Farklı iyon demeti karışımıyla hedefleri bombalayacak şekilde iyon kaynağını geliştirerek bu iyonların hedeflerin çekirdek ve atomlarıyla etkileşmelerinin incelenmesi
Küçük Resim Yok
Tarih
2002
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/closedAccess
Özet
IV ÖZET İki Farklı İyon Demeti Karışımıyla Hedefleri Bombalayacak Şekilde İyon Kaynağını Geliştirerek Bu İyonların Hedeflerin Çekirdek Ve Atomlarıyla Etkileşmelerinin İncelenmesi TEK, Zekai Doktora Tezi, Fen Fakültesi Fizik Bölümü Birinci Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Saim SELVİ İkinci Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Ahmet ÖZTARHAN 2002, 149 sayfa MEWA-5 iyon implantasyon sistemi ile sadece metal iyonları üretilebilmektedir. Metal iyon demeti ile birlikte gaz iyon demeti de oluşturacak şekilde iyon kaynağı sistemi geliştirilmiştir. Bu iyonlar boşalma bölgesinde gaz basıncının artırılması ve bu bölgeye manyetik bobin yerleştirilmesiyle elde edilmiştir. Geliştirilen sistemde boşalma bölgesinde metal ve gaz karışımı kullanılarak metal+gaz iyon demetleri elde edilmiştir. Böylece iyon kaynağı tarafından üretilen iyonların yük durumu uygulanan potansiyellerde bir artırma yapılmadan, yani iyon üretecin boyutu ve elektrik gücünde tasarruf sağlayarak, iyon demetlerinin şiddeti ve akımı.artırılmıştır. Burada 1ST, N2++ Tf,Ti2+ ve ayrıca N*, N2++ Zr+, Zr2* iyon demetleri elde edilmiştir. Manyetik alan uygulanmasıyla ve manyetik alan uygulanmamasıyla bu iyonların puls uzunluğu, iyon akımı ve iyon akım yoğunluğundaki değişme, hızlandırma voltajı ve iyon akımı frekansındaki değişmeye göre İncelenmiştir. Yüksek dozdaki iyonlarla hedefin bombalanması süresince hedef içerisine giren iyonların iyon konsantrasyonu kademeli olarak artmaktadır. Yüksek iyon akışıyla hedeflerin bombalanmasında Firsov Lindhard-Schrafft ve ZBL'nin enerji ayırma gücü bağıntıları iyileştirilmiştir. Yüksek -doz rejiminde implantasyon devam ettikçe hedefin, ilk değerinden daha fazla olmak üzere, nükleer ve elektronikdurdurma gücünde sürekli bir artış olduğu, iyileştirilmiş ZBL modeli ' ile doğrulanmıştır. 130 keV lik Ixl017-4xl017 iyon/cm2 dozları arasında Zr iyonlarıyla 316L ve Be hedefleri bombalanmıştır. Deneysel ve teorik toplam durdurma gücü değerleri karşılaştırıldığında, bu değerler arasındaki farkın %6 civarında olduğu gösterilmiştir. Parlatılmış 316L, numunenin yapısal ve mekanik özellikleri üzerine iyonların etkisini araştırmak için, Ti+N, Zr ve N iyonlarıyla bombalanmıştır. Ölçümler; N implantasyonundan sonra sürtünme katsayısında yaklaşık 1.66 civarında azalma, sertlik değerinde 5.6 kat artış ve aşınmada yaklaşık 1/8 azalma, Zr implantasyonundan sonra sürtünme katsayısında yaklaşık 1.35 civarında azalma, sertlik değerinde 4.4 kat artış ve aşınmada yaklaşık 1/8 azalma, Ti+N implantasyonundan sonra sürtünme katsayısında yaklaşık 1.52 civarında azalma, sertlik değerinde 7 kat artış ve aşınmada yaklaşık 1/10 azalma olduğunu göstermiştir. İyonların enerji kaybı ve derinliğe göre konsantrasyonlarının dağılımları deneysel olarak Rutherford geri saçılma spektrometresiyle (RBS) ve teorik olarak TRIM bilgisayar programı ile çalışılmıştır. Parlatılmış Ti halita, numunenin yapısal ve mekanik özellikleri üzerine iyonların etkisini araştırmak için, Ti+N ve W iyonlarıyla bombalanmıştır. Ölçümler; W implantasyonundan sonra sürtünme katsayısında yaklaşık 1.06 civarında azalma, sertlik değerinde 2.8 kat artış ve aşınmada yaklaşık 1/13 azalma, Ti+N implantasyonundan sonra sürtünme katsayısında yaklaşık 1.25 civarında azalma, sertlik değerinde 5.9 kat artış ve aşınmada yaklaşık 1/14 azalma olduğunu göstermiştir. İyonların enerji kaybı ve derinlik dağılımları deneysel olarak RBS ve teorik olarak TRIM ile çalışılmıştır. Anahtar sözcükler: İyon implantasyonu, durdurma gücü, iyon kaynağı, yüzey iyileştirmeleri
VI ABSTRACT THE MODIFICATION OF ION SOURCE TO MAKING BOMBARDMENT OF TARGET USING TWO DIFFERENT ION BEAM MIXING AND THE WVESTIGATTON^OF THE INTERACTION BETWEEN THESE IONS AND TARGET'S ATOMS AND NUCLEONS TEK, Zekai Ph. D. In Physics First Supervisor: Prof. Dr. Saim SELVİ Second Supervisor: Prof. Dr. Ahmet ÖZTARHAN 2002, 150 sayfa MEWA-5 ion implantation system generates only metal ion beams. The ion source system was modified so that mixed metal and gas ion beams can be generated through adding magnetic coil and increasing the gas pressure in the discharge region. The modified system was used to produce the mixed metal-gas ions in the discharge region. Hence the charge state and current of ions produced by the ion source was grown without increasing the implanter operating voltage, so that it has been provided an important saving in cost and size of the implanter. Here N\ N2++ Ti+,Ti2+ and N*, N2++ Zr+, Zr2"1" ion beams was produced. These ions puis length, ion current and ion current density was investigated using magnetic field and without magnetic field according to the changing accelerator voltage and ion current frequency. During the ion implantation process in high dose regime, the ion concentration into substrade gradually increase in the implanted volume. A modification in Firsov and Lindhard-Schrafft and ZBL model is proposed for the energy-loss rate of high ion flux on account of that. It is verified through the modified form of the ZBL model that there are a continual increases in the nuclear and electronic stopping power of the substrate significantly and the increases in the formers are more than that in the latters as long as the ion implantation is continuingVII in high dose regime. The comparisons of the theoretical and the experimental total sopping powers of the implanted Be and 3 16L target with Zr ions to a dose of 1x1017- 4x1017 ions/cm2 at 130 keV, respectively, have shown that the differences between them are about by %6 which are less than the differences in which the results of the unmodified ZBL model. The polished 3 16L has been implanted with Ti+N, Zr and N ions to investigate the influence of the ions on its structural and mechanical effect. Measurements show that after N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.66, the hardness value increases 5.6 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/8 times, after Zr implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.35, the hardness value increases 4.4 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/8 times, after Ti+N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.52, the hardness value increases 7 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/10 times. The energy loss along ion trajectories and its range distributions in the target have been studied experimentally by RBS and theoretically by TRIM. The polished Ti alloy has been implanted with Ti+N and W ions to investigate the influence of the ions on its structural and mechanical effect. Measurements show that after W implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.06, the hardness value increases 2.8 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/13 times, after Ti+N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.25, the hardness value increases 5.8 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/14 times. The energy loss along ion trajectories and its range distributions in the target have been studied experimentally by RBS and theoretically by TRIM. Key words: Ion implantation, stopping power, ion source, surface modification.
VI ABSTRACT THE MODIFICATION OF ION SOURCE TO MAKING BOMBARDMENT OF TARGET USING TWO DIFFERENT ION BEAM MIXING AND THE WVESTIGATTON^OF THE INTERACTION BETWEEN THESE IONS AND TARGET'S ATOMS AND NUCLEONS TEK, Zekai Ph. D. In Physics First Supervisor: Prof. Dr. Saim SELVİ Second Supervisor: Prof. Dr. Ahmet ÖZTARHAN 2002, 150 sayfa MEWA-5 ion implantation system generates only metal ion beams. The ion source system was modified so that mixed metal and gas ion beams can be generated through adding magnetic coil and increasing the gas pressure in the discharge region. The modified system was used to produce the mixed metal-gas ions in the discharge region. Hence the charge state and current of ions produced by the ion source was grown without increasing the implanter operating voltage, so that it has been provided an important saving in cost and size of the implanter. Here N\ N2++ Ti+,Ti2+ and N*, N2++ Zr+, Zr2"1" ion beams was produced. These ions puis length, ion current and ion current density was investigated using magnetic field and without magnetic field according to the changing accelerator voltage and ion current frequency. During the ion implantation process in high dose regime, the ion concentration into substrade gradually increase in the implanted volume. A modification in Firsov and Lindhard-Schrafft and ZBL model is proposed for the energy-loss rate of high ion flux on account of that. It is verified through the modified form of the ZBL model that there are a continual increases in the nuclear and electronic stopping power of the substrate significantly and the increases in the formers are more than that in the latters as long as the ion implantation is continuingVII in high dose regime. The comparisons of the theoretical and the experimental total sopping powers of the implanted Be and 3 16L target with Zr ions to a dose of 1x1017- 4x1017 ions/cm2 at 130 keV, respectively, have shown that the differences between them are about by %6 which are less than the differences in which the results of the unmodified ZBL model. The polished 3 16L has been implanted with Ti+N, Zr and N ions to investigate the influence of the ions on its structural and mechanical effect. Measurements show that after N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.66, the hardness value increases 5.6 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/8 times, after Zr implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.35, the hardness value increases 4.4 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/8 times, after Ti+N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.52, the hardness value increases 7 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/10 times. The energy loss along ion trajectories and its range distributions in the target have been studied experimentally by RBS and theoretically by TRIM. The polished Ti alloy has been implanted with Ti+N and W ions to investigate the influence of the ions on its structural and mechanical effect. Measurements show that after W implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.06, the hardness value increases 2.8 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/13 times, after Ti+N implantation, the friction coefficient decreases approximately by 1.25, the hardness value increases 5.8 times, and the wear behaviour decreases approximately 1/14 times. The energy loss along ion trajectories and its range distributions in the target have been studied experimentally by RBS and theoretically by TRIM. Key words: Ion implantation, stopping power, ion source, surface modification.
Açıklama
Bu tezin, veri tabanı üzerinden yayınlanma izni bulunmamaktadır. Yayınlanma izni olmayan tezlerin basılı kopyalarına Üniversite kütüphaneniz aracılığıyla (TÜBESS üzerinden) erişebilirsiniz.
Anahtar Kelimeler
Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering, Yüzey modifikasyonu, Surface modification, İmplantasyon, Implantation, İyon, Ion, İyon kaynağı, Ion source
