pyyhkäisyelektronimikroskopia ja mikroanalysointi” kirjaa mukaillen kertoo ehkä enemmän kuin jokin pitkä lista, tosin tämäkään ei ehkä tuo ihan kaikkia esille.

Seuraavaan on listattu joitakin kohtia, joita SEM tukisi opetuksessa sekä TKI- ja hanketyössä. Ensimmäisenä ja tärkeimpänä, mihin kaikki perustuu, on kuvantaminen erittäin hyvällä suurennoksella sekä resoluutiolla ja tätä täydentävällä alkuaineanalyysillä (Savonialla EDS).

• Hyvin pienienkin asioiden kuvantaminen erittäin suurella suurennoksella ja hyvällä kuvan laadulla, joka on hieman kolmiulotteinen. Tätä kokonaisuutta tukee alkuaineanalysaattori, jolla saadaan määritettyä perusmateriaalin alkuainekoostumus sekä erkaumien, sulkeumien ja korroosiotuotteiden koostumus, jotka ovat monissa vauriotapauksissa merkittävässä roolissa.

• Savonian tieteellisen osaamisen kasvaminen aina materiaalianalyyseistä, pintarakenteesta, vaurion selvitysprosessista murtumismekaniikkaan ja korroosio ilmiöihin. Tämä soveltuu hyvin myös ei-sähköä johtavien materiaalien pintaominaisuuksien tutkimisessa, ”Variable pressure (VP)” ominaisuuden ansiosta.

• Opetustoiminta aina opetuksen laajemman ja modernimman osaamisen kautta sekä tietenkin projekti- ja opinnäytetyöt.

• Hanketyössä tämän tarve on tullut alueella usein vastaan ja siitä on tullut aika ajoin palautetta eri yritys yhteistyökumppaneiltamme.

• Blogit ja julkaisut sekä SEMin merkitys näiden tutkimusten sekä opetuksen osalta tulee olemaan merkittävä.

• Hyötyjiä olisi alueen yritysten ja muiden oppilaitosten lisäksi pelkästään koneosastolla mainittuna oppilaiden opetuksessa materiaalitekniikka, tribologia, korroosioalan opetus (kemia), hitsaustekniikka, 3D-tulostus. Saati sitten muut opetus- ja tutkimusalat.

Mitä yhteistyöhön oppilaitosten ja yritysten välillä tulee, SEMin hankinta Savonialle tukee Savonian ja Itä-Suomen yliopiston yhteistä Materiaalitutkimuskeskusta ja Kuopion sekä tietenkin koko Itä-Suomen monialaista osaamista ja yritys toimintaa. Yliopiston ja Savonian toiminnot tuleekin nähdä toisiaan täydentävinä tutkimustoimintoina sekä alueemme teknisen ja tieteellisen osaamisen kasvamisena.

Kirjoittaja: Materiaalitekniikan lehtori Mika Mäkinen

Lähteet:

Toivo Lepistö, Pyyhkäisyelektronimikroskopia ja mikroanalysointi (2024)

Kuva päärahoittajista PS-liitto, EU, Savonia ja UEF