Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Protonnyaláb okozta fizikai és kémiai változások vizsgálata polimerekben és alkalmazásaik a protonnyalábos mikromegmunkálásban MTA Atomki, Debrecen PhD.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Protonnyaláb okozta fizikai és kémiai változások vizsgálata polimerekben és alkalmazásaik a protonnyalábos mikromegmunkálásban MTA Atomki, Debrecen PhD."— Előadás másolata:

1 Protonnyaláb okozta fizikai és kémiai változások vizsgálata polimerekben és alkalmazásaik a protonnyalábos mikromegmunkálásban MTA Atomki, Debrecen PhD védés, szeptember 25. Szilasi Szabolcs Témavezetők: Dr. Rajta István Dr. Kiss Árpád Zoltán TÁMOP-4.2.2/B-10/

2 Bevezetés Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 2 Protonnyalábos mikromegmunkálás (Proton Beam Writing, PBW) Viszonylag új (1993, Oxford), direkt írásos, háromdimenziós litográfiás eljárás Világszerte ~10 laboratórium, kiemelkedő: Szingapúri Egyetem - Center of Ion Beam Applications (CIBA) Pásztázó ionmikroszonda laboratóriumokban használják, kereskedelmi forgalomban még nem kapható PBW célberendezés Magyarországon: 2002-től, azóta is egyedüliként az Atomkiban Először TDK-sként, majd diplomamunkásként kapcsolódtam be, később mint PhD hallgató

3 PBW bemutatása A proton behatol a céltárgyba. A részecske által bejárt pálya mentén fizikai és kémiai változások történnek. Az anyag szerkezete lokálisan megváltozik. A kialakuló változások mértéke függ az anyagi minőségtől és a besugárzás paramétereitől.   Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 3

4 Doktori munkám során Poli(metil-metakrilát)-ban (PMMA) és poli(dimetil-sziloxán)-ban (PDMS) protonokkal történő besugárzás hatására kialakuló fizikai és kémiai változások vizsgálatával foglalkoztam. Fontos volt számomra a gyakorlati alkalmazási lehetőségek keresése, bemutatása. PMMA Törésmutató-változás mélységfüggésének vizsgálata Kémiai változások mélységfüggésének vizsgálata PDMS A törésmutató-változás mélységfüggésének vizsgálata Kémiai változások vizsgálata Mintafelszín topográfiájának változásai Eredmények alkalmazása, optikai elemek létrehozása Optikai hullámvezető kialakítása, fényvezetés igazolása Optikai rácsok és Fresnel-féle zónalemezek létrehozása Domború mikrolencse kialakítása Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 4

5 Atomki VdG Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 5

6 PMMA – kémiai változások mélységfüggésének vizsgálata Reflexiós (ATR) Transzmissziós FTIR Mivel egy ion lassulása közben változó mennyiségű energiát ad át a közegnek, ezért feltehetőleg a pályája mentén felszakadó kötések száma sem állandó. 6.25×10 13 proton/cm 2, 2 MeV, ~83  m Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 6

7 PMMA – kémiai változások mélységfüggésének vizsgálata Raman Pontmérés Vonal pásztázás Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 7

8 PMMA – kémiai változások mélységfüggésének vizsgálata ATRTranszmissziós PontmérésVonal pásztázás FTIR Raman Mélységi kémiai vizsgálatok S.Z. Szilasi, R. Huszank, D. Szikra, T. Váczi, I. Rajta, I. Nagy, Chemical changes in PMMA as a function of depth due to proton beam irradiation, Materials Chemistry and Physics 130 (2011) 702– Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 8

9 PDMS - törésmutató változás mélységi profiljának vizsgálata S. Z. Szilasi, J. Budai, Z. Pápa, R. Huszank, Z. Tóth, I. Rajta, Refractive index depth profile and its relaxation in polydimethylsiloxane (PDMS) due to proton irradiation, Materials Chemistry and Physics (2011) Demonstráció, alkalmazás hullámvezetők létrehozása ~2  m  2  m, 9.38  cm -2 (1500 nC/mm 2 ) Al abszorbensek, 1,265 – 2,000 MeV proton, 1,25×10 15 proton/cm 2 (2000 nC/mm 2 ) Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 9

10 PDMS – topográfia, fázisváltozás vizsgálata KompaktálódásTopográfia és fázisváltozás kapcsolata S.Z. Szilasi, J. Kokavecz, R. Huszank, I. Rajta, Compaction of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) due to proton beam irradiation, Applied Surface Science 257 (2011) 4612–4615 Különböző vonalszélesség/periódus arányú vonalak Keresztmetszet y=a-bc x aszimptotikus függvény elérhető legnagyobb besüllyedés meghatározása Keresztmetszet Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 11

11 PDMS – domború mikrolencsék létrehozása kompaktálódással S.Z. Szilasi, N. Hegman, A. Csik, I. Rajta, Creation of convex microlenses in PDMS with focused MeV ion beam, Microelectronic Engineering 88 (2011) 2885– , 30, 60, 100, 200  m belső átmérőjű körgyűrűk besugárzása 1500 nC/mm 2 = 9,38×10 14 proton/cm 2 LencseméretekLencse profilFókusztávolságok AFM képek Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 12

12 Összefoglalás PMMA és PDMS polimerek optikai tulajdonságainak megváltozását vizsgáltam különböző hullámhosszakon a 2 MeV-es protonok behatolási mélységének függvényében. Kimutattam, hogy a besugárzás hatására kialakult törésmutató változás szorosan összefügg a protonok energiaveszteségével. Az eredményeim demonstrációjaként optikai eszközöket hoztam létre proton mikronyalábbal PDMS-ben. PMMA és PDMS polimerekben protonokkal történő besugárzás hatására kialakuló kémiai változásokat vizsgáltam a protonok behatolási mélységének függvényében. Kimutattam, hogy a besugárzás hatására kialakult kémiai változás szorosan összefügg a protonok energiaveszteségével. PMMA esetében meghatároztam a bekövetkező kompaktálódás mértékét a mélység függvényében Vizsgáltam PDMS felszínének topográfiai változásait 2 MeV energiájú proton mikronyaláb hatására. Megmutattam, hogy a PDMS felszínének topográfiája hogyan függ a besugárzás bizonyos paramétereitől. Az eredményeim alapján mikrooptikai eszközöket készítettem és vizsgáltam Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 13

13 A disszertációhoz tartozó közlemények 1. I. Rajta, S.Z. Szilasi, J. Budai, Z. Tóth, P. Petrik, E. Baradács, Refractive index depth profile in PMMA due to proton irradiation, Nucl. Instr.Meth. in Phys. Res. B 260 (2007) 400–404, IF: 0,997. F.len hivatkozások száma: S. Z. Szilasi, J. Budai, Z. Pápa, R. Huszank, Z. Tóth, I. Rajta, Refractive index depth profile and its relaxation in polydimethylsiloxane (PDMS) due to proton irradiation, Mat. Chem. Phys. (2011) , IF: 2, R. Huszank, S.Z. Szilasi, I. Rajta, A. Csik, Fabrication of optical devices in poly(dimethyl-siloxane) by proton microbeam, Optics Communications 283 (2010) 176–180, IF:1,517. F.len hivatkozások száma: 1 4. S.Z. Szilasi, R. Huszank, D. Szikra, T. Váczi, I. Rajta, I. Nagy, Chemical changes in PMMA as a function of depth due to proton beam irradiation, Mat. Chem. Phy. 130 (2011) 702– 707., IF: 2,353. F.len hivatkozások száma: S.Z. Szilasi, J. Kokavecz, R. Huszank, I. Rajta, Compaction of poly(dimethylsiloxane) (PDMS) due to proton beam irradiation, Appl. Surf. Sci. 257 (2011) 4612–4615, IF:1, S.Z. Szilasi, N. Hegman, A. Csik, I. Rajta, Creation of convex microlenses in PDMS with focused MeV ion beam, Microel. Eng. 88 (2011) 2885–2888, IF:1,569. (7. R. Huszank, S.Z. Szilasi, D. Szikra, Deposited energy dependent chemical processes in poly(dimethylsiloxane) induced by 2.0 MeV H+ irradiation, Beküldés alatt) Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 14

14 Egyéb közlemények 8. Szilasi S.Z., Baradács E., Daruka I., Raics P., Cserháti Cs., Dobos E., Rajta I.: PMMA melting under proton beam exposure. Nucl. Instr.Meth. B 231 (2005) Szilasi S.Z., Huszank R., Csik A., Cserháti C., Rajta I.: PDMS patterning by proton beam, Nucl. Instr.Meth. B 267 (2009) Rajta I., Szilasi S.Z., Fürjes P., Fekete Z., Dücső Cs., Si Micro-turbine by Proton Beam Writing and Porous Silicon Micromachining, Nucl. Instr.Meth. B 267 (2009) Huszank R., Szilasi S.Z., Vad K., Rajta I., Fabrication of a microreactor by proton beam writing technique, Nucl. Instr.Meth. in Phys. Res. B 267 (2009) Rajta I., Gál G. A. B., Szilasi S.Z., Juhász Z.,Biri S., Mátéfi-Tempfli M., Mátéfi-Tempfli S., Nanochannel alignment analysis by scanning transmission ion microscopy, Nanotechnology 21 (2010) Huszank R., Szikra D., Simon A., Szilasi S.Z., I. P. Nagy, 4He+ Ion Beam Irradiation Induced Modification of Poly(dimethylsiloxane). Characterization by Infrared Spectroscopy and Ion Beam Analytical Techniques, Langmuir 27 (2011) 3842 – Gál G.A.B., Rajta I., Szilasi S.Z., Juhász Z., Biri S., Cserháti C., Csik A., Sulik B., Scanning transmission ion microscopy of polycarbonate nanocapillaries, Nucl. Instr.Meth. B (2011) Juhász Z., Kovács S.T.S., Herczku P., Rácz R., Biri S., Rajta I., Gál G.A.B., Szilasi S.Z., Pálinkás J., Sulik B., Guided transmission of 3 keV Ar7+ ions through dense polycarbonate nanocapillary arrays: Blocking effect and time dependence of the transmitted neutrals, Nucl. Instr.Meth. B 279 (2012) 177–181

15 Köszönetnyilvánítás Köszönettel tartozom mindenkinek, aki segített, közreműködött, bármilyen módon hozzájárult e dolgozat vagy a benne foglalt eredmények megszületéséhez!Külön megköszönöm témavezetőmnek, Dr. Rajta Istvánnak, hogy lehetővé tette a kutatási programom megvalósítását, és hogy a kezdetektől fogva segítette, támogatta munkámat!Köszönetet mondok Dr. Kiss Árpád Zoltán professor emeritusnak, kezdeti témavezetőmnek a sok hasznos tanácsért, megjegyzésért, és hogy szorgalmazta a dolgozatom megírását. Köszönöm a kutatásaim során született cikkek társszerzőinek az elvégzett munkájukat, tanácsaikat, segítségüket. Nagyszerű szakembereket ismerhettem meg személyükben, igazi élmény volt velük együtt dolgozni! Nem utolsó sorban hálával tartozom családomnak, mert mindvégig támogattak és biztosították a munkámhoz szükséges nyugodt hátteret, ami nélkül ez a dolgozat bizonyára meg sem születhetett volna. A publikáció/prezentáció/poszter elkészítését a TÁMOP-4.2.2/B-10/ számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg.Köszönettel tartozom mindenkinek, aki segített, közreműködött, bármilyen módon hozzájárult e dolgozat vagy a benne foglalt eredmények megszületéséhez!Külön megköszönöm témavezetőmnek, Dr. Rajta Istvánnak, hogy lehetővé tette a kutatási programom megvalósítását, és hogy a kezdetektől fogva segítette, támogatta munkámat!Köszönetet mondok Dr. Kiss Árpád Zoltán professor emeritusnak, kezdeti témavezetőmnek a sok hasznos tanácsért, megjegyzésért, és hogy szorgalmazta a dolgozatom megírását. Köszönöm a kutatásaim során született cikkek társszerzőinek az elvégzett munkájukat, tanácsaikat, segítségüket. Nagyszerű szakembereket ismerhettem meg személyükben, igazi élmény volt velük együtt dolgozni! Nem utolsó sorban hálával tartozom családomnak, mert mindvégig támogattak és biztosították a munkámhoz szükséges nyugodt hátteret, ami nélkül ez a dolgozat bizonyára meg sem születhetett volna. A publikáció/prezentáció/poszter elkészítését a TÁMOP-4.2.2/B-10/ számú projekt támogatta. A projekt az Európai Unió támogatásával, az Európai Szociális Alap társfinanszírozásával valósult meg Szeptember 25. Szilasi Sz. – Ph.D. védés 16


Letölteni ppt "Protonnyaláb okozta fizikai és kémiai változások vizsgálata polimerekben és alkalmazásaik a protonnyalábos mikromegmunkálásban MTA Atomki, Debrecen PhD."

Hasonló előadás


Google Hirdetések