search query: @keyword diffusion / total: 29
reference: 16 / 29
« previous | next »
Author:Korhonen, Esa
Title:Pulssitetun positronisuihkun data-analyysi ja ohjausjärjestelmän kehitys
Data analysis and development of the control system for a pulsed positron beam
Publication type:Master's thesis
Publication year:2009
Pages:67      Language:   fin
Department/School:Teknillisen fysiikan laitos
Main subject:Fysiikka (laskennallinen fysiikka)   (Tfy-105)
Supervisor:Puska, Martti
Instructor:Tuomisto, Filip ; Reurings, Floris
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark TF80     | Archive
Keywords:positron spectroscopy
pulsed positron beam
diffusion
curve fitting
positronispektroskopia
pulssitettu positronisuihku
diffuusio
sovitus
Abstract (eng): In this work a program for analyzing the spectra measured with the pulsed positron beam at the Department of Applied Physics, Helsinki University of Technology was developed.
The device forms accurately timed positron pulses by modulating a monoenergic positron beam with time-varying electric fields.
The pulsed positron beam can be used to measure positron lifetime in surface layers and thin films as well as probing the depth profiles of defects.
Because of the pulsing the resolution function of the device is more complicated than that of an ordinary lifetime spectrometer, which makes analysis of the measurement data difficult.
In addition, effects of diffusion on the results are increased when measuring lifetime in thin layers.
Because of these reasons the usual method of fitting lifetime components to the measured spectrum is insufficient.

The new program is based on solving the time-dependent diffusion equation, using the calculated positron density profile for calculating the lifetime spectrum and fitting the results to the measured data.
The calculation takes into account diffusion, trapping, detrapping, annihilation and surface transition.

The analysis software was implemented in Matlab.
It uses the non-linear curve fitting routine in the Curve Fitting Toolbox.
The user can select which parameters should be fitted, set limits to them and supply guessed values.
The user can also select areas in the measured spectrum that will be discarded in the fitting calculation.
The algorithm repeatedly calculates the lifetime spectrum with different coefficient values, iterating towards the measured spectrum.
Because of the complexity of the model only one or two coefficients can he successfully solved.
Since the positron density is dependant on both time and space and both have low step sizes the fitting procedure requires a high amount of computation and memory.

The diffusion calculation was tested by calculating the positron density profile in silicon with varying implantation energies and observing its time development.
The results indicate the program is working in this respect.

During the course of this work other programs used in conjunction with the lifetime beam were modified as well.
Features were added and several bugs were corrected.
Abstract (fin): Työssä suunniteltiin ja toteutettiin ohjelma Teknillisen korkeakoulun Teknillisen fysiikan laitoksen pulssitetulla positronisuihkulla mitattavien elinaikaspektrien analysointiin.
Pulssitettu positronisuihku muodostaa Na-22 lähteestä ja moderaattorista saatavasta monoenergisestä hiukkassuihkusta tarkasti ajoitettuja positronipulsseja.
Laitteistolla voidaan mitata positronin elinaikaa pintakerroksissa ja ohutkalvoissa sekä selvittää defektien syvyysprofiileja.
Pulssituksen takia laitteiston resoluutiofunktio on tavallista elinaikalaitteistoa monimutkaisempi, mikä vaikeuttaa mittausdatan analysointia.
Lisäksi ohuita kerroksia mitattaessa diffuusion vaikutus lopulliseen tulokseen korostuu.
Tällöin tavallinen elinaikakomponentteihin perustuva analyysi ei riitä.

Uusi mittausdatan analyysiohjelma perustuu ajasta riippuvan diffuusioyhtälön ratkaisusta laskettavan elinaikaspektrin sovitukseen.
Ohjelma laskee fysikaalisia materiaaliparametreja käyttäen positronitiheyden jokaisella aika-askeleella ottaen huomioon diffuusion, loukkuuntumisen, loukuista karkaamisen, annihilaation ja pintaan siirtymisen.
Mallinnettava näyte voi olla kaksikerroksinen, jolloin molemmille kerroksille määritetään omat parametrinsa.
Ratkaistun positronitiheyden kautta lasketaan elinaikajakauma, joka konvoloidaan laitteiston resoluutiofunktion kanssa.
Laskettua elinaikajakaumaa verrataan mitattuun.

Analyysiohjelma toteutettiin Matlab:lla käyttäen Curve Fitting Toolbox:n sisältämää epälineaarisen sovituksen suorittavaa algoritmia.
Käyttäjä voi valita, mitä parametreja sovitetaan sekä asettaa niille rajat ja alkuarvaukset.
Käyttäjä voi myös valita mitatusta datasta alueita, jotka sivuutetaan sovituksessa.

Sovitusalgoritmi laskee elinaikajakauman toistuvasti eri parametriarvoilla iteroiden kohti mitattua spektriä.
Laitteiston, diffuusiolaskun sekä teoreettisen resoluutiofunktion virheistä johtuen sovitettava malli ei ole täydellinen.
Mallin monimutkaisuuden takia käytännössä vain yksi tai kaksi parametria voidaan kerrallaan ratkaista.
Sekä aika- että paikkariippuvuuden seurauksena sovitus vaatii suuren määrän laskentatehoa ja muistia.

Diffuusiolaskun toimivuutta kokeiltiin laskemalla positronitiheyksiä eri implantaatioenergioilla ja seuraamalla niiden aikakehitystä.
Tulokset osoittavat ohjelman toimivan odotusten mukaisesti.

Työssä myös lisättiin ominaisuuksia muihin elinaikasuihkun yhteydessä käytettäviin ohjelmiin ja korjattiin niistä löydettyjä virheitä.
ED:2010-01-20
INSSI record number: 38776
+ add basket
« previous | next »
INSSI