پایان نامه ارشد با موضوع مواد معدنی، میراث فرهنگی، علوم زمین

دانلود پایان نامه ارشد

لومینسانس، نسبت به دز باریکه یونی در بلورها به شدت حساس بوده و لذا تکنیک آیبیل برای مطالعه آسیب‌های ناشی از مطالعه با باریکه یونی مناسب است.
آنالیز آیبیل بر روی تعدادی از نمونه‌های الماس برای بررسی اثرات خنک کننده و آسیب ناشی از باریکه یونی بر روی پاسخ لومینسانس مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین ثابت شد که با استفاده از روش آیبیل می‌توان ناخالصی‌ها و آخال‌های70 موجود در نمونه‌های الماس همبافته را با حساسیت اندازه‌گیری نمود [22].
در سال 2002 مک دانیل71 و همکارانش به اندازه‌گیری فروپاشی لومینسانس یونی با یون‌های منفرد در مورد فسفر پرداختند. این اندازه‌گیری‌ها، لومینسانس قوی پوشش‌های فسفری را با طول عمر کوتاه برای میکروسکوپی گسیل فوتون ناشی از یون (IPEM) تشخیص می‌دهند.
نمونه‌ها برای این روش شامل لایه‌های نازک فسفر که روی سطح دیود PIN قرار داده شده یا پوشش داده شده، می‌باشند. یون‌های منفرد به این نمونه برخورد کرده و به طور همزمان لومینسانس ناشی از باریکه یونی، توسط یک آشکارساز فوتون منفرد، و پاسخ مجموعه بار ناشی از باریکه یونی (IBICC) در دیود PIN اندازه‌گیری می‌شوند. در این مورد، پاسخ IBICC، پالس شروع و پاسخ آیبیل پالس توقف نسبت به زمان را فراهم می‌کنند.
در این کار آزمایشگاهی، زمان توزیع اولین فوتون‌های آشکارسازی شده در یون در مرتبه نانوثانیه برای نمونه‌های مختلف فسفر پس از برخورد با باریکه‌های یونی منفرد (هیدروژن 2 مگاالکترون ولتی و کربن 4 و 7 مگاالکترون ولتی) اندازه‌گیری شد. سپس طول عمر فسفر با استفاده از یون‌های مختلف و از روی آن تعداد فوتون‌های آشکارسازی شده برای هر یون محاسبه شدند. با استفاده از این اعداد ضخامت فسفر لایه‌نشانی شده روی دیود PIN مورد بررسی قرار گرفت. در این کار، نقشه شدت آیبیل و ضخامت IBICC استخراج و مشخص شد که لایه‌های ضخیم‌تر فسفر، فوتون‌های بیشتری را دارند که مورد انتظار هم بود. همچنین آمار فروپاشی لومینسانس برای مدل کردن واپاشی‌ها و یافتن توافقاتی بین نتایج آزمایشات، مورد استفاده قرار گرفت [23].
در سال 2012، الساندرو لو گویدیچ72 و همکارانش به بررسی آثار هنری و اهداف سنگی به وسیله میکروسکوپی لومینسانس ناشی از باریکه پروتونی پرداختند.
آنها از این روش به دلیل غیر مخرب بودن و عدم تأثیر منفی بر اهداف سنگی و آثار هنری استفاده نمودند. ایشان برای تصویربرداری لومینسانس از باریکه پهن یونی در هوا استفاده نمودند که در خط باریکه خارجی آزمایشگاه INFN-LABEC توسعه و راه‌اندازی شده بود. گویدیچ و همکارانش تصاویری را از لومینسانس تولید شده با استفاده از دوربین CCD ثبت نموده و برای نشان دادن توانایی روش آیبیل نتایج به دست آمده را با تصاویر حاصل از CL مقایسه کردند. تفاوت اصلی آیبیل با تخمین‌های خوب و گسترده CL، امکان کار در هوا (بدون نیاز به نمونه‌گیری یا پوشش رسانا) و امکان مقایسه نتایج با آنالیزهای میکرو باریکه (به عنوان مثال میکرو آیبیل و میکروپیکسی) می‌باشد. برای نشان دادن توانایی این تکنیک، تصاویر آیبیل از بخشی نازک از lapis lazuli (لاجورد کاشى، سنگ لاجورد) با نتایج حاصل شده از CL سرد در خلا مقایسه شده است. این روش ظرفیتی را برای مطالعات بین رشته‌ای همچون زمین شناسی فراهم می‌کند.
در این کار پژوهشی مقطع نیم نازک سنگ لاجورد، برای محک زدن کارایی روش با مقایسه تصاویر آیبیل و کاتدولومینسانس سرد استفاده شد. آنها با استفاده از تصاویر لومینسانس مواد معدنی متفاوتی را که در سنگ لاجورد وجود داشتند، تشخیص داده و میزان توزیع آنها را در سطح مورد آزمایش تعیین نمودند. تصاویر لومینسانس و نور مرئی از مناطق مشابه، با انجام آنالیزهای میکروآیبیل و میکروپیکسی می‌تواند از اختلاط اطلاعات مربوط به مواد معدنی مختلف، جلوگیری نماید.
در این کار، روش و دستگاه جدید میکروسکوپی آیبیل با باریکه پهن در هوا توضیح داده شده و از میکروسکوپی آیبیل با باریکه پهن جهت مشخصه‌یابی مقاطع نیم نازک و اهداف سنگی بهره‌برداری شده است. در تصویربرداری از مقاطع نیم نازک، ظرفیت تکنیک فوق برای به دست آوردن اطلاعاتی مشابه با اطلاعات فراهم شده با روش میکروسکوپی CL در خلاء نشان داده شده است. تفاوت‌ها در عمق نفوذ بیشتر و قابلیت کار در هوا بدون پیش تصفیه نمونه هستند، که از ویژگی‌های اساسی برای تجزیه و تحلیل آثار هنری می‌باشد. زمانی که این روش برای مشخصه‌یابی مواد معدنی استفاده می‌شود، مناطق مورد نظر، که با استفاده از میکروسکوپ پرتو آیبیل پهن، شناسایی شده را می‌توان به ترتیب با استفاده از میکروپیکسی برای ردیابی عناصر کمی و میکروآیبیل برای تعیین خواص لومینسانس مشخص نمود. این روش کمک با ارزشی برای برنامه‌های بین رشته‌ای، به عنوان مثال در علوم زمین شناسی و در حوزه میراث فرهنگی فراهم می‌کند [24].
در سال 1989 توماس جوین73 و همکارانش روش میکروسکوپی تصاویر دیجیتالی لومینسانس 74(LDIM) را مورد استفاده قرار دادند. روش‌های متعددی برای مطالعه ماکرومولکول‌هایی با ابعاد مشخصه کمتر از nm10 وجود دارد. با این حال، توسعه و سازماندهی توابع پیچیده از موجودات تک سلولی و بالاتر، شامل ساختارها و مکانیسم‌هایی است که در محدوده یک میکرون تا سانتیمتر گسترده شده است. میکروسکوپ نوری فاصله زیادی بین مولکول‌ها، حتی فراتر از حد وضوح خاص اسمی که به وسیله طول موج نور یا پدیده پراش اعمال می‌شود را ایجاد می‌کند (تقریبا µm 3/0). بنابراین، می‌توان نور را به عنوان کاوشگر موقعیت و جرم، سازنده حالت تجمعی طبیعت اطراف، و وسیله‌ای برای تعیین خواص دینامیکی مولکول‌ها به کار برد. ایشان در کار خود به بررسی روش میکروسکوپی که بر اساس انتشار نور پایه‌ریزی شده است، پرداختند و نشان دادند که در حالت کلی می‌توان برخی از کمیت‌ها را با استفاده از آنالیز تصاویر دیجیتالی لومینسانس به دست آورد.
در این کار نشان داده شد که میکروسکوپ دیجیتال که بر اساس پدیده لومینسانس پایه‌گذاری شده، حساسیت و ویژه‌گی‌های ابزار را که با قوانین اپتیک و فیزیک نور محدود هستند، گسترش می‌هد. همچنین این نوع میکروسکوپ، ابزاری کمی در مفهوم فوتومتریک می‌باشد. همچنین مشخص شد که لومینسانس با افزایش کنتراست کمیت‌های دیفرانسیلی مختلف (دو رنگ نمایی، انکسار مضاعف) همراه می‌شود [25].
در سال 2008، راسل کونالی75 و همکارانش از روش لومینسانس بهره زمانی76 برای انجام کار خود استفاده کردند. ایشان روش‌های مبتنی بر فلورسانس را برای تشخیص کیفی و کمی مولکول‌های زیستی به کار گرفتند. روش فلورسانس وسیله حساسی برای تشخیص تک مولکول‌ها بوده و برای مواد آلی و معدنی که در همه جای طبیعت وجود دارند نیز به کار می‌رود. تکنیک‌های لومینسانس بهره زمانی، در دامنه زمانی عمل نموده و به سمت آشکارسازی وقایعی که در بازه‌های زمانی طولانی رخ می‌دهند، هدایت می‌شوند (فسفرسانس). در این مقاله به طور خلاصه تکامل ابزار دقیق میکروسکوپ TGL مورد بحث قرار گرفته تا بینش کلی نسبت به کاستی‌‌های قبلی را ارائه نماید [26].
در سال 2009 الساندرو لو گوویدیچ و همکارانش به بررسی و مطالعه‌ منشاء سنگ لاجورد پرداختند. ایشان برای این کار از چند روش به طور همزمان استفاده نمودند. در میان این روش‌ها، روش آیبیل شامل مجموعه‌ای از طیف‌های لومینسانس ناشی از تابش یونی (معمولاً پروتون) با انرژی مگا الکترون ولت است. این کار به جهت شناسایی منشاء سنگ لاجورد صورت گرفت. فقط تعداد کمی از منابع لاجورد در جهان وجود دارد که این مطلب ناشی از احتمال کم ایجاد شرایط زمین شناسی برای تشکیل آنها می‌باشد. مزیت اصلی آیبیل امکان کار کردن با آن در هوا می‌باشد و این در حالی است که به طور همزمان ترکیب عمده و عناصر جزئی را به وسیله تکنیک‌های مکمل آنالیز با باریکه یونی همچون ذرات گسیلی ناشی از اشعه (PIXE) و یا ناشی از ذرات اشعه گاما گسیل (PIGE) فراهم می‌کند [27].
در سال 2008 کولین مک‌رای77 و همکارانش سعی نمودند تا با استفاده از کارهای صورت گرفته در زمینه لومینسانس، پایگاه داده‌ای جامع (تقریباً) برای کار بر روی کانی‌ها و مواد فراهم نمایند، چرا که کانی‌ها و مواد در معرض باریکه الکترونی، فوتونی، یونی یا اشعه ایکس می‌توانند خاصیت لومینسانس داشته باشند.
ار آنجایی که هیچ ابزاری برای لومینسانس تولید شده توسط الکترون، نور، پروتون‌ها، یا یون‌ها در دسترس نبوده، یک پایگاه داده لومینسانس از خطوط، که شامل بیش از 1000 خط یا مجموعه‌ای از بیش از 70 کانی و ماده مصنوعی است، به وسیله مک‌رای و همکارانش برای دسترسی آسان کاربران به مواد لومینسان، تهیه شده است.
هر چند پایگاه داده‌ای که توسط ایشان ارائه شده جامع نیست، اما با این حال یک منبع قدرتمند را برای محققان در این زمینه فراهم می‌کند. در حقیقت این پایگاه داده، برای فراهم کردن اطلاعات لومینسانس در یک لیست وسیع از کانی‌ها و غیرکانی‌ها ایجاد شده است. اطلاعات فراهم شده شامل فعال کننده‌های مولکولی یا عنصری خاص، بارهای یونی، دمای آزمایشگاهی، روش به کار گرفته شده در اندازه‌گیری لومینسانس و مجموعه مراجع می‌باشد. البته در این پایگاه داده همه اثرات موثر در طیف لومینسانس همچون واپاشی لومینسانس، قطبش، درجه حرارت و … ثبت نشده است [28].
در سال 2012 آمپورن جانکوما78 و همکارانش از روش لومینسانس یونی برای کار خود استفاده نمودند. آنالیز با باریکه یونی (IBA)، که یک تست غیر‌مخرب است، از روش‌های توصیف و شناسایی سنگ‌های قیمتی است. آنالیز با باریکه یونی مجموعه‌ای از روش‌های تحلیلی قدرتمند است که لومینسانس یونی یا لومینسانس ناشی از باریکه یونی یکی از آنهاست. این تکنیک، روشی بسیار حساس برای اندازه‌گیری ناخالصی‌ها و نقص‌های فعال از لحاظ اپتیکی در نمونه است. در این مطالعه جانکوما و همکارانش به دنبال تشخیص یاقوت طبیعی از بدل و نوع تقلبی آن بودند. همچنین، این مطالعه سعی در درک مکانیسم‌های رنگ از این سنگ‌های قیمتی قرمز نیز داشته است. در مجموع در این مقاله چندین نمونه مورد بررسی قرار گرفتند [29].
در سال 2008 کالوو دل کاستیلو79 و همکارانش به بررسی لومینسانس ناشی از پروتون در مواد معدنی پرداختند. ایشان نشان دادند علی رغم استفاده مکرر از روش‌های دیگر لومینسان برای مواد معدنی در زمین شناسی، که موضوعاتی همچون مشخصه‌یابی ناخالصی‌ها و اکتشاف مواد معدنی، روش لومینسانس یونی هنوز هم نسبتا تکنیک توسعه نیافته باقی مانده، با این حال، برای تعیین حالت ظرفیت شیمیایی ناخالصی‌های فعال از نظر اپتیکی موجود در داخل شبکه معدنی، و بنابراین، مکانیسمی عام را برای توصیف برهمکنش باریکه یونی با ماده فراهم می‌کند.
در این کار پژوهشی، کاربردهای اخیر لومینسانس یونی برای مواد معدنی شامل مواردی همچون، مشخصه‌یابی ناخالصی مواد جامد معدنی و میکرو آنالیز آخال‌ها (جسم ذره‌های ناخالصی در کانی‌ها)، بررسی آسیب نمونه‌ها که در طول تابش پروتون برای اندازه‌گیری پیکسی ایجاد می‌شود، و مطالعاتی پیرامون رابطه بین طول موج گسیل و فاصله باند در داخل ساختار مواد معدنی مطرح شد. اخیراً آیبیل به عنوان ابزاری برای تمایز الماس طبیعی از الماس تقلبی پیشنهاد شده است.
این مقاله به ارائه خلاصه سریع در موردروش لومینسانس یونی موارد معدنی معمولاً در جواهرات و مصنوعات از علایق تاریخی می‌پردازد، که تاکیدی بر پتانسیل این روش، به ویژه توانایی تشخیص نقص بلور و ناخالصی‌ها در غلظت‌های بسیار پایین (کمتر از چند µg/g) است [30].
در سال 2011 تانسند80 در دانشگاه ساسکس انگلیس، به بررسی تنوع موجود در استفاده از لومینسانس ناشی از باریکه یونی پرداخت. وی در مقاله خود با بررسی کارهای مختلف صورت گرفته در این زمینه، بیان داشته که لومینسانس یونی، اطلاعاتی را پیرامون مکان‌های ناخالصی و نقص فراهم نموده و ابزاری قدرتمند برای بررسی مواد عایق و شبه رساناها می‌باشد. وی در نوشتار خود به چگونگی گسترش اثرات تفکیک زمان عمر برای آشکارسازی گذار فاز، هم برای حالت‌های پایدار و هم برای حالت‌های گذرا پرداخته است. همچنین

پایان نامه
Previous Entries پایان نامه ارشد با موضوع مواد معدنی، تصویرسازی Next Entries پایان نامه ارشد با موضوع تأمین کننده، پرتوی ایکس