23. 4. 2019  14:45 Vojtech
Akademický informačný systém

Prehľad vypísaných tém - Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave


Základné údaje

Typ práce: Dizertačná práca
Názov témy: HI ToF ERDA systém na analýzu materiálov
Názov témy anglicky: The Heavy Ion (HI) Time of Flight (ToF) Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) system for material analysis
Stav témy: schválené (prof. Ing. Ľubomír Čaplovič, PhD. - Predseda odborovej komisie)
Vedúci práce: Ing. Jozef Dobrovodský, CSc.
Fakulta: Materiálovotechnologická fakulta so sídlom v Trnave
Garantujúce pracovisko: Ústav materiálov - MTF
Max. počet študentov: --
Akademický rok:2019/2020
Navrhol: Ing. Jozef Dobrovodský, CSc.
Anotácia: HI ToF ERDA - analýza s využitím merania času preletu a detekcie atómov pružne vyrazených ťažkými iónmi je merací systém na kvantitatívne stanovenie hĺbkových koncentračných profilov všetkých prvkov obsiahnutých v povrchových oblastiach materiálov - vo vzorkách tuhej fázy, bez potreby referenčných vzoriek, pomocou jedného merania realizovaného v priebehu niekoľkých minút. Je to ideálna metóda na analýzu mnohovrstvových a mnohoprvkových štruktúr od hrúbky niekoľkých nm až do niekoľkých µm, so širokou aplikáciou pre výskum v oblasti nových materiálov. Na rozdiel od väčšiny na tento účel používaných metód, ktoré sú kvalitatívneho alebo polo-kvantitatívneho charakteru, HI ToF ERDA je absolútna kvantitatívna metóda, ktorá sa tiež používa na kalibráciu iných analytických metód, napr. FT-IR, SIMS, AES GD-OES, atď., a je tiež schopná priamo detegovať vodík. Prakticky každý HI ToF ERDA systém je unikátny, vyvinutý v súlade s laboratórnymi potrebami a vedeckým, experimentálnym a technickým zázemím a skúsenosťami jeho budovateľa. Zatiaľ je takýto systém inštalovaný iba v niekoľkých celosvetovo špičkových laboratóriách zameraných na analýzu s využitím urýchlených iónov, väčšiemu rozšíreniu HI ToF ERDA bráni potreba relatívne vysokej energie ťažkého projektilu (desiatky MeV) a zvládnutie komplexnosti spektrometra. Obe tieto požiadavky laboratórium 6 MV iónového urýchľovača MTF spĺňa. Hmotnosti vyrazených častíc sa určujú pomocou koincidenčného merania rýchlosti častice a jej celkovej energie. Rýchlosť častíc sa meria pomocou ToF spektrometra a na detekciu ich energie sa použije kremíkový detektor nabitých častíc. Na získanie štart a stop signálu pri meraní času preletu sa využívajú dve časové brány, pričom presnosť merania času je v oblasti stovky pikosekúnd. Úlohou dizertačnej práce je podieľať sa na vývoji uvedeného systému a optimalizovať parametre HI ToF ERDA meracieho systému s cieľom dosiahnuť optimálne analytické parametre (hmotnostné rozlíšenie, hĺbkové rozlíšenie, citlivosť, doba merania, atď.). Analytické schopnosti meracieho systému budú kvantifikované a odskúšané na viacvrstvových, mnohoprvkových sendvičových štruktúrach, pozostávajúcich z ľahkých aj ťažkých prvkov.
Anotácia anglicky: HI ToF ERDA - The Heavy Ion (HI) Time of Flight (ToF) Elastic Recoil Detection Analysis (ERDA) is a measurement system for the quantitative determination of the depth concentration profiles of all elements contained in the surface layers of materials - solid state samples, without the need for reference samples, by means of one measurement carried out over several minutes. It is an ideal method for analyzing multilayer and multielement structures ranging in thickness from several nm to several microns, with a wide application for the research of new materials. HI ToF ERDA is an absolute quantitative method, which is also used to calibrate other analytical methods, FT-IR, SIMS, AES GD-OES, etc., it is also capable of directly detecting of hydrogen. Practically each HI ToF ERDA system is unique, developed in accordance with the laboratory needs and scientific, experimental and technical background and experience of its builder. For the time being, the system is only installed in several world-class ion beam analysis laboratories, the larger HI ToF ERDA extension prevents the need for a relatively high energy heavy ion projectile (tens of MeV) and complexity of spectrometer. Both of these requirements are fulfilled by the MTF 6 MV ion beam accelerator laboratory. Particulate atomic masses are determined by coincidental measurement of particle velocity and its total energy. The particle velocity is measured by the ToF spectrometer and a silicon charged particle detector is used to detect its energy. Two time gates are used to get the start and stop signal when measuring the time of the flight, with the accuracy of time being in the range of hundreds of picoseconds. The aim of the dissertation is to participate in the development of this system and to optimize the HI ToF ERDA parameters of the measuring system in order to achieve optimal analytical parameters (weight resolution, depth resolution, sensitivity, time measurement, etc.). The analytical capabilities of the measurement system will be quantified and tested on multi-layered, multi-element sandwich structures consisting of light and heavy elements.



Obmedzenie k téme

Na prihlásenie riešiteľa na tému je potrebné splnenie jedného z nasledujúcich obmedzení

Obmedzenie na študijný program
Tabuľka zobrazuje obmedzenie na študijný program, odbor, špecializáciu, ktorý musí mať študent zapísaný, aby sa mohol na danú tému prihlásiť.

ProgramZameranieŠpecializácia
D-PMMD progresívne materiály a materiálový dizajn-- nezadané -- -- nezadané --