دانلود پایان نامه ارشد:بررسی تجربی لومینسانس حاصل از باریکه یونی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته :فيزيک

گرایش :هستـه‌ای

عنوان : بررسی تجربی لومینسانس حاصل از باریکه یونی

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران مرکزی

دانشکده علوم پايه، گروه فيزيک

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد (M.Sc)

گرايش: هستـه‌ای

 

عنوان:

بررسی تجربی لومینسانس حاصل از باریکه یونی

 

استاد راهنما:

دکتر امیدرضا کاکوئی

استاد مشاور:

دکتر علی‌اکبر میرزایی

زمستان 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چكيده پايان نامه (شامل خلاصه، اهداف، روش هاي اجرا و نتايج به دست آمده) :

روش‌های آنالیز با باریکه یونی، دارای مزیت‌های بارزی نسبت به سایر روش‌های آنالیز می‌باشند که به دلیل هزینه‌ زیاد راه‌اندازی این آزمایشگاه‌ها، استفاده از آن در جامعه علمی متداول نبوده و بسیاری از این روش‌ها به درستی توسعه داده نشده‌اند. در این پایان‌نامه، روش آنالیز با باریکه یونی “لومینسانس ذره- القائی؛ آیبیل”[1] در ایران برای نخستین بار گزارش شده است. علاوه ‌بر این، در این پروژه آنالیز میکروپیکسی به عنوان روشی مکمل در کنار روش آیبیل، برای تعیین توزیع عناصر موجود در نمونه‌ها مورد استفاده قرار گرفته است. این‌ آنالیزها به وسیله تجهیزات شتابدهنده واندوگراف پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای انجام شده است. در این کار تحقیقاتی، سنگ‌های معدنی حاوی کانی‌های فلوریت، باریت، گارنت و اسفالریت به عنوان نمونه، آماده‌سازی و آنالیز شده‌اند. آنالیز آیبیل و میکروپیکسی نمونه‌ها با استفاده از باریکه‌ی پروتونی MeV 2/2 انجام شد. با تحلیل داده‌های حاصل، اطلاعات ارزشمندی پیرامون علل گسیل لومینسانس از نمونه‌ها و نقشه توزیع عنصری آنها به دست آمده است. با استفاده از روش آیبیل عناصر کم مقدار دیگر موجود در نمونه‌های معدنی با حد آشکارسازی کم، شناسائی و معرفی شدند. این موضوع توانائی روش‌های آیبیل و میکروپیکسی را به عنوان دو روش مکمل، در بررسی و مطالعه کانی‌ها و مواد معدنی نشان می‌دهد.

1 Ion Beam Induced Luminescence: IBIL

فهرست مطالب

عنوان………………………………………………………………………………………………………………………….صفحه

فصل اول: کليات طرح 1

مقدمه 1

فصل دوم: مطالعات نظری 5

مقدمه 5

2-1 برهم‌کنش يون با ماده 5

2-1-1 اتلاف انرژی الکترونی 8

2-1-1-1 حالت‌های اتلاف انرژی الکترونی 9

2-1-2 برد یون 12

2-1-3 اتلاف انرژی هسته‌ای 13

2-1-4 نظریه کلاسيک پراکندگی 15

2-1-5 تفرق یون 17

2-2 اصول ريزسنجه هسته‌ای 18

2-2-1 پراکندگی 19

2-2-2 میکروسکوپی هسته‌ای 20

2-3 آناليز به روش گسيل پرتو ايکس ذره-القايي؛ پيکسی 22

2-3-1 فیزیک حاکم بر آنالیز به روش پیکسی 22

2-3-2 آنالیز ميکروپيکسی 25

2-4 پديده لومينسانس 27

2-4-1 طبیعت حالت‌های الکترونی 28

2-4-2 اوربیتال‌های اتمی s,p,d,f 29

2-4-3 طبیعت فرایند جذب 31

2-4-4 فرایند لومینسانس و گذارهای ممکن 33

2-4-4-1 فرایندهای بدون تابش 33

2-4-4-2 فرایندهای همراه با تابش 34

2-5 لومينسانس ذره- القائی يا لومينسانس يونی 37

2-5-1 عوامل مؤثر در ایجاد لومینسانس در مواد معدنی 40

2-5-1-1 لومینسانس فعال شده- فعال‌ساز 40

2-5-1-2 باز فعال کننده یا حساسیت‌زا 41

2-5-1-3 خاموش کننده 42

2-5-2 سازوکار فرایندهای بازترکیب 42

2-5-2-1 بازترکیب جفت پذیرنده- دهنده 43

2-5-2-2 بازترکیب عناصر خاکی نادر و واسطه 43

2-5-2-3 بازترکیب تحریک مقید و آزاد 44

2-5-3 شدت لومینسانس یونی 44

2-6 پيشينه تحقيق 46

فصل سوم: روش شناسايي تحقيق (متدولوژی) 55

مقدمه 55

3-1 شتاب دهنده واندوگراف 56

3-1-1 اصول کار ماشین شتاب دهنده 57

3-1-2 چشمه‌ی یونی 58

3-2 خط ميكروباريکه 58

3-2-1 روزنه عدسی شیئی و هم‌راستاگر 59

3-2-2 سيستم روبش پرتو 59

3-2-3 سيستم اصلي كانوني كننده پرتو 60

3-2-4 اتاقک آزمايش 60

3-2-4-1 آشکارساز Si(Li) 61

3-2-4-2 آشکارساز CCD، آشکارسازی پاسخ لومینسانس یونی 64

3-3 سيستم جمع آوري داده‌ها 67

3-4 سيستم ايجاد خلأ 68

3-5 خلأسنج 68

3-6 انتخاب نمونه 69

3-6-1 باریت 70

3-6-2 فلوریت 72

3-6-3 گارنت 73

3-6-4 اسفالريت 75

3-7 آماده سازی نمونه 76

فصل چهارم: تجزيه و تحليل يافته‌های تحقيق 79

مقدمه 79

4-1 فلوريت 81

4-1-1 نمونه-1 82

4-1-2 نمونه-2 85

4-1-3 نمونه-3 87

4-2 اسفالريت 89

4-2-1 نمونه-4 89

4-2-2 نمونه-5 94

4-3 باريت 97

4-3-1 نمونه-6 97

4-3-2 نمونه-7 100

4-4 گارنت 101

4-4-1) نمونه-8 102

فصل پنجم: نتيجه‌گيری و پيشنهادات 106

5-1 نتيجه‌گيري 106

5-2 پيشنهادات 107

مراجع 109

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست جدول‌ها

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………صفحه

جدول (2-1) 20

جدول (2-2) 24

جدول (3-1) 66

جدول (3-2) 71

جدول (3-3) 73

جدول (3-4) 74

جدول (3-5) 75

جدول (4-1) 80

جدول (4-2) 82

جدول (4-3) 86

جدول (4-4) 87

جدول (4-5) 88

جدول (4-6) 90

جدول (4-7) 94

جدول (4-8) 97

جدول (4-9) 100

جدول (4-10) 102

 

 

 

 

فهرست نمودارها

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………صفحه

نمودار (4-1)………………………………. 82

نمودار (4-2)………………………………. 86

نمودار (4-3)………………………………. 88

نمودار (4-4)………………………………. 90

نمودار (4-5)………………………………. 95

نمودار (4-6)………………………………. 99

نمودار (4-7)……………………………… 100

نمودار (4-8)……………………………… 102

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرست شکل‌ها

عنوان…………………………………………………………………………………………………………………صفحه

شکل (2-1) 7

شکل (2-2) 8

شکل (2-3) 16

شکل (2-4) 18

شکل (2-5) 23

شكل (2-6) 24

شكل (2-7) 25

شکل (2-8) 25

شکل (2-9) 26

شکل (2-10) 31

شکل (2-11) 32

شکل (2-12) 39

شکل (2-13) 42

شکل (3-1) 57

شکل (3-2) 58

شکل (3-3) 59

شكل (3-4) 60

شکل (3-5) 62

شکل (3-6) 63

شکل (3-7) 66

شکل (3-9) 70

شکل (3-10) 71

شکل (3-11) 73

شکل (3-12) 74

شکل (3-13) 75

شکل (4-1) 81

شکل (4-2) 83

شکل (4-3) 83

شکل (4-4) 84

شکل (4-5) 87

شکل (4-6) 87

شکل (4-7) 88

شکل (4-8) 88

شکل (4-9) 93

شکل (4-10) 93

شکل (4-11) 93

شکل (4-12) 94

شکل (4-13) 96

شکل (4-14) 96

شکل (4-15) 99

شکل (4-16) 99

شکل (4-17) 99

شکل (4-18) 101

شکل (4-19) 101

شکل (4-20) 102

شکل (4-21) 103

شکل (4-22) 104

شکل (4-23) 105

 

 

 

 

 

فصل اول: کليات طرح

مقدمه

باریکه‌های با انرژی MeV در سال 1960، هنگامی که شتابدهنده واندوگراف در آزمایشگاه‌های فیزیک در سراسر دنیا نصب و راه‌اندازی شد، جهت آنالیز نمونه‌های مختلف مورد استفاده قرار گرفتند. این آنالیزها از مطالعه در زمینه فیزیک کاربردی شروع و در ادامه برای مطالعه فیزیک هسته‌ای به کار گرفته شدند [1].

به طور کلی در اثر برخورد باریکه یونی پرانرژی با ماده، پرتوهایی گسیل می‌شود. با تحلیل این گسیل‌ها می‌توان، نوع و غلظت عناصر موجود در هدف (با استفاده از روش گسیل پرتو ایکس ذره- القایی (پیکسی)[1]) و همچنین نوع، غلظت و نمایه عمقی عناصر در نمونه‌ها (به وسیله پس‌پراکندگی رافورد)[2] را تعیین کرد. با استفاده از روش آنالیز گسیل پرتو گاما ذره- القایی[3] امکان تعیین نوع و غلظت ایزوتوپی عناصر سبک در نمونه ممکن می‌شود. همه موارد فوق‌الذکر مشخصه‌یابی‌های عنصری و ایزوتوپی می‌باشند.

بمباران برخی نمونه‌ها موجب گسیل پرتو در محدوده فرابنفش، مرئی یا زیرقرمز می‌شود، که به این پدیده لومینسانس[4] گفته می‌شود. لومینسانس وابسته به طبیعت حالت برانگیخته بوده و به دو گروه فلورسانس و فسفرسانس تقسیم می‌شود [2]. فرایند برانگیختگی به دو صورت برانگیختگی مستقیم و گذار آبشاری رخ می‌دهد. هرگاه یون تابشی، الکترونی را از تراز انرژی پوسته- خارجی پرانرژی در اتم هدف اخراج کرده، و در ادامه با الکترونی اگرچه پرانرژی‌تر واهلش شود، این فرایند را برانگیختگی مستقیم گویند. حالت آبشاری وقتی رخ می‌دهد که پوسته داخلی (K یا L) لایه‌های داخلی هدف، با اتم سنگین یونیزه می‌شود. اگر این یون‌ها با گسیل یک پرتو ایکس واهلش یابند، در پوسته بالاتر یک تهی‌جا ایجاد می‌شود که با گسیل یک فوتون UV یا مرئی واهلش می‌یابد. فرآیند نردبانی تا پر شدن آخرین تهی‌جا با الکترون آزاد ادامه می‌یابد.

چنانچه گسیل لومینسانس به علت بمباران نمونه با باریکه‌های یونی پرانرژی باشد، این روش را “لومینسانس ذره-القایی” (IBIL)[5] یا لومینسانس یونی (IL)[6] می‌نامند که از این پس این روش با نام آیبیل بیان خواهد شد.

با استفاده از این روش، امکان آنالیز محیط شیمیایی نمونه فراهم می‌شود. با این روش علاوه‌ بر تحلیل محیط شیمیایی ماده، کنترل فرایند ساخت مواد با لومینسانس در طول‌ موج‌های مختلف ممکن می‌شود [3،4،5]. روش آیبیل هم اکنون برای مشخصه‌یابی در حوزه نانومواد نیز بسیار مورد توجه قرار گرفته است [6].

همچنین با توجه به اینکه نور مرئی به علت گذارهای الکترون در پوسته خارجی اتم گسیل می‌شود، انتظار می‌رود که لومینسانس حاصل از باریکه یونی حامل اطلاعات ارزشمندی در رابطه با پیوند مولکولی ماده هدف باشد.

همانطور که گفته شد، استفاده از روش آیبیل از راهکارهای مطالعه‌ی محیط شیمیایی ماده است که با استفاده از دیگر روش‌های آنالیز با باریکه یونی همانند پیکسی، طیف سنجی پس‌پراکندگی رادرفورد، گسیل پرتو گاما در اثر برانگیختگی با پروتون قابل دستیابی نیست.

1 PIXE: Particle Induced X-Ray Emission

2 RBS: Rutherford Backscattering Spectroscopy

3 PIGE: Particle Induced Gamma Ray Emission

4 Luminescence

1 Ion Beam Induced Luminescence

2 Ionoluminescence

تعداد صفحه : 180

قیمت : 14700 تومان

———–

——-

پشتیبانی سایت :               serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  --