Browsing by Author "Juvonen, Ville"

Lentoaika-rekyylispektrometria (TOF-ERDA) on materiaalin tutkimusmenetelmä, minkä avulla kyetään selvittämään näytteen alkuainepitoisuudet syvyyden funktiona. Menetelmässä on huomattu esiintyvän systemaattista poikkeamaa teoriasta. Poikkeaman syy on toistaiseksi epäselvä. Tutkielmassa tutkittiin poikkeaman syytä sekä suuruutta. Tutkimiseen käytettiin Helsingin yliopiston kiihdytinlaboratorion 5 MV EPG-10-II-tandemkiihdyttimeen liitettyä TOF-ERDA-laitteistoa. Laitteistolla tutkittiin ilmiön esiintymistä eri hiukkasilla, eri energioilla ja eri näytteillä. Kokeiden tuloksia verrattiin teorian ehdottamiin tuloksiin. Suurimmat poikkeamat kokeiden ja teorian välillä esiintyi pienienergisillä ja keveillä ammusioneilla, kun tutkittiin raskasalkuaineista näytettä. Kokeissa käytettyjen hiukkasten sirontaa TOF-ERDA-laitteiston lentoaikaporteista selvitettiin simuloinneilla. Simulointityökaluna työssä käytettiin SRIM-ohjelmistoa. Simulointien pohjalta hiukkasille laskettiin korjauskertoimet. Korjauskertoimen suuruuden huomattiin olevan riippuvainen hiukkasen energiasta sekä järjestysluvusta. Korjauskertoimista luotiin malli, jonka avulla kyetään arvioimaan ja korjaamaan kokeissa tapahtuvaa sirontaa lentoaikaporteista. Myös varjostumisen vaikutusta tuloksiin tutkittiin. Varjostumista tutkittiin jo olemassa olevan Andersenin mallin avulla. Andersenin mallin mukaan varjostumisen vaikutus tuloksiin on hyvin vähäistä sekä ilmiötä pienentävää, ei ilmiötä selittävää. Huomioitavaa kuitenkin on mallin soveltumattomuus kyseisiin vuorovaikutuksiin, täten varjostumisen vaikutusta ilmiöön ei voida kokonaan poissulkea. Tutkielman tulokset valottavat TOF-ERDA:n systemaattisen poikkeaman syitä. Lentoaikaporttisironnan vaikutus tuloksiin on merkittävä, selittäen noin puolet ilmiöstä. Tulosten pohjalta luotu malli on voimassa vain kyseiselle TOF-ERDA-laitteistolle, sillä sironnan suuruus on riippuvainen lentoaikaporttien materiaalista, paksuuksista sekä laitteiston geometriasta. Kuitenkin mille tahansa TOF-ERDA-laitteistolle on mahdollista luoda vastaava malli, noudattamalla tämän tutkielman prosesseja. Jäljelle jäävän selittämättömän poikkeaman huomattiin olevan myös riippuvainen energiasta sekä järjestysluvuista. Tämä viittaisi jäljelle jäävän poikkeaman aiheutuvan mahdollisesta monikertasironnasta näytteessä, ja tai varjostumisesta, jota Andersenin malli ei kykene huomioimaan.