Cuprins

Prezentarea generala a acceleratorului Tandetron 3 MVSchema acceleratorului Tandetron de 3 MVPrezentarea celor 3 linii de cercetare ale acceleratoruluiDescrierea tehnicilor de analiza ce utilizeaza fascicule de ioni accelerati (IBA)Generalitati despre programul de simulari SIMNRAPrelucrarea datelor experimentale

Accelerator Tandetron 3 MVpentru implantari si analiza cu fascicule de ioni accelerati

Instalarea a inceput la mijlocul anului 2012 Construit de HVE Europe B.V. - The NetherlandsLinie de fascicol dedicata IBALinie de fascicol pentru implantariLinie de fascicol pentru masurarea sectiunii eficaceControl computerizat

Utilizatori: din segmentul stiintei materialelor specialisti in arheometrie (PIXE- pe artefacte mari)Romania, Bulgaria, Turcia studii de mediuRomania, Bulgaria

Componentele principale ale acceleratorului Tandetron de 3 MVinjectorul multi-functional cu doua surse de ioni negativi: 1. sursa duoplasmatron (pentru tinte gazoase) 2. sursa de sputter (pentru tinte solide);- sisteme de focalizare si dirijare a fasciculului: lentile Einzel, cuadrupoli electrostatici, steerer-i electrostatici sisteme de monitorizare si diagnoza electrica ale fasciculului de ioni: Beam Profile Monitors (BPM) si cupe Faraday - magnet bipolar analizor (spectrometru de masa) din zona de energie joasa; generator de inalta tensiune (3 MV) de tip Cockroft-Walton mediu de strippare solid (foite subtiri de C) sau gazos (Ar);- magnet bipolar comutator in zona de energie inalta;- 3 linii de fascicul dedicate pentru: IBA (Ion Beam Analysis), IIB (Implantation with Ion Beams) si CSM (Cross-Section Measurements).

Sistemul de implantare ofer posibilitatea de a studia modificarea materialului (proprietatile chimice, fizice, electrice i optice) induse de ioni accelerati. Acestea includ: efectele induse de procesele de dopare controlata a semiconductorilor, ceea ce genereaza eficienta ridicata i costuri minime pentru obinerea unor astfel de materiale; procesul de tratare a componentelor metalice pentru mbuntirea durabilitii suprafeei.

Sistemul de analiza ce utilizeaza fascicule de ioni accelerati vizeaza caracterizarea diferitor tipuri de materiale prin: determinarea compozitiei elementale, a stoichiometriei, a grosimii straturilor subtiri, etc. Fasciculele de ioni pot fi de asemenea utilizate pentru testarea rezistentei la radiatii a materialelor .

Sistemul de masurare a sectiunii eficace este destinat experimentelor din domeniul astrofizicii nucleare.

Metode de analiza ce utilizeaza fascicule de ioni accelerati

Tandetronul de 3 MV instalat recent la IFIN-HH este dedicat indeosebi tehnicilor de analiza ce utilizeaza fascicule de ioni accelerati (Ion Beam Analysis IBA):

Metodele PIXE, PIGE pentru arheologie , geologie (analiza elementala)

-sunt utilizate pentru determinarea structurii elementale a materialelor-sunt metode nedistructive

Atunci cnd un material interactioneaza cu un fascicul de ioni, particulele excita atomii probei, iar pentru a ajunge din nou in stari fundamentale sunt emise radiatii X caracteristice. Spectrul acestor radiatii este unic pentru fiecare element in parte.

2. Analiza ionilor imprastiati elastic (ERDA)

se foloseste pentru determinarea grosimilor substraturilor tinteiutilizeaza fascicule de ioni grei cu energii foarte mariproiectilul trebuie sa aiba o masa mai mare decat atomii tintei-se pot face determinari atat pe materiale cristaline cat si pe cele amorfe

3. Spectrometrie de retroimprastiere Rutherford(RBS)

-utilizat pentru a determina structura i compoziia materialelor prin msurarea particulelor retroimprastiate ale unui fascicol de ioni de nalt energie-un material este bombardat cu un fascicul de ioni a carui energie este de ordinul MeV.Energia patriculelor retroimprastiate se nregistreaz cu undetector a carui rezolutie energetica este foarte buna, de obicei, se foloseste un detector cu semiconductor.RBS permite determinarea cantitativ a compoziiei unui material i grosimea fiecarui substrat.

SIMNRA este un program utilizat pentru simularea spectrelor de retroimprastiere in cadrul tehnicilor de analiza ce utilizeaza fascicule de ioni accelerati (IBA). SIMNRA poate simula spectre pentru orice combinaie ioni-int i pentru orice geometrie. Fasciculul de ioni poate consta chiar si din ioni grei.Se pot simula spectre pentru mai mult de 300 de reactii nucleare utilizand ca ioni incidenti protoni, deuteroni, 3HE, 4HE si Li.

Generalitati despre programul SIMNRA

Prelucrarea datelor experimentaleScopul acestui experiment consta in calibrarea acceleratorului.S-a utilizat o tinta compusa din 3 substraturi: Au, SiO2 si Si.S-au masurat energiile particulelor de He retroimprastiate pe atomii corespunzatori.Spectrul RBS corespunzator energiei de 3024 keV