Successfully reported this slideshow.
We use your LinkedIn profile and activity data to personalize ads and to show you more relevant ads. You can change your ad preferences anytime.

Η τεχνική Pige

Σύντομη παρουσίαση της τεχνικής PIGE, στα πλαίσια του μαθήματος Τεχνικές Πειραματικής Φυσικής της σχολής Ε.Μ.Φ.Ε. .

  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

Η τεχνική Pige

  1. 1. Πυρηνική Φασματοσκοπία 1 Τεχνικές Πειραματικής Φυσικής 9ο εξ. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών, Ε.Μ.Π. , Αθήνα. Τομέας Φυσικής Τσιντάρη Πελαγία 14.01.2016
  2. 2. Περιεχόμενα  Ion Beam Analysis  Η τεχνική PIGE  Βασικά Χαρακτηριστικά  Προφίλ του Βάθους  Πειραματικός Εξοπλισμός  Πρακτικές Εφαρμογές της τεχνικής  Συμπεράσματα  Βιβλιογραφία 2Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  3. 3. Εισαγωγικά Τρία είδη ακτινοβολίας •α – πυρήνες Ηλίου (Ηe) •β – ηλεκτρόνια/ποζιτρόνια •γ – φωτόνια υψηλής ενέργειας 3Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  4. 4. Ion Beam Analysis (ΙΒΑ)  Μία οικογένεια πειραματικών τεχνικών για την ανάλυση της σύστασης των υλικών  Βασίζεται στην εκπομπή χαρακτηριστικής ακτινοβολίας που προέρχεται από επιταχυνόμενα σωματίδια (δέσμη), τα οποία βομβαρδίζουν το υλικό του δείγματος (στόχος)  Χρησιμοποιείται δέσμη ιόντων, πρωτονίων ή νετρονίων της τάξεως των MeV για τον προσδιορισμό της σύστασης και του στοιχειακού προφίλ του βάθους στο επιφανειακό στρώμα των δειγμάτων (depth profiling). 4Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  5. 5. Ion Beam Analysis 5Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  6. 6. Ion Beam Analysis 6Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  7. 7. PIGE (Particle Induced G-ray Emission) Βασικά Χαρακτηριστικά  Για στόχους με χαμηλό ατομικό αριθμό (Ζ) οι απώσεις Coulomb είναι μικρότερες και έτσι μπορούμε να εκμεταλλευτούμε τις, μικρής εμβέλειας, πυρηνικές δυνάμεις που έρχονται στο προσκήνιο.  Σωματίδιο προσκρούει πάνω σε πυρήνα δημιουργώντας ένα σύνθετο διεγερμένο πυρήνα, ο οποίος αποδιεγείρεται με εκπομπή ακτίνας γ  Προϊόντα της αντίδρασης είναι οι ακτίνες γ, οι οποίες αποτελούν «αποτύπωση» του πυρήνα. 7Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  8. 8.  Χρησιμοποιείται όταν η χημική σύσταση του δείγματος είναι ποιοτικά γνωστή, για τον προσδιορισμό των ισοτόπων του.  Τα πυρηνικά ενεργειακά επίπεδα είναι χαρακτηριστικά για κάθε ισότοπο, επομένως και η ενέργεια της κάθε ακτίνας γ είναι χαρακτηριστική των διαφόρων ισοτόπων.  Έχει την δυνατότητα ποσοτικοποίησης των ισοτόπων του δείγματος. PIGE (Particle Induced G-ray Emission) 8Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  9. 9. Depth Profiling – Προφίλ του Βάθους Τα φωτόνια δεν μας παρέχουν άμεση πληροφορία Η κορυφή της ενέργειας της χαρακτηριστικής ακτίνας γ δεν μεταβάλλεται με το βάθος (δεν έχουμε απώλεια ενέργειας).  Καθώς η ενέργεια της εισερχόμενης δέσμης αυξάνεται ,το προσπίπτον ιόν περνά την ενέργεια συντονισμού σε μακρύτερο βάθος και έτσι μπορούμε να μετρήσουμε το προφίλ του βάθους (depth profiling). PIGE (Particle Induced G-ray Emission) 9Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  10. 10. Depth Profiling – Προφίλ του Βάθους Για να γίνει το depth profiling θα πρέπει να χρησιμοποιηθούν απότομοι και ισχυροί συντονισμοί οι οποίοι προκαλούν αύξηση της απόδοσης (yield) ενέργειας της ακτίνας γ και με αυτό τον τρόπο λειτουργούν σαν «δείκτες ενέργειας» μέσα στο δείγμα. Για να βρούμε που αντιστοιχούν αυτοί οι δείκτες ενέργειας μέσα στο στόχο θα πρέπει η ενέργεια της δέσμης να αυξάνεται σταδιακά. Κάθε επιλεγμένη τιμή ενέργειας της ιοντικής δέσμης αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο βάθος διείσδυσης του στόχου. Η απόδοση (yield) της ακτίνας γ μετριέται και αντικατοπτρίζει την συγκέντρωση και τον τύπο του ισοτόπου σε αυτό το βάθος. PIGE (Particle Induced G-ray Emission) 10Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  11. 11. Πειραματικός Εξοπλισμός  Ηλεκτροστατικός επιταχυντής σωματιδίων (πηγή υψηλής ενέργειας της δέσμης) Cockroft - Walton , van de Graaff type ή tandem  Vacuum chamber  Ανιχνευτές NaI, BGO (βισμουθίου-γερμανίου), Ge(Li), ή HPGe κατάλληλα για PIGE  Για επεξεργασία του σήματος χρησιμοποιούνται ηλεκτρονικές μονάδες επεξεργασίας όπως: ΝΙΜ (Nuclear Instrument Module), CAMAC (Computer-Automated Measurement And Control) 11Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  12. 12. 12  Πηγή ιόντων  Επιταχυντής υψηλής ενέργειας  Στοιχεία Εστίασης  Ανιχνευτής Πειραματικός Εξοπλισμός
  13. 13. Πειραματική Διάταξη 13Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  14. 14. Εφαρμογές της Τεχνικής 14Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  15. 15.  Τέχνη και πολιτιστική κληρονομιά  Αρχαιολογία και Χρονολόγηση  Βιολογία και Εγκληματολογία  Περιβάλλον  Έλεγχος τεχνολογικών υλικών 15 Εφαρμογές της Τεχνικής Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  16. 16. Ion Beam AnalysisPIXE & PIGE 16Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  17. 17. 17Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ Εφαρμογές της Τεχνικής
  18. 18. 18Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ Εφαρμογές της Τεχνικής
  19. 19. 19 Εφαρμογές της Τεχνικής Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  20. 20. 20 Εφαρμογές της Τεχνικής Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  21. 21. 21 Εφαρμογές της Τεχνικής Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  22. 22. 22 Εφαρμογές της Τεχνικής Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  23. 23. Προσδιορισμός φθορίου σε ανθρώπινα υγιή και τερηδονισμένα δόντια χρησιμοποιώντας την τεχνική PIGE.  Τα υψηλά επίπεδα συγκέντρωσης του φθορίου στο σμάλτο των δοντιών συμβάλλουν στην πρόληψη της τερηδόνας.  Μελετήθηκαν τα δόντια των πληθυσμών σε δύο απομονωμένα νησιά στις Αζόρες στην Πορτογαλία(S. Miguel – χαμηλή συγκέντρωση φθορίου, Terceira – υψηλή συγκέντρωση φθορίου) .  Χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος PIGE εκμεταλλευόμενη την πυρηνική αντίδραση 19F(p,γ)16Ο .  Οι μετρήσεις για τον προσδιορισμό του προφίλ του βάθους υποδεικνύουν απότομες κορυφές στην επιφάνεια του σμάλτου και λιγότερο οξείες στην περιοχή της οδοντίνης 23Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ Εφαρμογές της Τεχνικής
  24. 24. 24 Φάσμα ακτίνων γ αφού έχουμε βομβαρδίσει ένα δόντι με δέσμη πρωτονίων ενέργειας 2,4MeV. Εφαρμογές της Τεχνικής Η μελέτη έδειξε πως η αύξηση της συγκέντρωσης του φθορίου στο πόσιμο νερό που πίνουμε δεν συντελεί στην αύξηση της συγκέντρωση φθορίου στην οδοντική περιοχή. Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  25. 25. 25 Εφαρμογές της Τεχνικής Αξιοποιώντας την επίδραση των πυρηνικών εκρήξεων στην ατμόσφαιρα κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  26. 26. 26Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ Εφαρμογές της Τεχνικής Οι πυρήνες που βρίσκονται στους πολικούς πάγους βοηθούν στην «επέκταση» των αρχείων σχετικά με τις ατμοσφαιρικές συνθήκες του παρελθόντος. Το χιόνι περιέχει ίχνη αερίων και αερολυμάτων τα οποία έχουν εναποτεθεί και συμπιεστεί στο πάγο μέσω της ατμόσφαιρας.
  27. 27. Συμπεράσματα Η τεχνική PIGE :  μετρά την χωρητικότητα και την κατανομή του βάθους από την επιφάνεια έως κάποια μικρόμετρα.  δεν παρέχει πληροφορίες για την χημική σύσταση, αλλά μόνο για τα ισότοπα του δείγματος.  είναι η ακριβέστερη από τις τεχνικές IBA για τον προσδιορισμό του προφίλ του βάθους.  είναι ελάχιστα καταστροφική . σε υψηλή και συνεχή ένταση βομβαρδισμού, έχουμε φθορές. 27Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ
  28. 28. Βιβλιογραφία  Ion Beam Material Analysis. Fundamentals and Applications. Michael Nastasi, James W. Mayer, Yongqiang Wang  Nuclear ‘reaction Analysis (NRA) and Particle Induced g-ray emission(PIGE) M.Kokkoris Department of Physics, National Technical University of Athens  Fundamentals of the Particle Induced Gamma-ray Emission (PIGE) technique, experimental procedures and examples of PIGE analysis. Massimo Chiari / I.N.F.N. Florence. http://labec.fi.infn.it/  http://www.infn.it/index.php?lang=en  Nuclear Physics techniques and methods for Cultural Heritage. P.A. Mandò, http://www.enea.it/en/home-luglio- 2015?set_language=en&cl=en  Fluorine determination in human healthy and carious teeth using the PIGE method M.Lcarvalho, A.Gkarydas, C.Casac, Ch Zaakada, , T. Paradellis, G. Kordas, G.Moraitou 28
  29. 29. Ευχαριστώ για την προσοχή σας! 29 ΤΕΛΟΣ! Τσιντάρη Πελαγία, ΣΕΜΦΕ

×