Jaderné analytické metody - NJSF024

• Anglický název: Radioanalytical Methods
• Zajišťuje: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Fakulta: Matematicko-fyzikální fakulta
• Platnost: od 2018
• Semestr: zimní
• E-Kredity: 3
• Rozsah, examinace: zimní s.:2/0, Zk [HT]
• Počet míst: neomezen
• Minimální obsazenost: neomezen
• 4EU+: ne
• Virtuální mobilita / počet míst pro virtuální mobilitu: ne
• Stav předmětu: vyučován
• Jazyk výuky: čeština, angličtina
• Způsob výuky: prezenční
• Garant: doc. RNDr. Anna Macková, Ph.D.
• Kategorizace předmětu: Fyzika > Jaderná a subjaderná fyzika

Anotace

čeština

Přednáška podává elementární přehled o využití jaderných a jaderně- atomových procesů a metod experimentální jaderné fyziky pro analýzu složení a struktury látek v interdisciplinárním výzkumu.

Poslední úprava: ()

angličtina

The lectures give an introductory overview of the processes and methods of nuclear and atomic physics used for the analysis of composition and structure of materials in an interdisciplinary research.

Poslední úprava: T_UCJF (21.05.2001)

Podmínky zakončení předmětu

Složení ústní zkoušky.

Poslední úprava: Krtička Milan, doc. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Literatura

čeština

1. Tirira J., Serruys Y., Trocellier P.: Forward recoil spectrometry, Plenum Press, New York 1996.

Feldman L.C., Mayer J.W.: Fundamentals of surface and thin film analysis, North-Holland, New York 1986.

2. Tesmer J. R., Nastasi M.: Handbook of modern ion beam materials analysis, Materials research society, Pittsburgh 1995.

3. Frank L., Král J.: Metody analýzy povrchů; iontové, sondové a speciální metody, Academia, Praha 2002.

4. A. Mackova, A. Pratt, Handbook of Spectroscopy: Second, Enlarged Edition,2-4 (2014)741-778, Ion/Neutral Probe Techniques

(Book Chapter)

5. C. Jeynes, M.J. Bailey, N.J. Bright, M.E. Christopher, G.W. Grime, B.N. Jones, V.V. Palitsin, R.P. Webb, ‘‘Total IBA’’ – Where are we?, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 271 (2012) 107–118,

6. A. Zucchiatti, A. Redondo-Cubero, Ion beam analysis: New trends and challenges, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 331 (2014) 48–54

7. C. Jeynes, N. P. Barradas, and E. Szilágyi, Accurate Determination of Quantity of Material in Thin Films by Rutherford Backscattering Spectrometry, Anal. Chem., 2012, 84 (14), pp 6061–6069

8. Kim Man Yu, Ion Beam Analysis in Materials Science, Lawrence Berkeley National Laboratory

https://drive.google.com/file/d/0B2JUoXR-XKz6OWNhZWRjNGYtNTFmNC00YzFiLTkzYjItNjMzOGI2MTlhNmVk/view

Poslední úprava: Macková Anna, doc. RNDr., Ph.D. (21.01.2019)

Požadavky ke zkoušce

Požadavky ke zkoušce odpovídají sylabu předmětu v rozsahu prezentovaném na přednášce.

Poslední úprava: Krtička Milan, doc. Mgr., Ph.D. (10.06.2019)

Sylabus

čeština

Přednáška je zaměřena na fyzikální popis hlavních procesů probíhající při interakci nabitých a neutrálních částic s pevnou látkou, kdy dochází k řadě elastických a inelastických procesů, kterých se účastní dopadající částice a atomy terčového materiálu.

Dále budou součástí přednášky jaderné analytické metody využívající neutronů pro prvkovou analýzu tj. neutronová aktivační analýza (NAA) a hloubkové profilování neutronovými svazky (NDP) na základě jaderných reakcí s lehkými jádry zkoumaného materiálu. Součástí přednášky je základní popis těchto jevů, jejich fyzikálních principů a dále použití těchto procesů pro kvalitativní a kvantitavní prvkovou analýzu materiálů. V přednášce jsou akcentovány principy a aplikace iontových analytických metod, které se používají pro studium vlastností povrchů a rozhraní pevných látek. A přímo diskutovány význačné aplikace těchto principů v metodách využívajících pro analýzu pevných látek iontové svazky v elastických procesech s terčovými jádry (RBS – Rutherfordův zpětný rozptyl, ERDA – Analýza dopředně vyražených iontů, RBS-channeling) a v inelastických procesech s atomovým obalem terčových atomů případně jaderných reakcích (PIXE – protony buzená retgenovská fluorescence, NRA – analýza pomocí jaderných reakcí). V závěru přednášky je presentován přehled metod, jejich použití a srovnání analytických možností, které poskytují (citlivost, hloubkové a plošné rozlišení, nejnižší detekovatelná dávka, informační hloubka atd.)

Bloky –týdny v semestru

1. Elastické a inelastické procesy probíhající po dopadu nabitých částic na pevnou látku

2. Zdroje nabitých částic pro jaderné analýzy

3. Základní principy spektroskopie iontů, rtg. a gama záření

4. Základy jaderných analytických iontových metod – RBS, ERDA, kvantitavní a kvalitativní analýza

5. Základy jaderných analytických iontových metod – PIXE PIGE, NRA, kvantitavní a kvalitativní analýza

6. Metoda iontového kanálování v krystalických materiálech

7. Iontová mikrosonda a prvkové laterální mapování

8. Aplikace iontových analytických metod na různé typy materiálů – citlivost, prvkové profilování, detekční limity

9. Elastické a inelastické procesy probíhající po dopadu neutronů na pevnou látku

10. Zdroje neutronů – jaderné reaktory a základní instrumentace neutronové difrakce a NAA

11. Základní principy spektroskopie neutronů

12. NDP, NAA – jaderné metody a jejich kvalitativní a kvantitavní možnosti

13. Praktická cvičení v laboratoři Tandetronu ÚJF AV ČR, v. v. i.

Praktické prokázání znalostí provedením měření a vypracováním protokolu/prezentace na vybrané problematice z okruhu přednášek.

Poslední úprava: Macková Anna, doc. RNDr., Ph.D. (16.01.2019)

angličtina

The lecture is focused on the physical description of the main processes taking place in the interaction of charged and neutral particles with the solid, where there are a series of elastic and inelastic processes involving the incident particles and the atoms of the target material.

In addition, a neutron nuclear analytical method for elemental analysis, it means neutron activation analysis (NAA) and neutron depth profiling (NDP), will be part of lectures based on nuclear reactions with light nuclei of the studied material. Part of the lecture is a basic description of these phenomena, their physical principles and the use of these processes for qualitative and quantitative elemental analysis of materials. In the frame of the lecture main physical principles and applications of ion analytical methods will be described, which are used for the study of surface properties and solids interface. Ion beam analytical techniques and neutron beam techniques will be directly discussed in connection to significant applications in material science and technology. Ion elastic processes with target nuclei (RBS - Rutherford back scattering, ERDA - RBS-channeling) will be presented as well as inelastic processes with electrons of target atoms or nuclear reactions (PIXE - proton-induced retgenic fluorescence, NRA - analysis by nuclear reactions). At the end of the lecture is presented an overview of methods, their use and comparison of analytical possibilities they provide (sensitivity, depth and area resolution, lowest detectable concentration etc.)

Blocks-weeks in semester

1. Elastic and inelastic processes occurring after impact of charged particles on solids

2. Sources of charged particles for nuclear analysis

3. Basic principles of ion spectroscopy, X-ray. and gamma spectroscopy

4. Fundamentals of ion beam analytical methods - RBS, ERDA, quantitative and qualitative analysis

5. Fundamentals of Nuclear Analytical Ion Methods - PIXE PIGE, NRA, Quantitative and Qualitative Analysis

6. Method of ion channeling in crystalline materials

7. Ion microprobe and elemental lateral mapping

8. Application of ion beam analytical methods on different types of materials - sensitivity, element profiling, detection limits

9. Elastic and inelastic processes occurring after the neutrons impact on the solid

10. Neutron sources - nuclear reactors and instrumentation of neutron diffraction and NAA

11. Basic principles of neutron spectroscopy

12. NDP, NAA - nuclear methods and their qualitative and quantitative possibilities

13. Practical exercises at the Tandetron Laboratory, ÚJF AV ČR, v. I.

Practical demonstration of knowledge by performing measurements and elaboration of a protocol / presentation on selected topics from the lecture circle.

Poslední úprava: Macková Anna, doc. RNDr., Ph.D. (16.01.2019)