Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

Sunum yükleniyor. Lütfen bekleyiniz

01.06.2016 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ1 Uğur Yahşi ve Cumali TAV Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Kadıköy, İstanbul, Türkiye.

Benzer bir sunumlar


... konulu sunumlar: "01.06.2016 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ1 Uğur Yahşi ve Cumali TAV Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Kadıköy, İstanbul, Türkiye."— Sunum transkripti:

1 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ1 Uğur Yahşi ve Cumali TAV Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Kadıköy, İstanbul, Türkiye

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 Günümüze: Pozitron kimyasında, malzeme kusurları ve yüzey probu olarak çalışılmaktadır MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ2 P.A.M. Dirac Carl David Anderson

3 Na 22 Bozunum Şeması MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ3 Pozitron (β + ) Oluşumu Kısa ömürlü β + kaynağı C 11 (20'), N 13 (10'), O 15 (2') F 18 (110'), Rb 82 (1.27') 3ps

4 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ4 Pozitron Enerji Spektrumu Yayınlanan Pozitronun Enerjisi (keV) Yayınlanma Olasılığı

5 5 Na22 Enerji Spektrumu MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

6 Bir Yapıda Pozitron MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ6 Pick-off yokolması (kap-yokol)

7 7 Pozitronyum Atomu (Ps) Elektron Proton Hidrojen Atomu Pozitron Elektron Pozitronyum e-e- e+e+ Parapozitronyum (p-Ps) Zıt Spin → Tekli Hal Orthopozitronyum (o-Ps) Paralel Spin → Üçlü Hal e-e- e+e+ e-e- e+e+   e-e- e+e+    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 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ9 Tipik Pozitron/Ps Ömür Aralıkları

10 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

11 11 PALS Deney Düzeneği MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

12 Ps Ömür Spektrumu MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

13 Kapkaç (Pick-off) Yokolma Hızı MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ13 Serbest Hacim Boşluk Yarıçapı ile o-Ps kapkaç yokolma arasında nicel ilişki:

14  3 ve Serbest Hacim Arasındaki İlişki 14 Moleküler katılar ve zeolit için o-Ps ömrü ve serbest hacim arasındaki korelasyon eğrisi.  R= R 0 –R=1.656 Å MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

15 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 15 Pozitron Verileriyle Teoriler Arasındaki İlişki MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

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

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

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

19 19 PU’da Serbest Hacim Kesri 339K 273K 214K MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

20 o-Ps ömrünün Sıcaklıkla Değişimi MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ20

21 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ21 Boşluk Kesrinin Sıcaklıkla Değişimi

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 24

25 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ25 S parametresinin LiClO 4 Tuz Katkısına Göre Değişimi

26 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ26 Yavaş Pozitron Demet Sistemleri

27 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ27 Pozitronların Moderasyonu Moderasyon Etkinliği: 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. W(110)

28 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ28 Marmara Üniversitesinde Yavaş Pozitron Demet Sistemi

29 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ29 Yavaş Pozitron Demet Sistemi Neon Moderatör T= K Pozitron Demet çapı: < 3mm (B’ye bağlı olarak) Pozitron akısı: /san (50 mCi 22 Na) Moderator bozunum oranı: Minimum toplam<20 gün

30 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ30 Yavaş Pozitron Demet Sistemi

31 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ31 Moderatörden çıkan pozitronların enerji dağılımı: Dar enerji aralığı yaklaşık 1.7 eV (FWHM) ( eV arası) Moderatörden çıkan demetin zamanla değişimi. Günlük bozunum % 4 Yavaş Pozitron Demet Sistemi

32 SONUÇLAR MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ32 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.

33 Pozitron Yüzey Etkileşimi MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

34 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ34 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) Katılarda Termalizasyon

35 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ35 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)

36 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ36 İon İmplantasyonuyla Oluşan Si’daki Kusurlar

37 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ37 Deneysel Pozitron Verileri ile Teorik Yüzey Yoğunluk Profillerinin Karşılaştırılması PMMA (75kg) PS (190kg)

38 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ38 Annihilasyon Radyasyonunun Açısal Korelasyonu (ACAR)

39 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ39 Yavaş Pozitron Demet Sistemi Martin Luther University of Halle Prof. Dr. Reinhard Krause-Rehberg

40 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ40 UMKC’de Yavaş Pozitron Demet Sistemi Prof. Dr. Jerry Jean

41 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ41 Derinlik çözünürlüğü implatasyon derinliğinin fonksiyonudur. Pozitron enerjisi arttıkça derinlik çözünürlüğü sınırlanmaktadır. Pozitronların Nüfuz Olasılığı Makhov 1961

42 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ42 ACAR Düzeneği

43 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ43 Bakırın Fermi Yüzeyinin 2D ACAR

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 Auger Spektroskopi Düşük Enerji Pozitron Difraksiyonu Trento Positron Annihilasyon Set-up 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) 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 208 Tl gammalarıyla çift oluşumunu gözlemlemiştir MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ Carl David Anderson

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 BÖLÜMÜ49

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

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

52 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ52 Pozitron Yokolma Ömür Spektroskopisi (PALS)

53 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ53 Serbest Hacim Kesrinin Tuz Katkısına Göre Değişimi LiClO 4

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

55 55 PU Hazırlama Polyisocyanate ve polyester-polyol 1.05:1 oranında karıştırılmıştır. O ║ OCN― (CH 2 ) 6 NH ― C― NH(CH2) 6 NCO urea Polyisocyanate OCN― (CH 2 ) 6 NCO’nın urea ve biuret formları üzerine baz alınmış oligomer: O ║ C― NH(CH 2 ) 6 NCO OCN― (CH 2 ) 6 N C― NH(CH 2 ) 6 NCO ║ O biuret Polyester-polyol Aşağıdakilerin Karışımı ile Oluşan Oligomer C OH O C O CH 3 ─CH 2 ─C─CH 2 OH CH 2 OH HO─C─(CH 2 ) 4 ─C─OH O O ++ Phthalic asittrimetilolpropaneadipic asit MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ

56 Li+ Tuz Katkılı PVdF-co-HFP’de İletkenlik Boşluk İlişkisi  Polimer-Tuz kompleksi: Li + tuz (LiClO 4 ve LiPF 6 ) ile PVdF-co-HFP (Poliviniliden Florür-co-Hekzaflorür)  Tuz Katkısı: 1, 3, 5, 10, 15 ve 20% wt. LiClO 4 1, 3, 5% wt. LiPF 6.  Sıcaklık Aralığı: 273 K K MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ * İstanbul Ü. Kimya Müh. Öğr. Üyesi Hüseyin Deligöz ve Öğencisi Serpil Yılmaztürk tarafından sentezlenmiştir.

57 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ57 o-Ps ömrünün LiClO 4 Tuz Katkısına Göre Değişimi

58 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ58 İletkenliğin LiClO 4 Tuz Katkısıyla Değişimi* * İstanbul Ü. Fizik Öğr. Üyeleri Kemal Ulutaş ve Deniz Değer ve öğrencileri Mesut Yılmazoğlu tarafından ölçülmüştür.

59 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ59 Logaritmik İletkenliğin Termo-Doluluk Fonksiyonuna Göre Farklı LiClO 4 Tuz Katkılarındaki Değişimi Termo-doluluk (Thermo-occupancy) fonksiyonu w=20% w=15% w=10% w=3% w=1% w=5% “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). f=1kHz

60 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ60 DBAR/DBES


"01.06.2016 MÜ FEF FİZİK BÖLÜMÜ1 Uğur Yahşi ve Cumali TAV Marmara Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Fizik Bölümü Kadıköy, İstanbul, Türkiye." indir ppt

Benzer bir sunumlar


Google Reklamları