Tính tốn tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm phân tích RBS máy gia tốc HUS 5SDH-2 Tandem Pelletron Vi Hồ Phong Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử; Mã số 60 44 01 06 Người hướng dẫn: PGS.TS Lê Hồng Khiêm Năm bảo vệ: 2013 Abstract Hệ thống hóa khái niệm phương pháp phân tích RBS bao gồm hệ số động học tán xạ ngược, suy giảm lượng, nhòe lượng hình học tán xạ Từ nêu hình thành phổ RBS khái quát yêu tố bị ảnh hưởng điều kiện thực nghiệm Tính tốn tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm kỹ thuật RBS: Nghiên cứu việc xây dựng phần mềm mô phổ RBS thơng số rút từ phần mềm Tiếp theo khảo sát q trình thực nghiệm xác định thơng số để tối ưu hóa thí nghiệm Trình bày số kết mơ phần mềm xây dựng kết tính tốn mẫu chuẩn Từ đưa điều kiện thực nghiệm tối ưu nhận xét kết thu Keywords Vật lý nguyên tử; Máy gia tốc HUS 5SDH-2 Tandem Pelletron; Phân tích RBS LVTS VLNT MỞ ĐẦU Hệ máy gia tốc HUS 5SDH-2 Tandem Pelletron đặt trường Đại học Khoa học tự nhiên lắp đặt đưa vào sử dụng từ năm 2011 Một ứng dụng hệ máy gia tốc phân tích vật liệu phương pháp phổ tán xạ ngược Rutherford, gọi tắt RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry) RBS ứng dụng rộng rãi khoa học vật liệu để khảo sát tính chất màng mỏng, vật liệu cấy ghép hay vật liệu bán dẫn … phương pháp phân tích có ưu điểm sau đây: - Cho phép xác định phân bố nguyên tố theo chiều dày - Độ sâu phân tích cỡ micron, thích hợp cho việc phân tích lớp vật liệu bề mặt mẫu - Có khả xác định tạp chất lớp vật liệu - Có khả xác định sai hỏng cấu trúc tinh thể áp dụng kỹ thuật channeling - Có khả phân tích song song kết hợp với kỹ thuật phân tích chùm ion khác PIXE, NRA… Trong phương pháp phân tích này, tùy theo yêu cầu cụ thể loại mẫu mà việc tính tốn, xác định điều kiện thực nghiệm tối ưu đặt phép đo Vấn đề M.S.Kim et al (1996) [6] nghiên cứu, nhóm tác giả tiến hành hàng loạt thí nghiệm mẫu chuẩn dựa vào số đặc trưng phổ RBS thu để tiến hành khảo sát thông số độ phân giải theo chiều dày điều kiện thí nghiệm khác Đây ba thông số chịu ảnh hưởng điều kiện thực nghiệm với độ phân giải khối lượng độ sâu đạt (accessible depth) Ngồi ra, cơng trình mình, J.S Williams W Moller (1978) [4] tiến hành việc tối ưu hóa độ phân giải theo chiều dày dựa vào mơ hình tính tốn thực nghiệm Vì lý trên, tác giả lựa chọn đề tài “Tính tốn tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm phân tích RBS máy gia tốc HUS 5SDH-2 Tandem LVTS VLNT Pelletron” Trong đó, ngồi việc khảo sát thơng số độ phân giải theo chiều dày, tác giả tiến hành khảo sát thơng số lại liên quan đến điều kiện thực nghiệm độ phân giải khối lượng độ sâu đạt Hai thơng số đầu tác giả khảo sát thông qua thực nghiệm mẫu chuẩn, thông số cuối khảo sát thông qua việc phần mềm mô tác giả xây dựng Mục đích luận văn nhằm giải toán xác định điều kiện thực nghiệm tối ưu tính tốn dựa việc phân tích mẫu chuẩn xây dựng phần mềm mô Các kết tốn áp dụng trường hợp cụ thể phân tích mẫu vật liệu Tất thực nghiệm khuôn khổ luận văn tiến hành hệ máy gia tốc Tandem 5SDH-2 đặt Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội, hệ phổ kế hạt tích điện nặng sử dụng phân tích RBS đặt kênh phân tích máy gia tốc Hình ảnh thực tế hệ máy gia tốc kênh minh họa Hình 1.1 Hình 1.1 Ảnh hệ máy gia tốc đặt Trường Đại học Khoa học Tự nhiên LVTS VLNT Luận văn bao gồm phần chính: - Tổng quan phương pháp phổ tán xạ ngược Rutherford: Phần trình bày khái niệm phương pháp phân tích RBS bao gồm hệ số động học tán xạ ngược, suy giảm lượng, nhòe lượng hình học tán xạ Từ nêu hình thành phổ RBS khái quát yêu tố bị ảnh hưởng điều kiện thực nghiệm - Tính tốn tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm kỹ thuật RBS: Trình bày việc xây dựng phần mềm mơ phổ RBS thơng số rút từ phần mềm Tiếp theo trình bày q trình thực nghiệm xác định thông số để tối ưu hóa thí nghiệm - Kết thảo luận: Trình bày số kết mô phần mềm xây dựng kết tính tốn mẫu chuẩn Từ đưa điều kiện thực nghiệm tối ưu nhận xét kết thu - Kết luận: Trình bày số kết luận đưa hướng phát triển nghiên cứu LVTS VLNT TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Anh Lawrence R Doolittle (1985), "Algorithms for the rapid simulation of Rutherford Backscattering Spectra", Nucl Instrum Methods B, 9, pp 344-351 J.F Ziegler (1977), Helium - Stopping Powers and Ranges in All Elements, vol of The Stopping and Ranges of Ions in Matter, Pergamon Press, New York J.F.Ziegler, H.H Andersen (1977), Hydrogen - Stopping Powers and Ranges in All Elements vol of The Stopping and Ranges of Ions in Matter, Pergamon Press, New York J.S.Williams and W Moller (1978), "On the determination of optimum depthresolution conditions for Rutherford Backscattering Analysis," Nucl Instr and Meth., 157, pp 213-221 J.S Williams (1978), "The application of high-resolution Rutherford backscattering techniques to near-surface analysis," Nucl Instr and Meth., 149, p 207 M.S.Kim et al.(1996), "Determination of the optimum experimental conditions for enhanced depth resolution in RBS using He ions," Nucl Instrum Methods B,108, pp 136-146 M Mayer (1999), "SIMNRA, a Simulation Program for the Analysis of NRA, RBS and ERDA," 15th International Conference on the Application of Accelerators in Research and Industry, J L Duggan and I.L Morgan (eds.), American Institute of Physics, vol 475, p 541 N Bohr, K Dan Vidensk Selsk (1948), Mat.-Fys Medd, 18, p W.K.Chu, J.W Mayer, M.A Nicolet (1978), Backscatering Spectrometry, Academic Press, New York 10 Yoshiaki Kido and Yukio Oso (1985), "Computer analysis of random and channeled backscattering spectra," Nucl Instr and Meth B, 9, pp 291-300 47 ... việc tối ưu hóa độ phân giải theo chiều dày dựa vào mơ hình tính tốn thực nghiệm Vì lý trên, tác giả lựa chọn đề tài Tính tốn tối ưu hóa điều kiện thực nghiệm phân tích RBS máy gia tốc HUS 5SDH-2. .. phổ kế hạt tích điện nặng sử dụng phân tích RBS đặt kênh phân tích máy gia tốc Hình ảnh thực tế hệ máy gia tốc kênh minh họa Hình 1.1 Hình 1.1 Ảnh hệ máy gia tốc đặt Trường Đại học Khoa học Tự...LVTS VLNT MỞ ĐẦU Hệ máy gia tốc HUS 5SDH-2 Tandem Pelletron đặt trường Đại học Khoa học tự nhiên lắp đặt đưa vào sử dụng từ năm 2011 Một ứng dụng hệ máy gia tốc phân tích vật liệu phương pháp