PF:n, PLL:n ja P-His:n tutkiminen positroneilla sekä digitaalisen positronin elinaikaspektrometrin ja analyysiohjelmien kehittäminen
No Thumbnail Available
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author
Instructions for the author
Author
Date
2006
Department
Major/Subject
Fysiikka
Mcode
Tfy-3
Degree programme
Language
fi
Pages
71
Series
Abstract
Työssä tutkittiin fenolihartsi-, poly-L-lysiini- ja polyhistidiininäytteissä olevaa tyhjää tilaa positronin elinaikaspektroskopialla. Mittaukset tehtiin TKK:n Fysiikan laboratorion analogisella positronin elinaikamittauslaitteistolla LT2. Mittausten ohella työssä kehitettiin Fysiikan laboratorioon hankittua pitkien elinaikojen mittaukseen soveltuvaa digitaalista positronin elinaikaspektrometriä. Mitattavia fenolihartsinäytteitä oli viisi erilaista: seostamaton, polystyreeni-lohko-poly-4-vinyylipyridiiniä PS-b-P4VP sisältävä, P4VP:tä sisältävä sekä trifluoroaseettista anhydridiä (TFAA) neste- ja kaasumuodossa sisältävät näytteet. Näiden lisäksi mitattiin referenssiksi lohkopolymeeriä PS-b-P4VP. Näytteissä olevaa tyhjää tilaa ja sen käyttäytymistä pyrolysoinnin (lämpökäsittelyn) funktiona tutkittiin ortopositroniumin pickoff-annihilaatioiden muodostamaa pitkää elinaikakomponenttia tarkkailemalla. Kaikki mittaukset tehtiin huoneenlämmössä. Pyrolysoimattomista referenssinäytteistä PS-b-P4VP:ssä pitkän komponentin elinaika oli noin 2300 ps ja seostamattomassa fenolihartsissa noin 1950 ps. PS-b-P4VP:tä sisältävässä fenolihartsissa pitkän komponentin elinaika pieneni noin 2100 ps:stä noin 1950 ps:ään pyrolyysin aikana, joten näytteessä olevien tyhjien tilojen keskimääräinen koko pieneni. Elinajan pieneneminen lienee seurausta PS-b-P4VP:n poistumisesta näytteestä, sillä PS-b-P4VP:n tiedetään häviävän pyrolyysin vaikutuksesta. P4VP:tä sisältävässä näytteessä pitkän komponentin elinaika kasvoi pyrolyysissä, eli käytös oli päinvastaista kuin PS-b-P4VP:tä sisältävässä näytteessä. P4VP näyttäisi siis kestävän lämpökäsittelyä PS-b-P4VP:tä paremmin. TFAA:ta sisältävät näytteet mitattiin ainoastaan ilman lämpökäsittelyä. Pickoff-annihilaatiokomponentin elinajat olivat samaa suuruusluokkaa kuin PS-b-P4VP:tä sisältävässä näytteessä. Komponentin intensiteetit olivat sen sijaan vain 1,7 % eli merkittävästi pienemmät kun PS-b-P4VP:tä sisältävän näytteen noin 10%. TFAA vaikuttaisi siis estävän o-Ps:n pickoff-annihilaatioita näytteessä olevassa tyhjässä tilassa. Poly-L-lysiiniä ja polyhistidiiniä mitattiin lämpötilan funktiona. PLL:ssä mittausväli oli 300-500 K ja P-His:ssä alhaisemman sulamispisteen vuoksi 300-475 K. Mittaukset tehtiin 5 K:n välein ja sarjan lopuksi näyte mitattiin vielä kerran huoneenlämmössä. Ortopositroniumin pickoff-annihilaatioista koostuvan pitkän elinaikakomponentin avulla oli tarkoitus tutkia näytteissä tapahtuvaa lasitransitiota. PLL:ssä pitkän komponentin elinaika kasvoi aluksi ja kääntyi laskuun noin 425 K:n kohdalla. 450 K:n kohdalla elinaika kasvoi hetkellisesti hyvin nopeasti. Elinajan hetkellinen nopea kasvu viittaa todennäköisesti lasitransitioon. P-His:ssä pitkä komponentti käyttäytyi hyvin samantapaisesti kuin PLL:ssä. Äkillinen kasvu tapahtui tosin hieman aiemmin, noin 445 K:ssa. Mittausten lisäksi työssä kehitettiin TKK:n Fysiikan laboratorioon hankittua digitaalista positronin elinaikaspektrometriä. Kehittäminen painottui lähinnä ohjelmistopuoleen. Laitteistoa ohjaavan DigiLife-ohjelman tiedonsiirtoa parannettiin aikahäviöiden minimoimiseksi. Ohjelman tukea kahden kanavan data-analyysille parannettiin ja ohjelmaan lisättiin mahdollisuus käyttää neljää tuikeilmaisinta yhtä aikaa.Description
Supervisor
Hautojärvi, PekkaThesis advisor
Tuomisto, FilipKeywords
positron spectroscopy, positronispektroskopia, polymers, polymeerit, digital measurement of positron lifetime, digitaalinen positronin elinaikamittaus
