Mikroanaliza i

Mikroanaliza i

modyfikacja materia

modyfikacja materia

ł

ł

ó

ó

w

w

Zak

Zak

ł

ł

ad Reakcji J

ad Reakcji J

ą

ą

drowych P

drowych P

-

-

I

I

Zak

Zak

ł

ł

ad Modyfikacji Materia

ad Modyfikacji Materia

ł

ł

ó

ó

w P

w P

-

-

IX

IX

I. Mikroanaliza

I. Mikroanaliza

Zak

Zak

ł

ł

ad Reakcji J

ad Reakcji J

ą

ą

drowych P

drowych P

-

-

I

I

Pracownia Mikroanalizy J

Pracownia Mikroanalizy J

ą

ą

drowej

drowej

Prof. dr hab. Andrzej

Prof. dr hab. Andrzej

Turos

Turos

Dr Lech

Dr Lech

Nowicki

Nowicki

Dr Anna

Dr Anna

Stonert

Stonert

Mgr Renata

Mgr Renata

Ratajczak

Ratajczak

Mgr Karolina

Mgr Karolina

P

P

ą

ą

gowska

gowska

In

In

ż

ż

. Gra

. Gra

ż

ż

yna

yna

Kelasz

Kelasz

Msc

Msc

Shaaban

Shaaban

Abd

Abd

El

El

Aal

Aal

Aparatura

Aparatura

• Akcelerator elektrostatyczny „Lech” typu Van de

Graaffa 3 MV, z wiązką

4

He

+

, H

+

, o energii 1-2 MeV

oraz 3-osiowy goniometr próżniowy

• Akcelerator służący pierwotnie fizyce jądrowej został

zaadaptowany do badań materiałowych dla metod
RBS/kanałowania, NRA i PIXE

Akcelerator elektrostatyczny „Lech”

Tematyka

Tematyka

• Mikroanaliza jądrowa materiałów przy wykorzystaniu metod:

- RBS/kanałowania
- NRA (Nuclear Reaction Analysis)

• Badania profili rozkładów pierwiastków w warstwie

przypowierzchniowej materiałów

• Badania jakości krystalograficznej monokryształów i

heterostruktur oraz rozkładów defektów

• Badania strukturalne monokryształów i heterostruktur przy

użyciu kanałowania jonów

• Badania krystalochemii strukturalnych pochodnych UO

2

• Modyfikacja polimerów za pomocą wiązki jonów

Modyfikacja polimer

Modyfikacja polimer

ó

ó

w za

w za

pomoc

pomoc

ą

ą

wi

wi

ą

ą

zek jonowych

zek jonowych

UHMWPE

Steel

U

ltra

H

igh

M

olecular

W

eight

P

oly

E

thylene

Number of H atoms released from the 100 nm depth interval
located at the given depth for UHMWPE samples bombarded
with three different doses of 130 keV He ions (left hand
scale). For comparison LET (electronic stopping power) and
density of displaced atoms (damage) as calculated using the
SRIM code are also shown

Depth distributions of oxygen for 2 bombardment fluences
measured after first exposal to the air, and after storage in
the air at RT for 6 months and 2 years

Nanohardness

Nanohardness

0.01

1

10

100

tw

ardo

ść

[GPa]

0.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

1.2

1.4

1.6

dawka x 10

14

jonów He / cm

2

0.01

1

10

100

1000

LDPE

UHMWPE

Siła nacisku = 300

µN

Siła nacisku = 1000

µN

Fluence [10

14

at/cm

2

]

Hardness

Load = 300

µN

Load = 1000

µN

Microhardness of LDPE and UHMWPE as a function of

He-ion bombardment fluence

Obszary zastosowa

Obszary zastosowa

ń

ń

Badania ukierunkowane są na zastosowania w:
9

technologii materiałów półprzewodnikowych dla
elektroniki (lasery, diody)

9

technologii ceramik

9

technologii stali (stale azotowane)

9

energetyce jądrowej (badanie wypalonego paliwa
jądrowego)

9

naukach biomedycznych (badanie polimerów –
sztuczne stawy)

9

archeologii (zabytki staroegipskie i starokoptyjskie)

Osi

Osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia

cia

W latach 2000

W latach 2000

-

-

2006 powsta

2006 powsta

ł

ł

o ponad 100 publikacji.

o ponad 100 publikacji.

W roku 2001 obroniono rozpraw

W roku 2001 obroniono rozpraw

ę

ę

doktorsk

doktorsk

ą

ą

.

.

Nagroda Instytutu IPJ za wybitne osi

Nagroda Instytutu IPJ za wybitne osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia w roku

cia w roku

2006 dla

2006 dla

dr

dr

Lecha

Lecha

Nowickiego

Nowickiego

za prace na temat

za prace na temat

struktury tlenku uranu.

struktury tlenku uranu.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

praca

praca

zagraniczna

zagraniczna

„

„

Institute of Ion Beam Physics and Material

Institute of Ion Beam Physics and Material

s

s

Research

Research

,

,

Forschungszentrum

Forschungszentrum

Dresden,

Dresden,

Rossendorf

Rossendorf

,

,

Niemcy

Niemcy

„

„

School of Physics, University of

School of Physics, University of

Hyderabad

Hyderabad

,

,

Indie

Indie

„

„

Centre de

Centre de

Spektrom

Spektrom

é

é

trie

trie

Nucl

Nucl

é

é

aire

aire

et de

et de

Spektrom

Spektrom

é

é

trie

trie

de Masse

de Masse

In2P3

In2P3

–

–

CNRS Orsay

CNRS Orsay

,

,

France

France

„

„

Fayoum

Fayoum

University,

University,

Egipt

Egipt

„

„

Institut f

Institut f

ü

ü

r Festk

r Festk

ö

ö

rperphysik Friedrich Schiller

rperphysik Friedrich Schiller

Universit

Universit

ä

ä

t, Jena,

t, Jena,

Niemcy

Niemcy

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

praca krajowa

praca krajowa

„

„

Instytut Chemii i Techniki J

Instytut Chemii i Techniki J

ą

ą

drowej

drowej

„

„

Instytut Technologii Materia

Instytut Technologii Materia

ł

ł

ó

ó

w Elektronicznych

w Elektronicznych

„

„

Instytut Technologii Elektronowej

Instytut Technologii Elektronowej

„

„

Instytut Wysokich Ci

Instytut Wysokich Ci

ś

ś

nie

nie

ń

ń

Unipress

Unipress

„

„

Wydzia

Wydzia

ł

ł

Fizyki

Fizyki

Uniwersytetu Warszawskiego

Uniwersytetu Warszawskiego

II. Modyfikacja materia

II. Modyfikacja materia

ł

ł

ó

ó

w

w

(Zak

(Zak

ł

ł

ad Modyfikacji Materia

ad Modyfikacji Materia

ł

ł

ó

ó

w P

w P

-

-

IX)

IX)

(przed reorganizacj

(przed reorganizacj

ą

ą

w styczniu 2001

w styczniu 2001

-

-

Zak

Zak

ł

ł

ad

ad

Fizyki i Technologii Detektor

Fizyki i Technologii Detektor

ó

ó

w)

w)

Kierownik: Doc. dr Zbigniew Werner

Kierownik: Doc. dr Zbigniew Werner

Z

Z

-

-

ca kierownika: Dr in

ca kierownika: Dr in

ż

ż

. W

. W

ł

ł

adys

adys

ł

ł

aw Szymczyk

aw Szymczyk

Pracownia Modyfikacji Materia

Pracownia Modyfikacji Materia

ł

ł

ó

ó

w

w

Wi

Wi

ą

ą

zkami Jonowymi

zkami Jonowymi

Doc. dr Zbigniew Werner

Doc. dr Zbigniew Werner

-

-

Kierownik Pracowni

Kierownik Pracowni

Dr hab. Jacek Jagielski

Dr hab. Jacek Jagielski

Dr in

Dr in

ż

ż

. Marek Barlak

. Marek Barlak

Mgr in

Mgr in

ż

ż

. Katarzyna Boche

. Katarzyna Boche

ń

ń

ska

ska

Technolog Jerzy Zag

Technolog Jerzy Zag

ó

ó

rski

rski

II. Modyfikacja materia

II. Modyfikacja materia

ł

ł

ó

ó

w

w

(Zak

(Zak

ł

ł

ad Modyfikacji Materia

ad Modyfikacji Materia

ł

ł

ó

ó

w P

w P

-

-

IX)

IX)

Pracownia Modyfikacji Materia

Pracownia Modyfikacji Materia

ł

ł

ó

ó

w Wi

w Wi

ą

ą

zkami

zkami

Plazmowymi

Plazmowymi

(badania wsp

(badania wsp

ó

ó

lne z Zak

lne z Zak

ł

ł

adem P

adem P

-

-

V)

V)

Prof. dr hab. Jerzy

Prof. dr hab. Jerzy

Piekoszewski

Piekoszewski

–

–

Kierownik Pracowni

Kierownik Pracowni

Dr in

Dr in

ż

ż

. W

. W

ł

ł

adys

adys

ł

ł

aw Szymczyk

aw Szymczyk

St. mistrz Andrzej

St. mistrz Andrzej

Grajda

Grajda

technolog Jerzy Kr

technolog Jerzy Kr

ó

ó

lik

lik

Sekretariat: Mgr in

Sekretariat: Mgr in

ż

ż

. Katarzyna Boche

. Katarzyna Boche

ń

ń

ska

ska

Aparatura

Aparatura

W IPJ zainicjowano unikalne w skali

W IPJ zainicjowano unikalne w skali

ś

ś

wiatowej

wiatowej

wykorzystanie impulsowych generator

wykorzystanie impulsowych generator

ó

ó

w plazmy do

w plazmy do

chwilowego przetapiania i domieszkowania materia

chwilowego przetapiania i domieszkowania materia

ł

ł

ó

ó

w.

w.

Unikalne generatory plazmy typu dzia

Unikalne generatory plazmy typu dzia

ł

ł

pr

pr

ę

ę

towych

towych

-

-

Zak

Zak

ł

ł

ad

ad

P

P

-

-

V:

V:

-

-

energia impulsu 1

energia impulsu 1

-

-

10 J/cm

10 J/cm

2

2

,

,

-

-

czas impulsu rz

czas impulsu rz

ę

ę

du

du

mikrosekund,

mikrosekund,

-

-

plazma gazowa,

plazma gazowa,

-

-

impuls niesie energi

impuls niesie energi

ę

ę

i materia

i materia

ł

ł

osadzany.

osadzany.

Działo prętowe

Aparatura

Aparatura

Implantator

Implantator

p

p

ó

ó

ł

ł

przemys

przemys

ł

ł

owy

owy

do implantacji gaz

do implantacji gaz

ó

ó

w:

w:

-

-

90 keV,

90 keV,

-

-

1

1

mA

mA

pr

pr

ą

ą

du wi

du wi

ą

ą

zki.

zki.

Implantator

Implantator

TITAN do

TITAN do

implantacji metali:

implantacji metali:

-

-

80

80

kV

kV

,

,

-

-

5

5

mA

mA

.

.

Tematyka

Tematyka

Do

Do

ś

ś

wiadczenia nad syntez

wiadczenia nad syntez

ą

ą

warstw nadprzewodz

warstw nadprzewodz

ą

ą

cych

cych

MgB

MgB

2

2

przez implantacj

przez implantacj

ę

ę

Mg

Mg

do B lub B do Mg i

do B lub B do Mg i

przetopienie impulsowe lub

przetopienie impulsowe lub

wygrzanie w piecu.

wygrzanie w piecu.

Uzyskano temperatur

Uzyskano temperatur

ę

ę

przej

przej

ś

ś

cia Tc=33,8 K.

cia Tc=33,8 K.

Przykład wyniku

pomiaru nadprzewodnictwa

Tematyka

Tematyka

Modyfikacja powierzchni materia

Modyfikacja powierzchni materia

ł

ł

ó

ó

w ceramicznych celem

w ceramicznych celem

uzyskania po

uzyskania po

żą

żą

danej adhezji z metalami, w szczeg

danej adhezji z metalami, w szczeg

ó

ó

lno

lno

ś

ś

ci

ci

miedzi z ceramik

miedzi z ceramik

ą

ą

w

w

ę

ę

glow

glow

ą

ą

i w

i w

ę

ę

glikow

glikow

ą

ą

.

.

Badania te stwarzaj

Badania te stwarzaj

ą

ą

perspektywy w

perspektywy w

łą

łą

czenia si

czenia si

ę

ę

do

do

program

program

ó

ó

w zwi

w zwi

ą

ą

zanych z budow

zanych z budow

ą

ą

reaktora termoj

reaktora termoj

ą

ą

drowego

drowego

ITER.

ITER.

Publikacje, w przygotowaniu rozprawa habilitacyjna.

Publikacje, w przygotowaniu rozprawa habilitacyjna.

IBIS

Zmiana zwilżalności powierzchni SiC

Tematyka

Tematyka

Nowy model akumulacji defekt

Nowy model akumulacji defekt

ó

ó

w oparty o za

w oparty o za

ł

ł

o

o

ż

ż

enie

enie

kolejnych przemian strukturalnych wyzwalanych

kolejnych przemian strukturalnych wyzwalanych

niestabilno

niestabilno

ś

ś

ci

ci

ą

ą

struktury materia

struktury materia

ł

ł

u wywo

u wywo

ł

ł

an

an

ą

ą

przez

przez

nagromadzone defekty.

nagromadzone defekty.

Badania polimer

Badania polimer

ó

ó

w do zastosowa

w do zastosowa

ń

ń

biomedycznych i

biomedycznych i

specjalnych

specjalnych

-

-

modyfikacje twardo

modyfikacje twardo

ś

ś

ci, odporno

ci, odporno

ś

ś

ci na

ci na

zu

zu

ż

ż

ycie, wsp

ycie, wsp

ó

ó

ł

ł

czynnika tarcia, zwil

czynnika tarcia, zwil

ż

ż

alno

alno

ś

ś

ci i adhezji.

ci i adhezji.

Badanie mechanizmu przewodnictwa elektrycznego

Badanie mechanizmu przewodnictwa elektrycznego

w szafirze implantowanym jonami metali

w szafirze implantowanym jonami metali

-

-

badania

badania

podstawowe.

podstawowe.

Osi

Osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia

cia

Pierwsze eksperymenty, dotycz

Pierwsze eksperymenty, dotycz

ą

ą

ce formowania z

ce formowania z

łą

łą

cz

cz

fotowoltaicznych p+

fotowoltaicznych p+

-

-

n w krzemie (gaz roboczy BF

n w krzemie (gaz roboczy BF

3

3

–

–

domieszkowanie borem) i n+

domieszkowanie borem) i n+

-

-

p (gaz roboczy

p (gaz roboczy

PF

PF

5

5

–

–

domieszkowanie fosforem) wytworzonych w czasie 1

domieszkowanie fosforem) wytworzonych w czasie 1

µ

µ

s. Sprawno

s. Sprawno

ść

ść

oko

oko

ł

ł

o 13% .

o 13% .

Publikacje, doktorat.

Publikacje, doktorat.

Nast

Nast

ę

ę

pnie obj

pnie obj

ę

ę

to badaniami

to badaniami

metale i ceramiki

metale i ceramiki

…

…

Prezentacja modułu fotowoltaicznego

Osi

Osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia

cia

Odkryto mo

Odkryto mo

ż

ż

liwo

liwo

ść

ść

formowania fazy

formowania fazy

rozszerzonego austenitu FCC w

rozszerzonego austenitu FCC w

ż

ż

elazie i stalach w wyniku dzia

elazie i stalach w wyniku dzia

ł

ł

ania

ania

impuls

impuls

ó

ó

w plazmy azotowej.

w plazmy azotowej.

Obecno

Obecno

ść

ść

tej fazy w stalach

tej fazy w stalach

nierdzewnych powoduje popraw

nierdzewnych powoduje popraw

ę

ę

w

w

ł

ł

a

a

ś

ś

ciwo

ciwo

ś

ś

ci

ci

zu

zu

ż

ż

yciowych

yciowych

bez

bez

pogarszania w

pogarszania w

ł

ł

a

a

ś

ś

ciwo

ciwo

ś

ś

ci

ci

antykorozyjnych.

antykorozyjnych.

Publikacje, doktorat.

Publikacje, doktorat.

Przykład widm Möusbauera

Osi

Osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia

cia

Impulsowe formowanie stop

Impulsowe formowanie stop

ó

ó

w powierzchniowych

w powierzchniowych

-

-

warstwy antykorozyjne dla technologii oczyszczania spalin

warstwy antykorozyjne dla technologii oczyszczania spalin

przez wi

przez wi

ą

ą

zk

zk

ę

ę

elektronow

elektronow

ą

ą

(usuwanie

(usuwanie

NO

NO

x

x

i SO

i SO

2

2

).

).

Po modyfikacji powierzchni folii Ti impulsami plazmy Pd lub

Po modyfikacji powierzchni folii Ti impulsami plazmy Pd lub

po impulsowym wtopieniu naniesionych warstw Pd, skali

po impulsowym wtopieniu naniesionych warstw Pd, skali

laboratoryjnej uzyskano 100

laboratoryjnej uzyskano 100

-

-

krotne podwy

krotne podwy

ż

ż

szenie

szenie

odporno

odporno

ś

ś

ci na dzia

ci na dzia

ł

ł

anie kwasu siarkowego.

anie kwasu siarkowego.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

praca z

praca z

The

The

University

University

of

of

Manchester: projekt

Manchester: projekt

Copernicus

Copernicus

i 2 doktoraty w Anglii.

i 2 doktoraty w Anglii.

Osi

Osi

ą

ą

gni

gni

ę

ę

cia

cia

Implantowane warstwy podwy

Implantowane warstwy podwy

ż

ż

szaj

szaj

ą

ą

ce odporno

ce odporno

ść

ść

na

na

zu

zu

ż

ż

ycie w narz

ycie w narz

ę

ę

dziach i cz

dziach i cz

ęś

ęś

ciach maszyn.

ciach maszyn.

Cz

Cz

ęś

ęś

ciowe wdro

ciowe wdro

ż

ż

enie w

enie w

NSK

NSK

-

-

Kielce

Kielce

.

.

Publikacje, doktorat.

Publikacje, doktorat.

Przykład implantowanych

noży kształtowych

Perspektywy

Perspektywy

Fizyka i in

Fizyka i in

ż

ż

ynieria materia

ynieria materia

ł

ł

owa nale

owa nale

żą

żą

do najszybciej

do najszybciej

rozwijaj

rozwijaj

ą

ą

cych si

cych si

ę

ę

dziedzin nauki w ci

dziedzin nauki w ci

ą

ą

gu ostatnich 25 lat.

gu ostatnich 25 lat.

Wynika to z potrzeb wynikaj

Wynika to z potrzeb wynikaj

ą

ą

cych z:

cych z:

-

-

ochrony

ochrony

ś

ś

rodowiska naturalnego,

rodowiska naturalnego,

-

-

poszanowania energii i oszcz

poszanowania energii i oszcz

ę

ę

dno

dno

ś

ś

ci zasob

ci zasob

ó

ó

w

w

naturalnych,

naturalnych,

-

-

obni

obni

ż

ż

ania koszt

ania koszt

ó

ó

w wytwarzania,

w wytwarzania,

-

-

poprawy jako

poprawy jako

ś

ś

ci wyrob

ci wyrob

ó

ó

w przemys

w przemys

ł

ł

owych.

owych.

Perspektywy

Perspektywy

W Zak

W Zak

ł

ł

adzie P

adzie P

-

-

IX przewiduje si

IX przewiduje si

ę

ę

prowadzenie prac

prowadzenie prac

zwi

zwi

ą

ą

zanych z:

zanych z:

-

-

nanoszeniem nadprzewodz

nanoszeniem nadprzewodz

ą

ą

cych

cych

ś

ś

cie

cie

ż

ż

ek metod

ek metod

ą

ą

FIB

FIB

(

(

Focused

Focused

Ion

Ion

Beam

Beam

),

),

-

-

syntez

syntez

ą

ą

stop

stop

ó

ó

w nadprzewodz

w nadprzewodz

ą

ą

cych,

cych,

-

-

perspektywicznymi materia

perspektywicznymi materia

ł

ł

ami dla

ami dla

ITER

ITER

’

’

a

a

-

-

kompozyty

kompozyty

cermika

cermika

-

-

metal

metal

,

,

-

-

perspektywicznymi materia

perspektywicznymi materia

ł

ł

ami dla

ami dla

FEL

FEL

’

’

a

a

(

(

Free

Free

Electron

Electron

Laser

Laser

)

)

-

-

implantowane fotokatody.

implantowane fotokatody.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

praca zagraniczna

praca zagraniczna

INSTITUTE OF ION BEAM PHYSICS AND MATERIALS

INSTITUTE OF ION BEAM PHYSICS AND MATERIALS

RESEARCH,

RESEARCH,

Forschungszentrum

Forschungszentrum

Dresden

Dresden

,

,

Rossendorf

Rossendorf

(FZR)

(FZR)

Niemcy:

Niemcy:

-

-

implantacja jon

implantacja jon

ó

ó

w z separacj

w z separacj

ą

ą

mas,

mas,

-

-

badania profili implantowanych metod

badania profili implantowanych metod

ą

ą

RBS (Rutherford

RBS (Rutherford

Backscattering

Backscattering

).

).

THE UNIVERSITY OF MANCHESTER,

THE UNIVERSITY OF MANCHESTER,

Corrosion

Corrosion

and

and

Protection

Protection

Centre

Centre

,

,

School

School

of

of

Materiale, Manchester, Anglia:

Materiale, Manchester, Anglia:

-

-

badania korozyjne,

badania korozyjne,

-

-

laserowe przetapianie impulsowe.

laserowe przetapianie impulsowe.

Centre de

Centre de

Spektrom

Spektrom

é

é

trie

trie

Nucl

Nucl

é

é

aire

aire

et de

et de

Spektrom

Spektrom

é

é

trie

trie

de

de

Masse In2P3

Masse In2P3

–

–

CNRS

CNRS

Orsay

Orsay

, France

, France

:

:

-

-

badania RBS.

badania RBS.

Wsp

Wsp

ó

ó

ł

ł

praca krajowa

praca krajowa

Instytut Chemii i Technik J

Instytut Chemii i Technik J

ą

ą

drowej

drowej

Instytut Technologii Materia

Instytut Technologii Materia

ł

ł

ó

ó

w Elektronicznych

w Elektronicznych

Wydzia

Wydzia

ł

ł

In

In

ż

ż

ynierii Materia

ynierii Materia

ł

ł

owej Politechniki Warszawskiej

owej Politechniki Warszawskiej

Instytut Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk

Instytut Fizyki Molekularnej Polskiej Akademii Nauk

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

Instytut Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk

Pozastatutowe

Pozastatutowe

ś

ś

rodki finansowe

rodki finansowe

Aktualnie:

Aktualnie:

2 projekty

2 projekty

MNiSW

MNiSW

1 grant AIM (UE)

1 grant AIM (UE)

1 dofinansowanie programu wsp

1 dofinansowanie programu wsp

ó

ó

ł

ł

pracy mi

pracy mi

ę

ę

dzynarodowej

dzynarodowej

1 wniosek na projekt badawczy zg

1 wniosek na projekt badawczy zg

ł

ł

oszony do ostatniego

oszony do ostatniego

konkursu

konkursu

MNiSW

MNiSW

W okresie 2000

W okresie 2000

-

-

2006 Zak

2006 Zak

ł

ł

ad opublikowa

ad opublikowa

ł

ł

łą

łą

cznie

cznie

92 publikacje.

92 publikacje.

Dzi

Dzi

ę

ę

kuj

kuj

ę

ę

za uwag

za uwag

ę

ę

…

…