V001 Dokončení a kalibrace experimentálních zařízení v laboratoři urychlovače Tandetron

V001 Dokončení a kalibrace experimentálních zařízení v laboratoři urychlovače Tandetron

Údaje o provozu urychlovačů v ÚJF AV ČR ( hodiny 2009/hodiny 2008) Urychlovač Celkový počet hodin Analýzy Implantace Údržba Provozní zkoušky Van de Graaff 700/690 640/600 0/0 40/90 20/20 Tandetron 1200/550 500/100 320/200 80/50 300/200 Nová experimentální zařízení a) Terčíková komora pro simultánní analýzy PIXE, PIGE, PESA. V r.2009 navrženo vnitřní vybavení komory a zpracována podrobná výrobní dokumentace. Výroba podle finančních a personálních kapacit v následujícím období. V r.2010 bude komora využita pro měření účinných průřezů elastického rozptylu v resonanční oblasti. b) Dokončena instalace a odladění iontové mikrosondy. Hlavní komponenty mikrosondy byly dodány firmou Oxford Microbeams s cca půlročním zpožděním koncem r.2008. Zbylé komponenty byly vyrobeny u nás (Vakuum Praha). Koncem r. 2009 bylo dosaženo laterálního rozlišení 1.5µm při skenu 50x50 µm (protony 30pA). c) Vývoj softwaru LabView pro řízení analýz a iontové implantace Thoriová inkluze v Zr minerálu (MU Brno)

V004 Charakterizace a modifikace tenkých vrstev iontovými svazky Granulární nano-struktury Ni mají velký aplikační potenciál pro své elektrické a magnetické vlastnosti. Vzorky byly připraveny implantací iontů 40 kev Ni do syntetických polymerů PI, PET a PEEK (Technical-Physical Institute, Kazan, Rusko, fluence (0,1-1,5).10 17 cm -2 ). Výsledné struktury byly zkoumány metodami RBS, ERDA, XPS, UV-VIS spektroskopie, TEM a byla měřena jejich plošná vodivost a magnetické vlastnosti. Hloubkové profily Ni, změřené metodou RBS, byly srovnávány se simulacemi s použitím softwaru SRIM 2003 a TRIDYN, který zahrnuje dynamické změny struktury a složení polymeru. U polymerů dochází při vyšších fluencích k degradaci takže vzniká povrchová vrstva obohacená kovem a hloubkové profily implantovaných atomů nabývají anomální formu. Příklad stanovení hloubkových koncentračních profilů atomů Ni, implantovaných při energii 40 kev různými fluencemi do polyethylentereftalatu-pet (vlevo). Vpravéčásti je srovnání změřeného profilu se simulací programem Tridyn

Srovnání morfologie Ni částic v PET pro fluence implantovaných iontů od (0,25-0,75).10 17 cm -2 měřeno metodou TEM Electric resistance [Ohm/cm 2 ] 1.E+13 1.E+12 1.E+11 1.E+10 1.E+09 1.E+08 1.E+07 1.E+06 1.E+05 1.E+04 1.E+03 Electric resistance of Ni + implanted PET Current density: 4 µα /cm 2 Current density: 8 µα/cm 2 1.E+02 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 Fluence [10 17 ions/cm 2 ] Vpravo příklad spekter XPS atomů Ni implantovaných do PTFE (určení oxidačního stavu atomů Ni). Vlevo závislost plošného elektrického odporu PET implantovaného ionty Ni na použité fluenci

V013 Struktury pro optoelektroniku (fotoniku) na bázi LN, LT. Implantace krystalických materiálů Formování nano-struktur iontovou implantací v niobičnanu lithném LiNbO 3 (LN) s cílem vytvoření struktur s význačnými optickými vlastnostmi. Různé krystalografickéřezy LN byly implantovány ve spolupráci s Forschungzentrum Rossendorf ionty Er + s energií 330 kev; fluence 1.0 10 15, 2.5 10 15 a 1.0 10 16 cm -2. Hloubkové profily implantovaných atomů byly studovány metodou RBS v implantovaných vzorcích a vzorcích žíhaných při teplotě 350 C. Bylo zjištěno, že hloubkové profily implantovaného Er jsou nejvíce ovlivněny žíháním v případě nižších iontových fluencí a nejméně v případě maximální fluence 1.0 10 16 cm -2. Specifické je chování Er iontů v případě různých krystalografických orientací. Největší mobilita byla zjištěna v případěřezu Y 01 12, kde dochází k rozdifundování Er. Metoda RBS-channeling byly použita pro studium modifikace struktury implantovaného LN a její rekonstrukce po žíhání. Největší míru rekonstrukce vykazuje Y 01 12 řez a nejmenší Z 0001, viz obrázek níže. Hloubkové profily Er v LN implantovaném ionty Er s energií 330 kev, 7 off axis, pro krystalografické řezy Y 01 12 a YII 10 14 (vlevo) a RBS-channeling spektra těchto řezů srovnání vzorků implantovaných a žíhaných po implantaci (vpravo).

V průběhu roku 2009 jsme pokračovali v systematickém studiu iontové implantace do různých typů skel s cílem využití takto připravených struktur ve fotonice. V ÚJF AV vřeži a FZD Rossendorfu byla skla implantována ionty kyslíku, zlata, stříbra, měďi a erbia při různých energiích a fluencích iontů. Jako substrát byly použity různé typy silikátových skel, komerčně dostupných i speciálně vyvinutých. Skla se od sebe lišila jednak typem síťo-tvorného prvku a jednak obsahem alkálií. Implantované vzorky skel byly dále žíhány s cílem dosáhnout redistribuce a agregace implantovaných atomů.vlastnosti připravených vrstev byly charakterizovány metodami RBS, PIXE, Ramanovou spektroskopií (struktura vrstvy), TEM (distribuce nanočástic) a dále byla měřena absorpční a fluorescenční spektra připravených vrstev a jejich nelineární optické vlastnosti metodou Z-scan. Velkým úspěchem je vizualizace Au nano-částic ve skle GIL49 a analýza TEM obrazu s následným stanovením distribuce velikostí vizualizovaných nano-částic (viz následující obrázek). g 600 C, 5 hours TEM analýza Au nano-částic, Au:GIL49 (1x10 16 cm -2, 1.7 MeV), žíhání 600 C, 5 hodin (vlevo), analýza obrazu distribuce velikostí Au nano-částic (vpravo)