Tässä työssä otettiin ensimmäistä kertaa käyttöön uusi mittalaite Nano-ioni-DMPS, joka on tarkoitettu ilmakehän varaustilan mittaamiseen. Varaustilalla tarkoitetaan luonnossa olevien hiukkasten varatun osuuden ja tasapainotilassa olevien hiukkasten varatun osuuden suhdetta. Mittalaitteelle tehtiin tarvittavat kalibroinnit laboratoriossa ennen kenttämittauksia, joissa määritettiin mittalaitteen alimmaksi havaitsemisrajaksi noin 2 nm. Kalibroinneissa todettiin myös, että Nano-ioni-DMPS ei ole tarpeeksi herkkä nähdäkseen signaalia hiukkasmuodostuksen ulkopuolella.
Kenttämittaukset suoritettiin Hyytiälässä 13.3.–24.4.2012, jonka aikana mitattiin Nano-ioni-DMPS:llä 12 hiukkasmuodostustapahtumaa. Jokaisesta hiukkasmuodostuspäivästä määritettiin varaustila mittaushalkaisijan funktiona kulmakerroinmenetelmällä. Suurimpana osana päivistä negatiivinen polariteetti ja positiivinen polariteetti olivat eri varaustilassa: negatiivinen polariteetti oli useimmiten ylivarautunut ja positiivinen polariteetti alivarautunut.
Mitattuihin varaustiloihin sovitettiin teoreettinen yhtälö, jolla ekstrapoloitiin varaustila muodostumiskokoon, jonka arvoina tässä työssä käytettiin 1,5 ja 2 nm:a. Muodostumiskoon varatuista osuuksista määritettiin ioni-indusoidun nukleaation (IIN) osuus. Hyytiälästä saatuun dataan sovellettiin myös ensimmäistä kertaa menetelmää laskea kasvunopeus varatuista osuuksista.
Yllä kuvattuja menetelmiä voitiin soveltaa vain neljään mittauspäivään, sillä muina päivinä informaatio alkuperäisestä varaustilasta oli kadonnut ennen kuin mittauskoko saavutettiin. Työn perusteella voidaankin sanoa, että Nano-ioni-DMPS ei sovellu Hyytiälän kaltaisiin puhtaisiin ympäristöihin, jossa kasvunopeudet ovat alhaiset. Menetelmillä saatuja arvoja IIN osuudelle ja kasvunopeuksille verrattiin Neutraalien klustereiden ja ionien spektrometrista (NAIS) saatuihin arvoihin. Nano-ioni-DMPS aliarvioi IIN osuuden ja yliarvioi kasvunopeuden NAIS:iin verrattuna. Syynä tähän oli varaajan toimintavirhe, mikä aiheutti mitattujen varaustilojen siirtymisen kohti varaustasapainotilaa. Varaajan virhettä ei saatu jälkikäteen kalibroitua tyydyttävästi, joten tämä työ ei voinut ottaa kantaa kasvunopeusmenetelmän toimivuuteen.
