ﺔﻳﻭﻧﺎﻧﻟﺍ ﺩﺍﻭﻣﻠﻟ ﻑﻳﺻﻭﺗﻟﺍﻭ ﺱﺎﻳﻘﻟﺍ...
TRANSCRIPT
الخوامأنس . دهيئة الطاقة الذرية–قسم الفيزياء –النانوية البنىدائرة
أجهزة القياس والتوصيف للمواد النانوية
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱
مخطط المحاضرة
المقدمة•
أجهزة القياس والتوصيف •
الخالصة•
العلماء والمخترعين الضوء والمجاهر وأعالم لمحة تاريخية عن -
الصعوبات ومعوقات العمل -
الحاجة التي دعت لتصنيعها وتطويرها -أهم الوسائل المستعملة في توصيف المواد النانوية -
ما هو المتوفر في سوريا من بين هذه التقنيات وما هي مجاالت البحث وسويتها -
اآلمال والتوصيات -
۲۰۱۸نيسان ۷ ۲
Paint on concreteHuman eye cells Trace elements in quartz
Skopeo (look at)Greek Origin
Mikros (small) +
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳
أعالم ومشاهير صناعة المجاهر
Robert Hooke(1635-1703)
Ernst Ruska (1906-1988)
Ernst Abbe (1840-1905)
Richard Feynman(1918-1988)
Antony van Leeuwenhoek(1632-1723)
Hans Lippershey
(1570-1619)
Van Ardenne
1039-965: الحسن بن الهيثم
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥
۲۰۱۸نيسان ۷ ٦
أصغر مسافة بين نقطتين من العينة نستطيع رؤيتها بواسطته= قدرة الفصل للمجهر
تتعلق قدرة الفصل بطول موجة اإلشعاع المستخدم
تزيد قدرة الفصل من خالل استعمال أطوال موجية أقصر
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷
۲۰۱۸نيسان ۷ ۸
المجهر االلكتروني الماسح SEM
vacuum
electron beamimpact area
electron source
۲۰۱۸نيسان ۷ ۹
أقسام المجهر الماسح
)مدفع(منبع االلكترونات •عمود التوجيه والتسريع• كهراطيسيةعدساتحلقات المسحالحجرة ومنصة حامل العينات•منظومة التخلية•الكواشف•حاسوب التحكم وبرامج المعالجة•
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱۰
أنواع المنابع االلكترونية
.الحراريالمدفع االلكتروني األيوني : المنبع التقليدي•
.الحقلالمدفع االلكتروني بمفعول : المنبع الحديث•
Single crystal of LaB6 Tungsten wire Field emission tip
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱۱
عمود المجهرمنبع االلكترونات كهراطيسيةثالث عدساتعدستين مكثفتينعدسة جسمية
لتعديل وتوجيه الحزمة االلكترونية :المسححلقات
ضبط وتحديد أبعاد الحزمة االلكترونيةفتحات
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱۲
حامل العينات
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱۳
منظومة الخالء
لماذا نحتاج الخالء في المجاهر االلكترونية ؟•
.يجب أن يكون الخالء عال بشكل كاف ليسمح للمسار الحر الوسطي لإللكترونات•
.الخالء العالي ضروري لعمل الكواشف االلكترونية•
.الغازيالخالء الجيد يسمح بتبخير وتطاير بعض من مادة العينات ذات الطور •
.للعيناتالخالء العالي مطلوب لمنع التلوث السطحي •
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱٤
نواتج التفاعل بين االلكترونات ومادة العينة
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱٥
نواتج التفاعل بين االلكترونات ومادة العينة
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱٦
الكواشفBackscattered electron detector:(Solid-State Detector)
Secondary electron detector:(Everhart-Thornley)
۲۰۱۸نيسان ۷ ۱۷
للطاقةكاشف االشعة السينية المشتتة (EDX)
كاشف االشعة السينية المشتتة •وهو كاشف سلكوني للطاقة
للمواديستخدم للتحليل العنصري
A typical spectrum obtained on mineral particles of up to 2μm diameter. The peaks are labeled with the EDX line of the corresponding element
۲۰۱۸نيسان ۷ ۲۲
المجهر االلكتروني النافذ TEM
)مدفع(منبع االلكترونات •عمود التوجيه والتسريع• كهراطيسيةعدساتمنصة حامل العيناتمنظومة التخلية•الكواشف•الفلورةمنظومة التصوير وشاشة •حاسوب التحكم وبرامج المعالجة•
۲۰۱۸نيسان ۷ ۲٤
؟ TEMما هي المعلومات التي يزودنا بها المجهر •
.صور وقياسات أبعاد للمواد النانوية•
). البلوري–متعدد البلورات –وحيد البلورة ( البنية البلورية •
.المناطق البينية–العيوب –صور بقدرة فصل ذرية للسطوح •
.مخططات االنعراج االلكتروني•
TEM
۲۰۱۸نيسان ۷ ۲۸
SPMالماسحة المجساتمجاهر )Scanning Probe Microscopy (
. … STM,AFM,MFM) التقنياتلعدد واسع من األم التقنية هذه المجاهر تعد •في ظروف العمل ،األبعادثالثي تصوير ، نانويةتضاريس سطوح العينات بدقة ف توص •
.)سائل...خالء... هواء(مختلفة ميكانيكية أو شعرية خاصة (تمد على القوة المتبادلة بين رأس المجس وسطح العينة تع•
.الذرية أو غيرها من أنواع القوى سفاندرفالأو قوة كهرستاتيكيةبالسوائل أو
بمسح سطح العينة قوم يبضع ذرات فقط، ) Tips(الماسح المجس أبعاد رأس تبلغ •
.المسحخالل عملية المجس معطيات وتسجيل المدروسة
۲۰۱۸نيسان ۷ ۲۹
STM الماسحنفقي مجهر الال )Scanning Tunnelling Microscope (
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳۰
STM الماسحنفقي مجهر الال )(Atomic Manipulations
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳۱
STM الماسحنفقي مجهر الال )A Boy and his Atom Atomic Manipulations:
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳۲
مجهر القوى الذرية AFM
STMجاء تطويرا للمجهر•
Gerd بينيغ غيرديد العالمين األلماني على تم اختراعه • Binnigهاينريخالسويسري و
IBMلصالح شركة ۱۹۸٦العام Heinrich Rohrer روهرر النانويمستوى العلى وقياس عالية تكبير قدرة ذو •العينةبين رأس المجس وسطح االذريعلى مبدأ قياس قوى التجاذب أو التدافع يعتمد •.والناقلة وشبه الناقلةلدراسة سطوح العينات العازلة يصلح •
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳۳
مجهر القوى الذرية AFM
: المكونات األساسية لمجهر القوى الذرية•
.في نهايتها مجس مكون من رأس حاد يستخدم في مسح سطح العينة cantileverالذراع •
.لتثبيت القوة عليه Zللمسح و X,Y: يؤمن حركة باالتجاهات الثالثة الكهراضغطيالماسح •
ليزر•
كاشف ضوئي حساس للموضع•
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳٤
مجهر القوى الذرية AFM
: المكونات األساسية لمجهر القوى الذرية•
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳٥
مجهر القوى الذرية AFM
۲۰۱۸نيسان ۷ ۳٦
مجهر القوى الذرية AFM
أنماط تشغيل مجهر القوى الذرية•
أو نمط االتصال االستاتيكيالتشغيل نمط •
التشغيل الديناميكي أو نمط عدم االتصال نمط •
االتصالنمط النقر وهم متطور عن نمط التشغيل الديناميكي أو نمط عدم •
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤۱
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤٤
PLD assisted by Microwave Plasma
مواد نانوية رقيقة لتوضيع أغشية •.نتريدات -أكاسيد -معادن
.ذات ناقلية فائقةرقيقة توضيع أغشية •
.غازية محساتبهدف تصنيع •
.مواد جديدة ذات بنى نانويةتحضير •
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤٥
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤٦
ذات درجة حرارة انصهار مرتفعة جدامواد رقيقة لتوضيع أغشية • SiC, AlN, Mo … +األكاسيد المختلفة.
Electron Gun
.ناقلية فائقةذات مواد رقيقة لتوضيع أغشية •
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤۷
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron Sputtering
۲۰۱۸نيسان ۷ ٤۸
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron SputteringArc Dischargeالقوس الكهربائي بانفراغالتوضيع ٥.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۰
مواد نانوية رقيقة لتوضيع أغشية •.نتريدات -أكاسيد -معادن
-غازية محساتبهدف تصنيع •.مغناطيسية
Arc Discharge
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۱
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron SputteringArc Dischargeالقوس الكهربائي بانفراغالتوضيع ٥.Thermal Depositionالتوضيع الحراري ٦.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۲
:للمعادن المختلفةرقيقة توضيع أغشية •Au, Ag, Pt, Al, Pd …
.طبقات ناقلة للخاليا الشمسية•
Thermal Deposition
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۳
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron SputteringArc Dischargeالقوس الكهربائي بانفراغالتوضيع ٥.Thermal Depositionالتوضيع الحراري ٦.Chemical Dip-coatingالتوضيع بالتغطيس الكيميائي ۷.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥٤
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥٥
العضوية/عضوية–رقيقة بوليميرية توضيع أغشية •مغناطيسية - الخطيةذات خواص بصرية •
Chemical Dip-coating
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron SputteringArc Dischargeالقوس الكهربائي بانفراغالتوضيع ٥.Thermal Depositionالتوضيع الحراري ٦.Chemical Dip Coatingالتوضيع بالتغطيس الكيميائي ۷.Chemical Spray Coatingالتوضيع بالرش الكيميائي ۸.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥٦
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۷
.نتريدات -أكاسيد رقيقة توضيع أغشية •
-غازية محساتبهدف تصنيع •.مغناطيسية
Chemical Spray Coating
تقنيات التحضير المتوفرة واستخداماتهاPECVDبالبالزما المحثوثالتوضيع الكيميائي في الطور الغازي ۱.MWPA-PLD المكرويةالتوضيع بالليزر النبضي المعزز بالبالزما ۲.E-Gunالتوضيع بالمدفع اإللكتروني ۳.DC/RF المغنترونية بالرشرشةالتوضيع ٤. Magnetron SputteringArc Dischargeالقوس الكهربائي بانفراغالتوضيع ٥.Thermal Depositionالتوضيع الحراري ٦.Chemical Dip Coatingالتوضيع بالتغطيس الكيميائي ۷.Chemical Spray Coatingالتوضيع بالرش الكيميائي ۸.Planetary Ball Mill الكواكبيةمطحنة الكرات ۹.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۸
۲۰۱۸نيسان ۷ ٥۹
Planetary Ball Mill
تحضير مساحيق مواد نانوية •تعديل في خواص المواد بتحويلها لمواد نانوية•
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٦۳
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٦٥
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٦۷
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.RHEEDتقنية انعراج االلكترونات عالية الطاقة المنعكسة ٦.
۲۰۱۸نيسان ۷ ٦۹
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.RHEEDتقنية انعراج االلكترونات عالية الطاقة المنعكسة ٦.Raman Spectroscopyمطيافية رامان ۷.
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷۱
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.RHEEDتقنية انعراج االلكترونات عالية الطاقة المنعكسة ٦.Raman Spectroscopyمطيافية رامان ۷.Liquid Dropتقنية القطرة السائلة ۸.
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷۳
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.RHEEDتقنية انعراج االلكترونات عالية الطاقة المنعكسة ٦.Raman Spectroscopyمطيافية رامان ۷.Liquid Dropتقنية القطرة السائلة ۸.Photoluminescenceالتألق الضوئي مطيافية ۹.
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷٥
تقنيات التوصيف المتوفرة SEMالمجهر االلكتروني الماسح ۱.TEMالمجهر االلكتروني النافذ ۲.AFMمجهر القوى الذرية ۳.XRDتقنية انعراج األشعة السينية ٤.XPSباألشعة السينية المحثوثةمطيافية االلكترونات الضوئية ٥.RHEEDتقنية انعراج االلكترونات عالية الطاقة المنعكسة ٦.Raman Spectroscopyمطيافية رامان ۷.Liquid Dropتقنية القطرة السائلة ۸.Photoluminescenceالتألق الضوئي مطيافية ۹.۲۰۱۸نيسان PIXE۷بالجسيمات المحثوثةالسينية األشعة مطيافية ۹. ۷۷
اإلشابة بتقنية الزرع األيوني
الذريةبهيئة الطاقة المسرع األيوني
حجرة قياس اإلشابة كثافة
PIXE
Particle induced x-ray emission (PIXE)
PIXEالتوصيف بواسطة تقنية
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷۸
۲۰۱۸نيسان ۷ ۷۹
النتائج واألبحاث المنشورة
كان عدد المقاالت المنشورة من هيئة الطاقة الذرية في ۲۰۱۷ببداية العام في االختصاصات المختلفة من الفيزياء، البنى النانوية، علم و فقطمجال النانو
وفي مجالت عالمية مرموقة ... المواد، الكيمياء، التقانة الحيوية، التكنولوجيا باإلضافة للعديد من براءات االختراع . ورقة علمية ۸۰ومحكمة أكثر من
محساتالمسجلة واألعمال التقنية المبتكرة من تصنيع منظومات توضيع إلى .وكواشف غازية وكيماوية وكواشف أشعة ومنظومات توصيف متعددة المهام
۲۰۱۸نيسان ۷ ۸۰
()أهداف وطموحات خالصة و تقنية النانو هي المجال العلمي األهم للمستقبل والتي تؤثر في
....تصميم وتصنيع أغلب المنتجات البشرية الحديثة
المتناهية الصغر دورا تقنية الفي مجال المستمر السريع ويلعب التطور أساسيا في كافة المجاالت والحقول العلمية الشاملة
ومن هنا أتت الحاجة التباع نهج شامل متعدد التخصصات للحصول على نتائج خالقة ذات طابع ابتكاري للنهوض بالتقنية من أجل عمل المخترعات وإيجاد
بتحويل دراسات اليوم إلى بلدالالحلول للتحديات الحالية التي ستغير مستقبل .واقع تنموي في الغد