امکان آنالیز مواد با باریکه ی یونی در خارج از خلا با حفظ دقت سطحی اندازه باریکه بر روی نمونه ی هدف مورد توجه بسیاری از پزوهشگران می باشد. در آزمایشگاه پزوهشکده علوم هسته ای امکان آنالیز مواد در داخل خلا با دقت خوبی موجود می باشد. برای افزایش توانایی آنالیز مواد با باریکه ی یونی در این آزمایشگاه خط جدید ریزباریکه ی خارجی طراحی و ساخته شده است . این خط شامل یک عدسی از نوع چهارقطبی الکتریکی سه تایی می باشد که می تواند باریکه ی پروتون را بر روی نمونه هدف تا اندازه ی کمتر از نیم میلیمتر متمرکز کند. طراحی این خط ریزباریکه در طی سه مرحله انجام شده است. ابتدا پارامتر های عدسی با توجه به فواصل دریچه ی شیئی و محل تشکیل تصویر و محدودیت های ابزاری تعیین شد و در ادامه تحول باریکه ی پروتونی در طی عبور از المان های مختلف موجود بر روی خط ریز باریکه بررسی شد و با توجه به میزان واگرایی در محیط خارج از خلا شرایط برای بدست آوردن باریکه ی متمرکز بهینه شده است. پس از طراحی، ساخت تجهیزات مورد نیاز و بهیته کرن تجهیزات موجود، خط ریزباریکه ی خارجی نصب شد. تست نهایی اندازه ی باریکه ی خارجی به روش وایر اسکنینگ (برازش میزان چگالی باریکه با عبور سیم نازک از جلو آن) انجام شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که میزان متمرکز کنندگی عدسی ساخته شده به خوبی هدف ما را برآورد می کند. با توجه به تاثیرات محیط هوا بر روی طیف اندازه گیری شده، طیف حاصل از این خط جدید با طیف بدست آمده در محیط خلا مقایسه شده که همخوانی خوبی دیده شد. از این امکانات ایجاد شده در آنالیز نمونه های مختلف، مخصوصا نمونه های باستانی استفاده شده و می شود.

کمتر تحقیقات آزمایشگاهی وجود دارد که وابسته به تعیین مشخصه مواد مورد استفاده در طول آزمایش نباشد. نوع ومیزان ترکیبات موجود در یک نمونه، نحوه توزیع عناصر، زبری، ناخالصی، ناراستایی بلوری و یا هر خاصیت دیگر مورد نظر پژوهشگر، به عنوان یک مشخصه مورد مطالعه قرار می گیرد. با توجه به توانایی روش های آنالیز با باریکه یونی برای بدست آوردن اطلاعات عمق نمونه ها ، در این تحقیق یک روش جدید برای تعیین عمق ستون های ساختار ستونی به روش شبه کانالی مطرح شد و به صورت مونت کارلو شبیه سازی گردید. امکان تغییر شرایط نمونه (قطر و فاصله بین ستون ها، عمق ستون ها، نوع عناصر و ...) و همچنین تغییر شرایط آزمایش (زاویه یون فرودی ، تعداد ذرات فرودی، انرژی ذرات فرودی و...) در این برنامه گنجانده شده است. این روش سریع، غیر مخرب و کم هزینه تر نسبت به سایر روش های آنالیز کننده دیگر جهت یافتن پارامترهای ساختار می باشد. روند شبیه سازی به این صورت می باشد که با انتخاب یک عمق پراکندگی برای یون های پس پراکنده در محدوده صفر تا ماکزیمم عمق نفوذ یون های فرودی، مسیر حرکت یون را درطی ورود و خروج آن به نمونه دنبال کرده و افت انرژی متناظر با عمق نفوذ یون را محاسبه می کنیم. در نهایت طیف انرِژی نهایی ذرات رسیده به آشکارساز بدست می آید. در این شبیه سازی برای جلوگیری از زیاد شدن زمان شبیه سازی از فرآیندهای همزمان مانند برهم کنش های هسته-ای و یون پس زده صرف نظر کرده ایم و تنها سطح مقطع پراکندگی یون های پس پراکنده رادرفوردی را مد نظر داشته ایم. سرانجام با توجه به داده هایی که از شبیه سازی بدست آمدن توانستیم زاویه متناسب با عمق ستون ها را تعیین کنیم.

در این بررسی تعدادی از نمونه های سفال مربوط به دوره پیش از تاریخ استان اصفهان (هزاره چهارم پیش از میلاد) متعلق به محوطه های باستانی چغاحسن، لهرامش، جمالو و گاویاران به منظور تعیین نوع و نیز غلظت عناصر موجود، مطالعه شده اند. هدف از این کار پاسخ به این سوال می باشدکه " آیا با در دست داشتن این اطلاعات در مورد تعداد محدودی از نمونه های سفالی مربوط به این مناطق، می توان منشاء نمونه های سفال ناشناخته دیگر را تعیین نمود؟" برای این منظور با استفاده از یکی از روش های آنالیز مواد با باریکه یونی، یعنی روش آنالیز پیکسی، در آزمایشگاه وان دو گراف سازمان انرژی اتمی ایران، تعدادی از نمونه های سفال مربوط به مناطق ذکر شده مورد مطالعه قرار گرفته و نوع و غلظت عناصر موجود در آنها مشخص شد. از آنجا که روش آنالیز پیکسی جزء روش های آنالیزی است که غیر مخرب، سریع، حساس، همه کاره و همگانی است یعنی می توان با استفاده از آن به اطلاعات هم در مورد خواص اجزای کوچک و هم در باره خواص کپه ای نمونه ها دست یافت و نیز می توان آن را در مورد اشیاء مختلف در اندازه های مختلف به کار برد، در این بررسی از این روش آنالیز استفاده شده است. با بررسی جداول و نمودارهای به دست آمده و جمعبندی نتایج، مشخص شد که درصد هر کدام از عناصر موجود، در نمونه های متعلق به کدام منطقه باستانی دارای بیشترین مقدار می باشد. همچنین نمونه های متعلق به هر منطقه در مورد کدام عناصر دارای بیشترین مقدار انحراف استاندارد می باشند. با در دست داشتن این دو مورد می توان با آنالیز هر نمونه سفال جدیدی با اطمینان زیاد منشاء آن را تعیین نمود. کلیدواژه ها: روش آنالیز پیکسی، نوع عناصر، غلظت عناصر، نمونه سفال باستانی

مواد متخلخل همانند سیلیسیوم و آلومینای نانو متخلخل در تجهیزات الکترونیکی، آشکارسازها، نانو ساختارها و تولید نانو سیم ها و نالوله ها کاربرد های زیادی پیدا کرده اند. مشخصه یابی ساختاری این مواد چالشی پیش روی پژوهشگران می باشد. برای نمونه های ناهمگن می توان با استفاده از روش های iba اطلاعاتی را در رابطه با نوع، غلظت و نمایه عمقی عناصر این نمونه ها به دست آورد. روش های آنالیز با باریکه یونی (همانند (rbs,erd,nra به طور گسترده ای در تعیین نمایه عمقی مواد مورد استفاده قرار می گیرند. انتظار می رود در مواد متخلخل با ساختار ستونی نمایه عمقی عناصر و اثرات ساختار در طیف iba ظاهر شوند. هدف این پروژه بررسی مهم ترین اثرات قابل اندازه گیری توسط روش های iba برای نمونه آلومینای نانومتخلخل است. به این منظور روش هایی همچون پس پراکندگی کشسان، پراکندگی ناکشسانِ تشدیدی و روش nra مورد استفاده قرار گرفته است. نشان داده شد که به دلیل افت وخیزهای مسیر عبوری یون ها در عبور از ساختار ماده متخلخل طیف های اندازه گیری شده و پهنای قله تشدیدی تحت تاثیر قرار می گیرد. همچنین در طیف rbs پراکندگی ها در سطح آلومینای نانومتخلخل کاهش می یابند. این اثر برای یون های فرودی موازی با راستای حفره ها قابل ملاحظه می باشد. با استفاده از پدیده پهن-شدگی قله تشدیدی و افزایش انرژی یون های فرودی می توان تاثیر ساختار را در عمق بیشتری از نمونه مطالعه نمود. همچنین با استفاده از پروتون های گسیلی از برهم کنش هسته ای تا عمق 15 نمونه ها آنالیز شد و عناصر انباشت شده در چنین نمونه هایی بررسی شد. تحلیل نتایج اندازه گیری نشان داد که ترکیب عنصری نمونه ها با نسبت al2o3 تفاوت فاحشی دارد و همچنین عمق حفره ها کمتر از مقدار پیش بینی شده تعیین شده است.

تحلیل مواد با استفاده از روش های تحلیل با باریکه ی یونی دارای مزیت های منحصربفرد سریع، غیرمخرب، بس عنصری و حساس است. روش های تحلیل با باریکه ی یونی عبارت اند از: روش گسیل پرتو ایکس ذره- القایی (pixe)، گسیل پرتو گاما ذره-القایی (pige)، تحلیل با واکنش های هسته ای (nra)، طیف سنجی پس پراکندگی رادرفورد (rbs) و آشکارسازی ذرات پس زده از برخورد کشسان (erd). از میان این تکنیک ها روش pixe برای تحلیل عنصری با حساسیت ppm مورد استفاده قرار می گیرد. به دلیل ابزارهای مورد استفاده در آشکارسازی پرتوهای ایکس ذره-القایی این روش، برای تحلیل عناصر سبک تر از آلومینیم مناسب نیست و برای رفع این مشکل از روش تجزیه و تحلیل مکمل گسیل پرتو گاما ذره-القایی برای تحلیل عناصر سبک استفاده میشود. چون اغلب آزمایش های تحلیل با باریکه ی یونی در محیط خلأ انجام میشود، استفاده از این روش برای مواد حساس به خلأ یا برای اجسام خیلی بزرگ مقدور نیست. بنابراین استفاده از باریکه ی خارجی برای این نوع نمونه ها گسترش یافته است. در این پایان نامه ترکیب عنصری رنگدانه و ماتریس کاشی باستانی با لعاب زرین فام، کاشیهای رنگی با فام های متفاوت که هم اکنون برای مرمت آثار باستانی مورد استفاده قرار می گیرد و سنگ لاجورد مطالعه شده است. برای تعیین نوع و غلظت عناصر بکار رفته در این نمونه ها از روش تحلیل با باریکه ی یونی با باریکه ی خارجی pixe و pige استفاده شده است. محدودیت های اندازه گیری در دو روش pixe و pige بحث و بررسی شده است. با استفاده از روش pixe عناصر سنگین تر از آلومینیم مشخصه یابی شده است. عنصر آلومینیم و عناصر سبک تر با روش pige مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، مشخص شده است که عنصر مشخصه ی رنگ قهوه ای، منگنز و عنصر مشخصه ی رنگ طلایی، نقره می باشد. علاوه براین، تحلیل داده ها نشان می دهد که عنصر مشخصه ی رنگ سبز، مس یا کروم است. از دستاوردهای دیگر این پروژه این است که در کاشی های معمولی برای ایجاد رنگ لاجوردی از عنصر کبالت استفاده می شود در صورتی که در سنگ لاجورد کبالت دیده نمیشود و عنصر سدیم مشخصه ی سنگ لاجورد است.

بررسی ریزمغذی ها در مواد گیاهی و تأثیر آن بر بیماری های سخت همچون سرطان مورد توجه بسیاری از متخصصان در حوزه های مختلف علوم از جمله علوم پایه، علوم پزشکی و کشاورزی می باشد. یکی از این عناصر سلنیوم می باشد که به طور مشخص بر روی تمامی سرطان ها تاثیرگذار می باشد. این ماده ضد اکساینده قوی است بنابراین از واکنش شیمیایی زیان آوری که در یاخته های بدن اتفاق می افتد، جلوگیری می کند. یاخته های حمایت شده قادرند در مقابل بیماری هایی نظیر بیماری قلبی، سرطان و اختلالات وابسته به سن از خود مقاوت بهتری نشان دهند. پژوهش ها نشان می دهند که مصرف سلینیوم به همراه ویتامین e سلامت عمومی بدن را تقویت می کند و در درمان یا پیش گیری بسیاری از بیماری ها موثر است.گندم به عنوان منبع اصلی دریافت سلنیوم شناخته شده است که میزان سلنیوم جذب شده آن با توجه به منطقه کشت متفاوت می-باشد. با توجه به میزان کم سلنیوم (mg/kg) اندازه گیری آن با روش های معمول شیمیایی مقدور نبوده، و روش فعالسازی نوترونی (neutron activation analysis) یکی از موفق ترین و دقیق ترین روش ها برای تعیین این مقدار کم می باشد.این تحقیق در زمینه آنالیز با فعالسازی نوترونی با همکاری سازمان انرژی اتمی اصفهان در راکتور مینیاتوری mnsr انجام می گیرد. این نوع تحقیق در بعضی از کشورهای اروپایی ،الجزایر و عربستان سعودی انجام گرفته است. نتایج ایران نیز می تواند اثرات بیولوژیکی سلنیوم در جلوگیری و یا کنترل سرطان را به عنوان دستورالعمل غذایی در دسترس مدیران کشوری قرار دهد. در این تحقیق سعی شده تا علاوه بر میزان سلنیوم (se)، میزان سه عنصر منگنز (mn)، منیزیم (mg) و کلر (cl) در نمونه های گندم اندازه گیری و با استانداردهای موجود مقایسه شود. بر اساس نتایج به دست آمده کمترین مقدار سلنیوم موجود در نمونه ها مربوط به نمونه وارداتی قرمز ((mg/kg)07/0<) و بیشترین مقدار مربوط به نمونه میانگین داخلی (mg/kg))06/0±35/0) می باشد.

امروزه مواد متخلخل دارای اهمیت و کاربردهای زیادی در صنعت می باشند. از میان این مواد آلومینای نانو متخلخل به علت داشتن خواص منحصر به فرد می تواند در موارد مختلفی مانند پوشش های مقاوم به فرسایش و غلاف های هدایت کننده الیاف و سیم ها استفاده گردد. با استفاده از روش های iba می توان بدون آسیب رساندن به نمونه از جزئیاتی همچون نوع عناصر، نمایه غلظت بر حسب عمق و ساختار کلی ماده مورد آنالیز با خبر شد. به همین منظور با استفاده از روش rbs و استفاده از باریکه های پروتون و هلیوم نمایه عمقی نانوسیم های اتباشت شده در نمونه ها و همچنین نمایه عمقی عناصر تشکیل دهنده قالب را به تفکیک به دست آوردیم و مورد بررسی قرار دادیم. همچنین با استفاده از روش های pixe و micropixe توانستیم نوع و غلظت عناصر هدف را به تفکیک به دست آورده و درباره همگنی عناصر در نمونه اطلاعاتی کسب کنیم.