Estimación de las dimensiones de las trazas producidas en materiales aislantes por irradiación con iones pesados

M.F. DEL GROSSO; V.C. CHAPPA; G. GARCÍA BERMÚDEZ; R. MAZZEI

Buenos Aires, Argentina

Congreso; III Encuentro Sudamericano de Colisiones Inelásticas en la Materia; 2006

IAFE

Al irradiar un material polimérico con iones pesados se producen modificaciones en sus propiedades físicas. La gran densidad de energía depositada por estos iones al penetrar en la materia forma nuevos compuestos que producen cambios a nivel macroscópico. Al penetrar el ión en un material aislador deja a su paso una zona dañada que se extiende radialmente hasta aproximadamente 100 nm de distancia. Esta zona afectada puede dividirse en dos subzonas bien diferenciadas, una central o núcleo que presenta una gran cantidad de defectos de alrededor de 10 nm de radio y otra mayor de hasta 100 nm de radio denominada penumbra producida por los electrones emitidos por el ión a su paso. Las dimensiones de ambas zonas dependen fuertemente del tipo y energía del ión incidente. Los efectos físico-químicos inducidos por el ión dependen fuertemente de la energía, tipo y cantidad de iones por unidad de superficie (fluencia) en particular del área que rodea a la zona del núcleo. Cuando estas zonas perturbadas por los iones incidentes comienzan a superponerse unas con otras, se producen fenómenos de interferencia entre ellas. Si la zona central de una determinada traza se superpone con la zona de penumbra de otra entonces el área total afectada disminuye. En este trabajo se realizó un programa de simulación Monte Carlo que permite determinar las dimensiones de estas zonas comparando con los resultados de la medición de la absorbancia por espectroscopia de infrarrojo (FTIR). El programa utiliza un generador de números aleatorios que permite recubrir uniformemente una matriz bidimensional con círculos de radio fijo (penumbra) que contienen otro círculo concéntrico en su interior (núcleo), y con la posibilidad de que se superpongan. Para cada fluencia simulada se calcula el área total de la zona de penumbra pura, es decir, quitándole el área total de las zonas carbonizadas (núcleo). La determinación de las dimensiones o morfología de la zona afectada por el ión como función del tipo de ión, su energía y las propiedades del material aislante permiten predecir la cantidad de iones por unidad de área necesarios para obtener una modificación específica en la superficie del polímero.