Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Pozitron / Pozitronyum Annihilasyon (Yokolma) Spektroskopisi (PAS)

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "Pozitron / Pozitronyum Annihilasyon (Yokolma) Spektroskopisi (PAS)"— Sunum transkripti:

1 Pozitron / Pozitronyum Annihilasyon (Yokolma) Spektroskopisi (PAS)
Uğur Yahşi ve Cumali TAV Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Kadıköy, İstanbul, Türkiye MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

2 Pozitron Tarihi 1896: Elektron’un keşfi (J. J. Thomson - corpuscles)
1928: P.A.M. Dirac tarafından antielektron (pozitron) önerildi, Kuantum Elektrodinamik Teorisi (1933 Nobel) 1932: Pozitron, C.D. Anderson tarafından kozmik ışınların Wilson Buhar Odasında tespit edildi.(1936 Nobel) 1946: M.Deutch pozitronyum atomunu (pozitron ve elektron bağ hali) gazların içerisinde pozitron yokolmasıyla saptadı. 1960: Katıhal Fiziği: Pozitronyum boşluk kusurları içerisinde saptandı; Örgü-Fermi yüzey kafeslerinde yerelleşememektedir. 1970: Nükleer Tıp: Pozitron Emisyon Tomografisi (PET) 1975: Yüzey Bilimi: Pozitron, negatif iş fonksiyonuna sahip olmasından derinlemesine boşluk kusur profili çıkarılmaktadır. 1980-Günümüze: Pozitron kimyasında, malzeme kusurları ve yüzey probu olarak çalışılmaktadır. P.A.M. Dirac Carl David Anderson MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

3 Na22 Bozunum Şeması Pozitron (β+) Oluşumu
3ps Kısa ömürlü β+kaynağı C11 (20'), N13 (10'), O15 (2') F18 (110'), Rb82 (1.27') MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

4 Pozitron Enerji Spektrumu
Yayınlanma Olasılığı Yayınlanan Pozitronun Enerjisi (keV) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

5 Na22 Enerji Spektrumu MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

6 Bir Yapıda Pozitron Pick-off yokolması (kap-yokol) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

7 Pozitronyum Atomu (Ps)
Elektron Proton Hidrojen Atomu Pozitron Pozitronyum e- e+ e- e+ Parapozitronyum (p-Ps) Zıt Spin → Tekli Hal e- e+ e- e+ Orthopozitronyum (o-Ps) Paralel Spin → Üçlü Hal MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

8 Pozitron/Pozitronyum Yokolma Spektroskopisi (PAS) Teknikleri
Pozitron Yokolma Ömür Spektroskopisi (PALS) (Positron Annihilation Lifetime Spectroscopy) Moleküller arası serbest hacmin ve boşlukların ölçülmesi Yokolma Enerji Spektroskopisinin Doppler Genleşmesi (DBES) Doppler Genişleşmiş Yokolma Spektroskopisi (DBAR) (Doppler Broadening of Annihilation Energy Spectroscopy) Yarıiletken malzemelerde kimyasal kusurlar Annihilasyon Radyasyonunun Açısal Korelasyonu (ACAR) (Angular Correlation of Annihilation Radiation) Fermi yüzeyi Değişken Tek-enerjili Pozitron Demeti-Yavaş Pozitron Demeti (Variable Mono-energetic Positron Beam-Slow Positron Beam) Yüzey ve arayüzeyler MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

9 Tipik Pozitron/Ps Ömür Aralıkları
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

10 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

11 PALS Deney Düzeneği MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

12 Ps Ömür Spektrumu MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

13 Kapkaç (Pick-off) Yokolma Hızı
Serbest Hacim Boşluk Yarıçapı ile o-Ps kapkaç yokolma arasında nicel ilişki: MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

14 3 ve Serbest Hacim Arasındaki İlişki
Moleküler katılar ve zeolit için o-Ps ömrü ve serbest hacim arasındaki korelasyon eğrisi. R= R0 –R=1.656 Å MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

15 Pozitron Verileriyle Teoriler Arasındaki İlişki
1969’da Simha ve Somcynsky (SS) polimerin istatistiksel termodinamiği teorisinde serbest hacmin bir ölçüsü boşluk kesri fonksiyonunu, deneysel P-V-T verilerinden hesaplamışlardır (1969). Fiziksel olarak bu nicelik: Boşluk sayı yoğunluğu ( ): Birim hacimdeki boşlukların sayısı: Ortalama serbest hacim boşluk boyutu: Kobayashi’nin (Kobayashi, et al., 1989) PVAc’ler üzerindeki pozitron deneyleri MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

16 Polistiren’de o-Ps Ömrünün Sıcaklıkla Değişimi
Z. Yu, U. Yahsi, …., J. Poly. Sci. Poly. Phys., 32, 2637, (1994) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

17 Polistiren’de Boşluk Kesrinin Sıcaklıkla Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

18 PU’da o-Ps Ömrü ve Şiddeti
T(K) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

19 PU’da Serbest Hacim Kesri
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

20 o-Ps ömrünün Sıcaklıkla Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

21 Boşluk Kesrinin Sıcaklıkla Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

22 Doppler Genleşmiş Pozitron Yokolma Radyasyonu (DBAR)
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

23 Doppler Spektrumu Örgü Kusurlarına Duyarlıdır
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

24 S ve W Parametreleri Serbest Hacim Kusurlarında:
S parametresi W parametresi Parametrelerin Duyarlılığı: S parametresi-Boşluklara W parametresi-Kimyasal Kusurlara MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

25 S parametresinin LiClO4 Tuz Katkısına Göre Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

26 Yavaş Pozitron Demet Sistemleri
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

27 Pozitronların Moderasyonu
W(110) Ne Moderator Moderasyon etkinliği W’ye göre 20 kat fazla yani %1’e yakın bir etkinliği olduğu Greaves ve Surko gösterilmiştir. R. G. Greaves, C. M. Surko, Canadian Journal of Physics, 1996, 74. Moderasyon Etkinliği: 10-4 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

28 Marmara Üniversitesinde Yavaş Pozitron Demet Sistemi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

29 Yavaş Pozitron Demet Sistemi
Neon Moderatör T= K Pozitron Demet çapı: < 3mm (B’ye bağlı olarak) Pozitron akısı: 8.106/san (50 mCi 22Na) Moderator bozunum oranı: Minimum toplam<20 gün MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

30 Yavaş Pozitron Demet Sistemi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

31 Yavaş Pozitron Demet Sistemi
Moderatörden çıkan pozitronların enerji dağılımı: Dar enerji aralığı yaklaşık 1.7 eV (FWHM) ( eV arası) Moderatörden çıkan demetin zamanla değişimi. Günlük bozunum % 4 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

32 SONUÇLAR PALS tekniğiyle orto-pozitron ömrü ve şiddeti ile yapısal boşluk kesri bulunup maddenin fiziksel ve kimyasal özellikleri ile ilişkilendirilebilir. DBAR veya DBES tekniğiyle yapısal boşluk kusurları ve kimyasal kusurları incelenebilir. Yavaş Pozitron Sistemiyle yüzeylerin derinlik kusur profili çıkarılabilir. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

33 Pozitron Yüzey Etkileşimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

34 Katılarda Termalizasyon
Geniş bir pozitron yayınım spektrumu Katılardan derin implantasyon İnce katmanlarda kullanımı yoktur Moderasyonla monoenerjik pozitron üretilebilir Pozitronların ortalama (maksimum) nüfuz derinliği Si: 50µm (770µm) GaAs: 22µm (330µm) PbS: 15µm (220µm) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

35 İon İmplantasyonuyla Oluşan Si’daki Kusurlar
İyon implantasyonu en önemli katkılama teknolojisidir. Bu ise kusurların oluşumuna neden olur ve Pozitron Demet Sistemiyle Ölçülebilir. (Eichler et al., 1997) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

36 İon İmplantasyonuyla Oluşan Si’daki Kusurlar
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

37 Deneysel Pozitron Verileri ile Teorik Yüzey Yoğunluk Profillerinin Karşılaştırılması
PMMA (75kg) PS (190kg) MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

38 Annihilasyon Radyasyonunun Açısal Korelasyonu (ACAR)
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

39 Martin Luther University of Halle Yavaş Pozitron Demet Sistemi
Prof. Dr. Reinhard Krause-Rehberg MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

40 UMKC’de Yavaş Pozitron Demet Sistemi
Prof. Dr. Jerry Jean MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

41 Pozitronların Nüfuz Olasılığı
Derinlik çözünürlüğü implatasyon derinliğinin fonksiyonudur. Pozitron enerjisi arttıkça derinlik çözünürlüğü sınırlanmaktadır. Makhov 1961 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

42 ACAR Düzeneği MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

43 Bakırın Fermi Yüzeyinin 2D ACAR
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

44 Trento Positron Annihilasyon Set-up
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

45 Trento-München Pozitron Mikroskop
500 eV – 25 keV spot = 2 μm MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

46 Trento Positron Annihilasyon Set-up
Auger Spektroskopi Düşük Enerji Pozitron Difraksiyonu MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

47 Pozitron ile Yeni Bir Bilim ve Teknoloji
ChemPET, microPET nanoPET Pozitronyum BEC, süperakışkan ve süperiletken Ps Uygun parçalama ve iyonization Pozitron Yokolma Spektroskopisi Gamma-lazer teknolojisi e+, Ps bileşenleriyle enerji depolama e+ and Ps Bileşikleri. Ps2, etc. New e+ üretim teknolojisi Yeni yoğun pozitron kaynakları, Yeni moderasyon teknikleri, Yeni tuzaklama ve depolama teknikleri Yeni taşıma teknikleri Pozitronla Fizik, Kimya, Biyoloji, Mühendislik, Tıp ve Eczacılık gibi Alanlarda Disiplinlerarası Yeni Bilimsel Metodoloji ve Teknolojik Uygulamalar MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

48 Pozitron’un Keşfi Dmitri Skobeltsyn, 1923’lerde kozmik ışınları ölçerken pozitif elektron yük davranışlı parçacıkları gözlemlemiş fakat muamma olarak kalmıştır. Anderson 1.5 T manyetik alanda Wilson buhar odasını kullanarak 1932’de keşfetmiştir. (Nobel 1936) Carl David Anderson Odacığın üst kısmında iz, parçacığın aşağıdan girdiğini ve pozitif yüklü olduğunu göstermektedir. Bu izden parçacığın yükünün protonunkinden iki katından az (veya tam eşdeğer) ve kütlesinin elektron kütlesinin 20 katından az olduğu sonucuna varmıştır. Sonra radyoaktif 208Tl gammalarıyla çift oluşumunu gözlemlemiştir. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

49 Madde İçerisinde Pozitronyumun Ömrü
p-Ps ömrü madde ve vakumda 125 ps’dir ve ortamdan etkilenmediği varsayılmaktadır. Termalize olmuş bazı pozitronlar “serbest pozitron” halinde yapıdaki elektronlarla yok olmaktadır. Ortalama ömür ns olup lokal elektron yoğunluğu ile ilişkilidir. “Pick-off” kap-yokol mekanizması, o-Ps’un pozitronu civardaki atomların elektronları kapıp iki foton yayınlayarak yok olur. Ömrü ise o-Ps atomunun dalga fonksiyonu ile Ps atomunu çevreleyen ortamın elektronların dalga fonksiyonunun üst üste binmesi ile bulunur. O-Ps’un ömrü, serbest hacim boşluklarının bilgilerini yansıtmaktadır. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

50 1898 – 1964 Arası Keşfedilen Parçacıklar
ve daha niceleri MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

51 PAS’ın Diğer Tekniklerle Kıyası
Kusur Boyutu 1 cm 1000 100 10 1 OM TEM X-ışını Saçılması Pozitron Spektroskopi 1 Å  Derinlik Mekanik Kusur Yoğunluğu 1Å  1% 1 ppm STM/AFM PAS, atom skalasındaki kusurların boyut, konsantrasyon ve dağılımını verir. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

52 Pozitron Yokolma Ömür Spektroskopisi (PALS)
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

53 Serbest Hacim Kesrinin Tuz Katkısına Göre Değişimi
LiClO4 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

54 Polistiren’de o-Ps Ömrünün Sıcaklıkla Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

55 Polyisocyanate ve polyester-polyol 1.05:1 oranında karıştırılmıştır.
PU Hazırlama Polyisocyanate ve polyester-polyol 1.05:1 oranında karıştırılmıştır. Polyisocyanate OCN― (CH2)6 NCO’nın urea ve biuret formları üzerine baz alınmış oligomer: O C― NH(CH2)6NCO OCN― (CH2)6 N biuret O OCN― (CH2)6 NH ― C― NH(CH2)6NCO urea Polyester-polyol Aşağıdakilerin Karışımı ile Oluşan Oligomer C OH O CH3─CH2─C─CH2OH CH2OH HO─C─(CH2)4─C─OH + Phthalic asit trimetilolpropane adipic asit MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

56 Li+ Tuz Katkılı PVdF-co-HFP’de İletkenlik Boşluk İlişkisi
Polimer-Tuz kompleksi: Li+ tuz (LiClO4 ve LiPF6) ile PVdF-co-HFP (Poliviniliden Florür-co-Hekzaflorür) Tuz Katkısı : 1, 3, 5, 10, 15 ve 20% wt. LiClO4 1, 3, 5% wt. LiPF6. Sıcaklık Aralığı: 273 K K *İstanbul Ü. Kimya Müh. Öğr. Üyesi Hüseyin Deligöz ve Öğencisi Serpil Yılmaztürk tarafından sentezlenmiştir. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

57 o-Ps ömrünün LiClO4 Tuz Katkısına Göre Değişimi
MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

58 İletkenliğin LiClO4 Tuz Katkısıyla Değişimi*
*İstanbul Ü. Fizik Öğr. Üyeleri Kemal Ulutaş ve Deniz Değer ve öğrencileri Mesut Yılmazoğlu tarafından ölçülmüştür. MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

59 Logaritmik İletkenliğin Termo-Doluluk Fonksiyonuna Göre Farklı LiClO4 Tuz Katkılarındaki Değişimi
f=1kHz w=20% w=15% w=10% w=1% Termo-doluluk (Thermo-occupancy) fonksiyonu w=5% w=3% “Interrelationship Between Ionic Conductivity and Vacancy in Polymer Electrolytes,” U. Yahsi, K. Ulutas, C. Tav, D. Deger, J. Polymer Science B: Polymer Physics, 46(9), (2008). MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

60 DBAR/DBES MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ


"Pozitron / Pozitronyum Annihilasyon (Yokolma) Spektroskopisi (PAS)" indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları