Projekti / Programi
Interakcija sevanja in plazme s snovjo
01. januar 1999
- 31. december 2003
| Koda |
Veda |
Področje |
Podpodročje |
| 1.02.00 |
Naravoslovje |
Fizika |
|
| 2.04.00 |
Tehnika |
Materiali |
|
| Koda |
Veda |
Področje |
| P260 |
Naravoslovno-matematične vede |
Kondenzirane snovi: elektronska struktura, električne, magnetne in optične lstnosti, supraprevodniki, magnetna rezonanca, relaksacija, spektroskopija |
| P265 |
Naravoslovno-matematične vede |
Fizika polprevodnikov |
| P240 |
Naravoslovno-matematične vede |
Plini, dinamika tekočin, plazma |
| P220 |
Naravoslovno-matematične vede |
Jedrska fizika |
| T160 |
Tehnološke vede |
Jedrsko inženirstvo in tehnologija |
| T153 |
Tehnološke vede |
Keramični materiali in praški |
ioni, nevtroni, nabiti delci, plazma, plazemski izvori, sevalne poškodbe, fragmentacija, polimeri, polprevodniki, ionska implantacija, analiza slike, jedkane sledi, amorfizacija, rekristalizacija, radiografija, dozimetrija
Raziskovalci (10)
Organizacije (1)
| št. |
Evidenčna št. |
Razisk. organizacija |
Kraj |
Matična številka |
Štev. publikacijŠtev. publikacij |
| 1. |
0106 |
Institut "Jožef Stefan" |
Ljubljana |
5051606000 |
90.649 |
Povzetek
Raziskave, ki jih predlagamo v okviru pograma, izhajajo iz naših zadnjih spoznanj na področju študij interakcij ionov in plazme z trdno snovjo. Vsebina obstoječih raziskav je podrobno opisana v 6 tekočih projektih, katerih nosilci so sodelavci na raziskovalnem programu (tabela 2.3) in je delno pogojena z dvostranskimi sodelovanji s tujimi institucijami. Tudi vsebina predlaganega programa ostaja v tem okviru in je usmerjena na študij nekaterih osnovnih procesov interakcije ionov in plazme z trdno snovjo. Na osnovi izledkov raziskav bodo razviti novi detektorji ionizirajočega sevanja, ki bodo uporabljeni za razumevanje nekaterih osnovnih procesov v naravi. Izsledke raziskave bo možno uporabiti tudi pri razvoju novih tehnologij obdelave materialov z ioni in s plazmo. Na področju interakcije ionov s snovjo bomo: (i) študirali fragmentacijske reakcije lahkih (12C, 16O, 19F in 20Ne) visoko energijskih ionov (50-200 MeV/n). S pomočjo eksperimentov bomo določili: parcialne in totalne preseke za fragmentacijo ionov (ali atomov kovinskih tarč), linearni prenos energije vzdolž poti iona, dosege primarnih ionov in fragmentov in globinsko porazdelitev doz. Rezultate meritev bomo primerjali z rezultati teoretičnih modelov; (ii) raziskali možnosti za selektivno zaznavo v dielektrični snovi jedkanih sledi nabitih delcev ene vrste v množici sledi delcev drugih vrst oziroma energij; (iii) določili obliko in obseg amorfnih struktur, ki nastanejo v polprevodnikih pri ionski implantaciji ali pri obsevanju s hitrimi nevtroni. Z elektroni bomo vzbujali rekristalizacijo amorfnih con v ionsko implantiranih polvodnikih in natančneje določili mehanizem tega procesa. Obsevanja z nevtroni pa so namenjena preučevanju vpliva sprememb v mikrostrukturi na električne karakteristike polprevodniških detektorjev; (iv) pričeli z obratovanjem ultravakuumskega sistema za nanašanje tankih plasti z metodo curkov ioniziranih skupkov kovinskih atomov. Posebno pozornost bomo posvetili študiju lastnosti električnih kontaktov na Schottkijevih diodah izdelanih po tej metodi. Znaten del zgoraj omenjenih raziskav bo podprt z metodami in teoretičnimi rezultati raziskave molekularne dinamike v kristalih. Na področju interakcije plazme s površinami materialov bomo: (i) študirali formiranje potenciala in drugih lastnosti mejne plazme, ki je sestavljena iz več vrst delcev ter dinamiko ionizacijske razelektritve ob pozitivni elektrodi; (ii) razširili raziskave s študijem šibko ionizirane kolizijske mejne plazme, to je plazme, v kateri igrajo pomembno vlogo tudi trki med posameznimi delci. Teoretične raziskave bomo podprli s poskusi v domači napravi z magnetizirano plazmo in v nekaterih plazemskih napravah v laboratorijih v tujini ter z računalniško simulacijo raziskovanih pojavov. Pri tem bomo uporabili dvodimenzionalno delčno kodo, ki vključuje tudi trke med delci. Detektorji sevanja bodo uporabljeni pri razvoju nove selektivne radiografije, študiju skupinske (cluster) radioaktivnosti, nevtronski dozimetriji in dozimetriji nabitih delcev. Preučevali in optimizirali bomo detektorske lastnosti slikovnih plošč in razvijali nove metode njihove uporabe v radiografiji z nevtroni in dozimetriji vseh vrst sevanj. adiološki zaščiti
Pomen za razvoj znanosti
Fragmentacijske reakcije so teoretično in eksperimentalno študirali vrsto let. Kljub temu pa obstaja neujemanje med eksperimenti in teorijo; manjkajo pa tudi pomembni eksperimentalni rezultati - posebej za lahke ione z energijo pod 100 Mev/n. Na tem področju obstaja potreba po bazi podatkov s preseki, iz katere bi lahko določili fragmentacijske lastnosti materialov, ki ščitijo astronavte pred kozmičnim sevanjem. Pri obsevanju rakavih obolenj je pomembno poznavanje fragmentacijskih presekov za določanje doze, ki jo dobi tkivo za tumorjem. Na področju sevalnih poškodb je razmeroma dobro poznana prva faza interakcije iona s kristalno strukturo, mehanizem ustavljanja in tvorbe točkastih ter kopmleksnih defektov. V precejšnji meri pa je nepoznana povezava med mikroskopsko in makroskopsko sliko oziroma procesi razvoja in difuzije primarnih defektov. Projekt bo prispeval k boljšemu poznavanju mehanizmov amorfizacije in rekristalizacije v polprevodnikih. Na področju fizike polprevodniških elementov je podrobno razumevanje nastanka potencialne bariere na stiku kovina/polprevodnik še nepopolno. Rezultati bodo pomembno prispevali k razjasnitvi te problematike. Med množico problemov, ki jih v tem trenutku raziskujejo v svetu na področju interakcije plazme s površinami, posvečajo posebno pozornost raziskavam pojavov v mejni plazmi. Pri študiju formiranja potencijala v plazmi z več vrstami nabitih delcev in študiju dinamike anodne razelektritve je moč pričakovati pomembne temeljne prispevke.
Pomen za razvoj Slovenije
S sodelovanjem pri predlaganih raziskavah se bodo izobraževali mladi raziskovalci na področju fizike, jedrske tehnike in materialov za kasnejše raziskovalno delo na inštitutih in v industriji ter za pedagoško delo na slovenskih univerzah. Aktivnosti raziskovalnega programa podpirajo bodoči Center za sodelovanje z Mednarodno agencijo za atomsko energijo, ki ga tvorijo naslednje enote Instituta "Jožef Stefan": Reaktorski infrastrukturni cener, Center za mikroanalitiko z pospeševalnikom, Laboratorij za znanost okolja z radiokemijo in Izobraževalni center za jedrsko tehnologijo. Raziskovalni program nas tudi usposablja za delo na problematiki Jedrske elektrarne Krško in Agencije za radioaktivne odpadke. Pri tem imamo v mislih razvoj novih polprevodniških dozimetrov in dozimetrov, ki temeljijo na detektorjih jedrskih sledi in njihovo uporabo za meritve sevanja v okolici jedrskih objektov. Rezultati raziskav na področju selektivne radiografije in uvajanje slikovnih plošč bodo neposredno uporabni na področju določanja porazdelitve bora v zvezi z projektom razvoja terapije za zdravljenje raka z zajetjem nevtronov v boru. Nove preiskovalne metode bodo našle mesto tudi pri neporušnih preiskavah ter pri ohranjaju kulturne dediščine (arheologija, določanje avtentičnosti slik,gradbeništvo). Razumevanje pojavov v plazmi ob površinah materialov in procesov pri interakciji ionov s snovjo ter transformacije latentne v jedkano sled iona je pomembno za različne tehnološke aplikacije: nanašanje plasti različnih materialov, jedkanje, izboljševanje kvalitete površin materialov, razvoj novih materialov in mikrotehnologij. Program omogoča sodelovanje z raziskovalnimi skupinami iz Urbane (ZDA); Dubne, Moskve, St. Petersbourga (Rusija); Orsaya, Grenoblea (Francija); Chibe (Japonska); Innsbrucka (Avstrija) Iasija (Romunija); Milana (Italija); Skopja (Makedonija); Waterlooja (Kanada) in Stockholma (Švedska) in s tem vpetost Slovenije v razvoj znanosti in tehnologije v svetu.
Najpomembnejši znanstveni rezultati
Zaključno poročilo
Najpomembnejši družbeno–ekonomsko in kulturno relevantni rezultati
Zaključno poročilo
