zastosowania promieniowania synchrotronowego n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Zastosowania promieniowania synchrotronowego PowerPoint Presentation
Download Presentation
Zastosowania promieniowania synchrotronowego

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 29

Zastosowania promieniowania synchrotronowego - PowerPoint PPT Presentation


  • 125 Views
  • Uploaded on

Zastosowania promieniowania synchrotronowego. Paweł Zarębski WFIIS IS rok 2. Plan. Zalety celowo wytworzonego promieniowania synchrotronowego Ogólny zarys zastosowań w różnych dziedzinach nauk Typowe techniki pomiarowe z użyciem p.s. LIGA EXAFS Inne zastosowania.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Zastosowania promieniowania synchrotronowego' - kalani


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
zastosowania promieniowania synchrotronowego

Zastosowania promieniowania synchrotronowego

Paweł Zarębski

WFIIS IS rok 2

slide2
Plan
  • Zalety celowo wytworzonego promieniowania synchrotronowego
  • Ogólny zarys zastosowań w różnych dziedzinach nauk
  • Typowe techniki pomiarowe z użyciem p.s.
  • LIGA
  • EXAFS
  • Inne zastosowania
zalety p s w badaniach naukowych
Zalety p. s. w badaniach naukowych
  • szeroki zakres widmowy: od p. podczerwonego aż do twardego p. rentgenowskiego
  • silna kolimacja wiązki
  • posiada strukturę czasowa
  • intensywność
  • naturalna polaryzacja liniowa wiązki, możliwość otrzymania kołowej
typowe techniki pomiarowe z u yciem r d a p s
Typowe techniki pomiarowe z użyciem źródła p.s.
  • Rezonansowe rozpraszanie promieni X
  • Magnetyczne rozpraszanie promieni X
  • Spektroskopia absorpcji promieni X (XAS, XAFS)
  • Spektroskopia absorpcji promieni X, extended X-ray absorption fine structure (EXAFS)
  • Spektroskopia absorpcji promieni X, near edge fine structure (NEXAFS, XANES)
  • Wysoko-rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów rentgenowskich (SXPS, PES)
  • Spektroskopia elektronów augerowskich (AES), koincydencji itp.
typowe techniki pomiarowe z u yciem r d a p s1
Typowe techniki pomiarowe z użyciem źródła p.s.
  • Mikroskopia za pomocą miekkich promieni X
  • Spektroskopia absorpcji promieni UV
  • Spektroskopia odbicia promieni UV
  • Spektroskopia fluorescencyjna UV
  • Spektroskopia luminescencji w zakresie UV
  • Spektroskopia fotojonizacyjna UV
  • Spektroskopia fotoelektronów UV (UPS)
  • Kątowo-rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów UV (ARPES)
  • Kątowo–spinowo-rozdzielcza spektroskopia fotoelektronów UV (SPARPES)
typowe techniki pomiarowe z u yciem r d a p s2
Typowe techniki pomiarowe z użyciem źródła p.s.
  • Obrazowanie powierzchni poprzez fotoelektrony (PEEM)
  • Spektroskopia stanów wibracyjnych w podczerwieni
  • Spektroskopia transmisji i odbicia w zakresie podczerwieni
  • Spektroskopie czasowo rozdzielcze
  • Magnetospektroskopie
  • Mikrospektroskopia w zakresie podczerwieni (IRMS)
  • Dichroizm kołowy UV (UV-CD)
  • Fotonowo stymulowana desorpcja (PSD)
liga wst p
LIGA - wstęp
  • litograficzne przygotowania formy (LIthographie)
  • galwaniczne wypełnienie metalem (Galvanoformung)
  • wielokrotne wytwarzanie struktury z tej samej formy (Abformtechnik)

Technologia składająca się z trzech procesów:

liga litografia
LIGA - Litografia

Przygotowanie maski

  • pierwotny wzór tworzony przy użyciu tanich metod (fotolitografia z maska Cr, laserowa); grubość: 4μm
  • pośrednia maska - wypełnienie luk substancja (zazwyczaj Au), usunięcie wzoru; za jej pomocą, używając miękkich promieni X, można już wytwarzać struktury o małej grubości
  • maska produkcyjna, uzyskiwana poprzez powtórzenie kroku poprzedniego; przy użyciu twardego promieniowania X, proces produkcyjny w materiale o grubości od kilkuset μm do 1mm
liga litografia1
LIGA - Litografia

Warstwa kryjąca

  • materiałem zazwyczaj stosowanym jako warstwa kryjąca (resist) jest poly(methylmethacrylate) (PMMA). Do przewodzącej powierzchni jest mocowany albo w procesie polimeryzacji in-situ, albo też przyklejany
  • im grubsza warstwa PMMA, tym silniejsze promieniowanie jest wymagane: na powierzchni 20kJ/cm³, na dolnych warstwach 4kJ/cm³
liga dalsze cz ci procesu
LIGA - dalsze części procesu

Galwanoplastyka

  • używane związki: Ni, Cu, Au, NiFe i NiCo
  • substancja jest albo metalem, albo pokryta jego cienką warstwą

Formowanie odlewu

  • używane związki: PMMA, polycarbonatePC, polysulfone PSU, poly(oxymethylene) POM, polyamide PA, poly(vinylidenefluoride) PVDF,poly(perfluoroalkoxyethylene) PFA, poly(butyleneterephthalate) PBT, poly(phenyleneether) PPE, poly(etheretherketone) PEEK, duroplasty i elastomery
  • Liczne metody: wstrzykiwanie termoplastów, reakcje elastomerów i duroplastów, procesy sol-gel
liga lustra
LIGA - lustra

Wytwarzanie lustra - podstawa: trójkąt równoboczny o boku 100nm, ściany nachylone pod kątem 45° (używany np. w dyskach twardych)

liga mikrosoczewki
LIGA - mikrosoczewki

Prosty proces wytwarzania mikrosoczewek:

pod wpływem twardego promieniowania X

zmieniają się właściwości naświetlanego

materiału (PMMA), np. temperatura przejścia.

Kolejnym etapem jest więc nagrzanie materiału.

Nierówności soczewek rzędu 1nm.

liga mia
LIGA - MIA

Mask that is integrated

with micro-actuator

Podczas gdy w zwykłym procesie

LIGA absorber jest nieruchomy

(a), po zastosowaniu oscylującej

maski (b) substancja jest na-

świetlana w róznym stopniu.

Otrzymuje się struktury 3D o

kącie nachylenia zależnym od

szybkości oscylacji.

liga mia1
LIGA - MIA

Skok w ruchomej

masce (z lewej)

i sama maska

(z prawej)

Element wytworzony

metoda MIA (po lewej),

otrzymane wgłębienie

w powiększeniu

(z prawej)

exafs extended x ray absorption fine structure
EXAFS - Extended X-Ray Absorption Fine Structure
  • Wykorzystuje proces absorpcjifotoelektrycznej
  • linia absorpcji pokazujegwałtowny skokprawdopodobieństwa wyrwaniaelektronu z powłoki K
  • po dostarczeniu odpowiedniodużej energii wyrwany zostajeelektron z powłoki K(ucieka z atomu) i rozchodzisię w postaci fali
exafs
EXAFS

Fotoelektron wyzwalany przez padający kwant energię kinetyczną:

Fala fotoelektronu, rozchodząc się w próbce, napotyka sąsiednie atomy, od których się odbija.

exafs1
EXAFS

Odbita fala elektronu interferuje z falą biegnącą, czego wynikiem jest albo jej wzmocnienie, albo osłabienie (w zależności od odległościod sąsiadów).

exafs2
EXAFS

Transmisja:

współczynnik absorpcji

μ(E)

exafs3
EXAFS

Całkowity współczynnik absorpcji powyżej krawędzi można zapisać:

gdzie:

i k jest liczbą falową elektronu.Można uznać, że:

exafs4
EXAFS

Funkcję χ(k) można przedstawić następująco:

2kRj – odzwierciedla faz padającego i rozproszonego el.

– przesunięcie fazowe – konsekwencja potencjału

atomu centralnego i atomu rozpraszającego falę el.

badania za pomoc rozproszenia promieniowania x
Badania za pomocą rozproszenia promieniowania X
  • Pod dużymi kątami daje informację o uporządkowaniu wewnątrz obszarów krystalicznych, jak i o zawartości skrystalizowanego materiału
  • Pod małymi kątami dostarcza informacji o periodycznych strukturach utworzonych przez przestrzenną sekwencję obszarów na przemian krystalicznych i niekrystalicznych

Rozproszenie promieni X:

badanie polaryzacji pow ok elektronowych
Badanie polaryzacji powłok elektronowych

Za pomocą spolaryzowanego kołowo promieniowania synchrotronowego mierzona jest polaryzacja magnetyczna poszczególnych powłok elektronowych pierwiastków w materiałach magnetycznych. Badane są na przykład materiały dla elektroniki, wykazujące silną zależność oporu elektrycznego od pola magnetycznego.

mikrotomografia
Mikrotomografia
  • Badania medyczne i materiałowe, np. próbki kości
  • Zdolność rozdzielcza: 1μm
  • Wykorzystuje się różnice we własnościach absorpcyjnych
  • Sposób tworzenia mapy 3D obiektu: sporządzenie serii zdjęć pod róznym kątem przy pomocy detektora (ekran rentgenowski o dużej rozdzielczości), komputerowa analiza zbioru
dyfrakcja promieniowania magnetycznego w biologii
Dyfrakcja promieniowania magnetycznego w biologii

Zamieszczony przykład dotyczy wykorzystania

czasowo-rozdzielczych możliwosci, jakie stwarzają

źródła p.s. Mioglobina to enzym istotny w

transporcie tlenu do mięśni. Sekwencja błysków

promieniowania synchrotronowego pozwala na

rejestrację kolejnych obrazów dyfrakcyjnych,

a przez to śledzenie procesu

uwalniania cząsteczki CO2 i

towarzyszących zmian

konformacyjnych molekuły.

podsumowanie promieniowanie synchrotronowe
Podsumowanie - promieniowanie synchrotronowe
  • Niezwykly potencjał w wielu dziedzinach badań i zastosowań ze względu na swe unikalne własności
  • Szerokie spektrum uzyskiwanego promieniowania umożliwiające korzystanie z praktycznie każdego zakresu fal
  • Podstawowe narzędzie badawcze dla wielu obszarów współczesnej nauki
  • Ważne zastosowania w technice i przemyśle