تأثیر پرتو لیزر اگزایمر ArF بر روی پلی‌مر آلیل دی‌گلیکول کربنات

ژاله, بابک; فضل علی, رامین; نصری, عاطفه; طاهری, مهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ گروه فیزیک، دانشگاه بوعلی سینا، صندوق پستی: 65174، همدان ـ ایران

² گروه فیزیک، دانشگاه آزاد اسلامی واحد همدان، کدپستی: 65181-15743، همدان ـ ایران

³ امور حفاظت در برابر اشعه‌ی کشور، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 1339-14155، تهران ـ ایران

چکیده

در این مقاله تأثیر پرتو فرابنفش لیزر اگزایمر ArF با طول موج 193 نانومتر بر روی پلی‌مر آلیل دی‌گلیکول کربنات (39CR-) بررسی شده است. ابتدا پلی‌مرها به سه دسته تقسیم شدند. دسته‌ی اول، زیر آستانه‌ی نورکندگی و دسته‌ی دوم، بالای آستانه‌ی نورکندگی، با تعداد تپ‌های متفاوت لیزر ArF پرتودهی شدند. دسته‌ی سوم ابتدا زیر آستانه‌ی نورکندگی با لیزر ArF و سپس با ذره‌های آلفای گسیلیده از Am241 پرتودهی و سپس به طور شیمیایی در محلول آبی سدیم هیدروکسید 25/6 مولار سونیده شدند. برای بررسی تغییر در ریخت‌شناسی سطح پلی‌مر، از میکروسکوپی الکترون پویشی (SEM) و برای تحلیل و بررسی ردپاهای ذره‌های آلفای ثبت شده در پلی‌مر آلیل دی‌گلیکول کربنات از میکروسکوپ نوری استفاده شد. نتیجه‌ها نشان داد که ساختارهای کرم‌مانند و تعدادی مخروط بر اثر پرتودهی لیزری روی سطح پلی‌مر ایجاد می‌شود. هم‌چنین مشاهده شد که قطر میانگین ردپاها کاهش می‌یابد. بنابراین لیزر باعث سخت شدن سطح آشکارساز می‌شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of ArF excimer laser irradiation on allyldiglycol carbonate (CR-39) polymer

نویسندگان [English]

Babak Zhaleh ¹
Ramin Fazlali ²
Atefeh Nasri ¹
Mehran Taheri ³

چکیده [English]

In this paper, the effect of ArF excimer laser (193 nm) irradiation on CR-39 polymers was investigated. The polymers were divided into three sets. The first set of polymers was irradiated with ArF laser below the ablation threshold fluence and the second set was irradiated above the ablation threshold fluence with different number of pulses. The third set of polymers was irradiated with ArF laser (below the ablation threshold fluence) and then was exposed to alpha particles emitted from 241Am. After that, the samples were chemically etched in a 6.25 N NaOH solution. The morphology of the samples was investigated by a scanning electron microscope (SEM) and the registered tracks of alpha particles were investigated using an optical microscope. The results showed that worm-like structures and several cones were formed on the polymer surfaces due to laser irradiation and also the tracks diameter was decreased. So, the surface of the polymer was hardened due to irradiation.

کلیدواژه‌ها [English]

ArF excimer laser
CR-39 irradiation

مراجع

[1] B. Jaleh, Effect of UV excimer laser (XeF, KrF, ArF) third and forth harmonic Nd: YAG laser on solid state nuclear track detector (SSNTD), Ph.D Thesis in Physics, Amirkabir University, (1383).

[2] P.E. Dyer, S.D. Jenkins, J. Sidhu, Development and origin of conical structures on XeCl laser ablated polyimide, Applied Physics Letters, 49 (1986) 453-455.

[3] B. Hopp, Z.S. Bor, E. Homolya, E. Mihalik, Investigation of conical structures created by ArF excimer laser irradiation of polycarbonate, Applied Surface Science, 109/110 (1997) 232-235.

[4] P.E. Dyer, C.D. Walton, R. Zakaria, Interference effects in 157 nm laser ablated cones in polycarbonate and application to spatial coherence measurement, Applied Physics A, 95 (2009) 319-323.

[5] V. Oliveira, R. Vilar, KrF pulsed laser ablation of polyimide, Applied Physics A, 92 (2008) 957-961.

[6] D.J. Krajnovich, J.E. Vazquez, Formation of intrinsic surface defects during 248nm photoablation of polyimide, Applied Physics, 73 (1993) 3001-3008.

[7] Thaer M. Salman, Abdul R.H. Subber, Alaa Y. AL-Ahmad, The measurements of laser beam transmission through exposed/etched CR-39 and CN-85 detectors, Nuclear Insruments and Methods in Physics Research A., 694 (2012) 251-254.

[8] M.F. Zaki, Y.H. El-Shaer, Particularization of alpha contamination using CR-39 tracks detectors, PRAMANA-Journal of Physics, 69 (2007) 567-574.

[9] L.M. Kukrejaa, V.B. Joshia, A.M. Bhagwata, U.K. Chatterjeea, D.D. Bhawalkara, Investigations on enhancement in track revelation sensitivity of allyldiglycol carbonate (CR-39) due to laser treatment, Nuclear Instruments and Methodsin Physics Research B, 28 (1987) 369-376.

[10] F. Abu-Jarad, M.A. Islam, I. Abu-Abdounand, M.A. Khan, Ultraviolet and laser-irradiation effect on various batches of CR-39, Nuclear Tracks and Radiation Measurements, 19 (1991) 135-138.
[11] F. Abu-Jarad, M.A. Islam, I. Abu-Abdounand, M.A. Khan, Effect of UV light, solar radiation, XeCl laser and Xenon arc lamp on the nuclear track recording properties of CR-39, Nuclear Tracks and Radiation Measurements, 20 (1992) 531-541.

[12] B. Jaleh, P. Parvin, K. Mirabaszadeh, M. Katouzi, KrF laser irradiation effects on nuclear track recording properties of polycarbonate, Radiation Measurements, 38 (2004) 173-183.

[13] NidalDwaikat, Toshiyuki Iida, Fuminobu Sato, Yushi Kato, Ippei Ishikawa, WataruKada, AtsuyaKishi, Makoto Sakai, Yohei Ihara, Study etching characteristics of a track detector CR-39 with ultraviolet laser irradiation, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 572 (2007) 826-830.

[14] NidalDwaikat, Fuminobu Sato, Yushi Kato, Toshiyuki Iida, The effect of two ultraviolet sources on the etching properties of a solid-state nuclear track detector CR-39, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 584 (2008) 353-357.

[15] G. Saffarini, NidalDwaikat, Mousa El-Hasan, Fuminobu Sato, Yushi Kato, Toshiyuki Iida, The effect of infrared laser on the activation energy of CR-39 polymeric detector, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 680 (2012) 82-85.

[16] R. Zakaria, P.E. Dyer, Cone evolution on VUV laser ablated polymers, Applied Physics A, 101 (2010) 13-18.

[17] R. Zakaria, R.M. Scott, Interaction of 157nm excimer laser on pristine and radiation exposed CR-39 polymer, Applied Surface Science, 247 (2013) 53-59.

[18] P. Parvin, M. Refahizadeh, S.Z. Mortazavi, K. Silakhori, A. Mahdiloo, P. Aghaii, Regular self-microstructuring on CR-39 using high UV laser dose, Applied Surface Science, 292 (2014) 247-255.

[19] ShaziaBashir, M. ShahidRafique, Wolfgang Husinsky, Alison Hobro, Bernhard Lendl, Atomic force microscopy and raman scattering studies of femtosecond laser-induced nanohillocks on CR-39, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267 (2009) 3606-3610.
[20] ShaziaBashir, M. ShahidRafique, Wolfgang Husinsky, Femtosecond laser-induced subwav-elength ripples on Al, Si, CaF2 and CR-39, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 275 (2012) 1-6.

[21] M. ShahidRafique, ShaziaBashir, Ali Ajami, Wolfgang Husinsky, Nonlinear absorption properties correlated with the surface and structural changes of ultra short pulse laser irradiated CR-39, Applied Physics A, 100 (2010) 1183-1189.

[22] W.A. Farooq, M.R. Baig, A. Fatehmulla, M.S. Al-Salhi, S.S. Al-Ghamdi, F. Yakuphanoglu, Controlling of optical band gap of allyldiglycol carbonate polymer with ultraviolet laser radiation, Acta Physica Polonica A, 123 (2013) 106-110.

[23] W. Kam, Y.S. Ong, W.H. Lim, R. Zakaria, Laser ablation and waveguide fabrication using CR-39 polymer, Optics and Lasers in Engineering, 55 (2014) 1-4.

[24] G. Croce, P. D'Agaro, F.D. Mora, Numerical simulation of glass fogging and defogging, International Symposium on Advances in Computational Heat Transfer, Norway, (2004).

[25] D. Bauerle, Laser processing and chemistry, Springer Series in Material Sciences, Vol. 1. Springer, Berlin, Heidelberg, New York, (1996).

[26] F. Rabek Jan, Photodegradation of polymer, Springer, Berlin, Heidelberg, (1996).

[27] H.G. Rubahn, Laser applications in surface science and technology, Wiley, New York (1999).

مجله علوم، مهندسی و فناوری هسته‌ای

تأثیر پرتو لیزر اگزایمر ArF بر روی پلی‌مر آلیل دی‌گلیکول کربنات

مراجع

مراجع

دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 72
شهریور 1394
صفحه 63-73

تأثیر پرتو لیزر اگزایمر ArF بر روی پلی‌مر آلیل دی‌گلیکول کربنات

مراجع

مراجع

دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 72شهریور 1394صفحه 63-73

دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 72
شهریور 1394
صفحه 63-73