Pristagare i vetenskapsmönstringen Vetenskap03 - naturvetenskap och teknik 

Petri Valkama, Jyväskylän Lyseon lukio

Hur fastställa massfördelningen hos bestrykningar på papper genom laserinducerad plasmaspektroskopi och hur exakta resultat ger metoden?

Priset i vetenskapsmönstringen Vetenskap03 i Viksu-tävlingen år 2002 går till 18-årige Petri Valkama från gymnasiet Jyväskylän Lyseo.

Målet för Petri Valkamas undersökning var att utveckla en metod, genom vilken massfördelningen hos bestrykningar i ett eller två skikt skulle kunna fastställas med hjälp av laserinducerad plasmaspektroskopi (LIPS). Därtill strävade Valkama efter att definiera metodens exakthet och hur den kunde preciseras. En jämn massfördelning hos pappersbestrykningen är av stor betydelse för papprets slutliga kvalitet. Det är därför viktigt att massfördelningen kan fastställas i samband med kvalitetskontrollen.

Valkama fastställde bestrykningens tjocklek genom att skala bort ett skikt i taget med laser. Han beräknade tjockleken utifrån antalet strålar som behövdes för att tränga igenom bestrykningen på basis av tidigare kalibreringsmätningar. Bestrykningens massfördelning i planriktning fastställde Valkama genom att upprepa mätningen på flera ställen. För mätningarna och kalibreringen tillverkade han egna prover genom att bestryka plastfilm och kopieringspapper med ett medel bestående av CaCO3 och styrenbutadienlatex.

Valkama avskiljde bestrykningsskikten från varandra och från baspappret på basis av förändringarna i det plasmaemitterade strålningsspektret. För att kunna avskilja de olika bestrykningsskikten från varandra och från baspappret tillade han till det skikt som låg närmare grundpappret en liten mängd identifieringsämne, BaSO4, som normalt inte förekommer i papper eller bestrykningar. Målet var att utifrån förändringarna i förekomsten av detta ämne fastställa gränspunkterna mellan bestrykningsskikten och pappret exakt. Det gick dock inte att skilja åt de olika bestrykningsskikten med hjälp av BaSO4. Valkama fann ett visst samband mellan de olika skiktens gränsyta och förekomsten av BaSO4, men konstaterade att experimentet kräver ytterligare undersökning.

Eftersom syftet för undersökningen var att utreda hur exakt den ovannämnda metoden är och hur väl den lämpar sig för mätningarna i fråga, beräknade Valkama analytiskt felmarginalen vid fastställandet av bestrykningens tjocklek. Felmarginalen varierade beroende på bestrykningens tjocklek. Den beräknade felmarginalen för de uppmätta proverna var cirka 7,5 %. Valkama konstaterade att metoden lämpar sig för att fastställa massfördelningen hos pappersbestrykningar och presenterade flera förslag på hur metoden kan preciseras.

Jurymedlemmarna konstaterade att Petri Valkamas arbete visar prov på gott analytiskt tänkande. Valkama har även beaktat resultatens betydelse och användbarhet. Den experimentella delen av undersökningen har utförts omsorgsfullt och Valkama ger en uttömmande presentation av sitt ämne.