Study of PF, PLL and P-His Using Positrons and the Development of a Digital Positron Lifetime Spectrometer and Analysis Software

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
Date
2006
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, Pekka
Thesis advisor
Tuomisto, Filip
Keywords
positron spectroscopy, positronispektroskopia, polymers, polymeerit, digital measurement of positron lifetime, digitaalinen positronin elinaikamittaus
Other note
Citation