Studium vlivu energetických iontů na různé typy polymerů

• Thesis title in Czech: Studium vlivu energetických iontů na různé typy polymerů
• Thesis title in English: Degradation study of polymers under the ion irradiation
• Academic year of topic announcement: 2008/2009
• Thesis type: Bachelor's thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Institute of Particle and Nuclear Physics (32-UCJF)
• Supervisor: doc. RNDr. Anna Macková, Ph.D.

Guidelines

1. Seznámení s principem iontové implantace a experimentálním zařízením umístěným v ÚJF AV ČR [1].
2. Sestavení přehledu hlavních aplikací polymerů implantovaných ionty.
3. Návrh experimentu - typ a energie iontů, polymerní materiály.
4. Použití jaderných analytických metod RBS a ERDA pro charakterizaci připravených implantovaných struktur.
5. Počítačové modelování hloubkového profilu iontů softwarem TRIDYN a SRIM a srovnání s experimentálně naměřenými daty.

References

[1] http://neutron.ujf.cas.cz/vdg
[2] C. Okay, B. Z. Rameev, R. I. Khaibullin, M. Okutan, F. Yildiz, V. N. Popok and B. Aktas, PHYS. STAT. SOL. (a) 203, No. 7, 1525?1532 (2006)
[3] Handbook of Modern Ion Beam Materials Analysis, Eds.: J. R. Tesmer, M. Nastasi, Material Research Society, Pitsburg, Pensylvania 1995
[4] M. Posselt, NUCLEAR INSTRUMENTS AND METHODS IN PHYSICS RESEARCH B 90 (1994) 373-377
[5] http://www.srim.org/
[6] D. Fink, Fundamentals of Ion Irradiated Polymers,Springer Verlag, Berlin, 2004.

Preliminary scope of work

Studium bude prováděno na iontové trase nového urychlovače Tandetronu, kde bude studován vliv implantace různých typů iontů při různých energiích ( v rozmezí stovek keV až jednotek MeV) na chemické složení polymeru. Nový urychlovač se nachází v Ústavu jaderné fyziky AV ČR v Řeži u Prahy [1]. Iontová implantace je jednou z nejperspektivnějších metod pro přípravu nano-částic v různých typech materiálu [2]. Implantované polymery budou studovány jadernými analytickými metodami Rutherfordovského zpětného rozptylu (RBS) a elastického dopředného rozptylu (ERDA)[3]. Tyto metody nám umožní stanovit hloubkový rozptyl implantovaných iontů a provést základní srovnání s teoretickým středním doletem iontů, geometrickou distribucí implantovaných iontů simulovaným softwarem SRIM a TRIDYN [4, 5]. Dále budeme stanovovat změny složení polymerního substrátu. Předpokládá se uvolňování lehkých fragmentů a části polymerních struktur během průchodu těžkých iontů, což se projeví úbytkem lehkých prvků v polymerní struktuře popř. vytváření tzv. treků, což jsou trojrozměrné struktury v polymeru vznikající v místě průletu iontu vlivem depozice energie [6].

Preliminary scope of work in English

The degradation study will be performed at ion beam line placed at the new Tandetron accelerator in Nuclear Physics Institute of Academy of Sciences in Rez near Prague [1]. Implantation of different ions using energies in the range from hundreds of keV up to several MeV into polymer foils will be performed. Ion implantation is the main prospective method for nano-particle formation [2]. Irradiated polymers will be characterized using nuclear analytical methods Rutherford Back-Scattering spectrometry (RBS) and Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) to determined compositional changes under the irradiation and implanted ion depth profiles [3]. The measured depth profiles of implanted elements will be compared to simulations using software SRIM and TRIDYN [4, 5]. The compositional changes of the irradiated polymer substrate will be determined from RBS and ERDA. The escape of volatile products and short fragments from polymer structure is expected as well as the track creation. Ion tracks are 3D structures in polymer created by heavy ion energy deposition in the place of the ion penetration [6]. Experimental equipment and software equipment will be for fully disposal in NPI.