Opora Prezentace Iontové analytické metody 2019, A. Macková 1. Produkce iontových svazků - urychlovač Tandetron Základní principy instrumentace iontových analytických metod, způsob produkce nabitých částic - urychlovač Tandetron, fokusace a vyclonění iontových svazků, způsoby detekce sekundárního záření indukovaného v pevné látce dopadajícími energetickými ionty, polovodičové detektory nabitých částic, detektory rtg. záření a záření gama. Základní principy produkce nabitých částic - typy iontových zdrojů, způsob urychlování. Spektroskopie nabitých částic. 2. Elastické a inelastické procesy interakce iontů s pevnou látkou Základní teoretický popis procesů probíhající v pevné látce při interakci s těžkými nabitými částicemi. Energetické ztráty nabitých částic v materiálu, brzdění elektronů a těžkých nabitých částic, Bethe-Blochova formule, principy detekce nabitých částic.. Účinné průřezy pro různé typy projektilů, různé geometrické konfigurace. 3. Principy metod Rutherfordovského rozptylu a elastického dopředného rozptylu - RBS, ERDA. Rutherfordův rozptyl, účinný průřez elastického rozptylu, kinematický faktor pro různé typy iontů. Spektroskopie odražených částic v metodě RBS a ERDA, tvar spektra a kalibrace spekter v závislosti na energii a typu iontů. Elastický dopředný rozptyl, kinematika procesu, kinematický faktor a možnosti detekce lehkých prvků. 6. Kvalitativní a kvantitativní analýza objemových a vrstevnatých materiálů metodou RBS a ERDA, aplikace softwaru SIMNRA RBS a ERDA - účinný průřez v různých konfiguracích iontů, energií a rozptylové geometrie, principy hloubkového profilování lehkých prvků. Detekční limity, penetrační hloubka, citlivost a hloubkové rozlišení metody. Instrumentální provedení a možnost měření Time of Flight spektrometry, případně ionizačními komorami . 9. Principy metody RBS-channelling a analýza struktury krystalických materiálů Základní principy metody, instrumentace, analýza strukturní modifikace materiálů ze spekter metody RBS-C, úhlové skeny zpětně odražených iontů podél krystalografických os a mapování krystalické orientace, sledování polohy dopantů v krystalické mřížce. 12. Principy metody NRA s využitím jaderných reakcí Základní modely jaderných reakcí, zákony zachování, příklady typů jaderných reakcí a závislost průběhu účinných průřezů na energii a rozptylovém úhlu dle probíhajícího typu reakce. Použití jaderných reakcí pro charakterizaci prvkového složení. 13. Principy metod rtg. fluorescence buzené ionty a jaderných reakcí, iontová mikrosonda Základní principy buzení rtg. charakteristického záření iontovými svazky metoda PIXE, promptní jaderná reakce (p, gamma) použitá pro analýzu PIGE, instrumentace metod, získaná spektra a jejich vyhodnocení, kvantitativní a kvalitativní analýza. 17. Aplikace metod RBS, RBS -channelling a ERDA při studiu materiálů na bázi polymerů, grafénu a polovodičů modifikovaných iontovými svazky Iontová implantace, fokusované iontové svazky jako nástroj pro vytváření nano a mikrostruktur v polymerech, modifikace amorfních materiálů iontovými svazky, vytváření nanočástic a následná charakterizace prvkového složení deponovaných struktur iontovými analytickými metodami. RBS a ERDA charakterizace vybraných materiálů. RBS -channelling analýza krystalických materiálů (LiNbO3, GaN, ZnO) pro aplikace v optice a optoelektronice. 20. Aplikace metod PIXE a PIGE pro prvkové mapování různých typů materiálů PIXE a PIGE charakterizace různých typů materiálů, ukázky spekter s použitím širokého svazku a ukázka prvkového mapování s využitím fokusovaného svazku protonů (protonová mikrosonda).
|
Přednáška je zaměřena na fyzikální popis hlavních procesů probíhající při interakci nabitých částic s pevnou látkou, kdy dochází k řadě elastických a inelastických procesů, kterých se účastní dopadající ionty a atomy terčového materiálu. Součástí přednášky je základní popis těchto jevů, jejich fyzikálních principů a dále použití těchto procesů pro kvalitativní a kvantitavní prvkovou analýzu materiálů. V přednášce jsou akcentovány principy a aplikace iontových analytických metod, které se používají pro studium vlastností povrchů a rozhraní pevných látek. A přímo diskutovány význačné aplikace těchto principů v metodách využívajících pro analýzu pevných látek iontové svazky v elastických procesech s terčovými jádry (RBS - Rutherfordův zpětný rozptyl, ERDA - Analýza dopředně vyražených iontů, RBS-channeling) a v inelastických procesech s atomovým obalem terčových atomů případně jaderných reakcích (PIXE - protony buzená retgenovská fluorescence, NRA - analýza pomocí jaderných reakcí). V závěru přednášky je presentován přehled metod, jejich použití a srovnání analytických možností, které poskytují (citlivost, hloubkové a plošné rozlišení, nejnižší detekovatelná dávka, informační hloubka atd.). Praktické prokázání znalostí provedením měření a vypracováním protokolu na vybrané problematice z okruhu přednášek.
|
-
A. Macková, N. Morton et al. Handbook of Spectroscopy, Edited by G. Gauglitz T. Vo Dinh, Wiley, VCH. Wiley, VCH Verlag, Weinheim, 2003.
-
J. R. Tesmer, M. Nastasi. Handbook of modern ion beam materials analysis,. Materials research society, Pittsburgh USA, 199.
-
L. C. Feldman, J. W. Mayer. Fundamentals of surface and thin film analysis. North-Holland, New York, 1986.
-
L. Frank, J. Král. Metody analýzy povrchů; iontové, sondové a speciální metody. Academia, Praha, 2002.
|