EFFECT OF PROTON IRRADIATION ON THE STRUCTURAL AND OPTICAL PROPERTIES
OF BAYFOL POLYCARBONATE *

RIZK, R.A.⁽¹⁾, AL-SHEKIFY, L.S.⁽¹⁾, AHMED, M.M.⁽¹⁾,
 ABDELGHANY, H.A.⁽²⁾ and  NOUH, S.A.⁽³⁾ 

(1) Physics Department, Faculty of Science, Helwan University, Egypt,
(2) Physics Department, Faculty of Girls, Ain Shams University,
 Cairo, Egypt and (3) Physics Department, Faculty of Science,
Ain Shams University, Cairo, Egypt.

Key words: Protons, X-ray diffraction, FTIR spectroscopy, Polymers.

تأثير التشعيع البروتونى على الخواص التركيبية والضوئية
للبايفول عديد الكربونات

رزق عبد المنعم رزق و لمياء سالم الشقيفى و منى مصطفى أحمد
و هيام أحمد عبد الغنى و سمير أحمد نوح

خلاصـة

تم فى هذا البحث دراسة تأثير البروتونات ذات الطاقة 1 مليون الكترون فولت على الخواص التركيبية والضوئية لكاشف الجوامد النووى بايفول عديد الكربونات ولذلك، فقد تم تعريض الكاشف النووى بايفول لجرعات مختلفة من البروتونات فى المدى من  0.5×¹⁶10- 1ײ⁰10بروتون/سم².

تمت هذه الدراسة باستخدام العديد من التقنيات مثل تقنية حيود الأشعة السينية (XRD) وتقنية الأشعة تحت الحمراء (FTIR) وتقنية التغيرات فى اللون.

أظهرت نتائج حيود الأشعة السينية أن التشعيع بالبروتونات فى المدى من صفر- 0.5×¹⁸10بروتون/سم² يسبب تكسير لسلاسل البوليمر مما يؤدى إلى زيادة درجة الترتيب لسلاسل البوليمر، ولكن بزيادة الجرعة الإشعاعية فى المدى  0.5×¹⁸10- 1ײ⁰10بروتون/سم² يسبب تكوين الروابط التى تسبب زيادة درجة التفرع فى البوليمر و التى تقلص الأجزاء البلورية مما يؤدى إلى زيادة العشوائية فيميل البوليمر إلى الشكل الأمورفى، و تزيد صرامته فيصبح ملائم للأغراض الصناعية التى تتطلب ثنيه دون كسره.

أظهرت نتائج دراسة طيف امتصاص الموجات الكهرومغناطيسية فى مدى الأشعة تحت الحمراء أن عينات البايفول تتصف بمستوى امتصاص ذو خطوط أساسية فى مدى الأطوال الموجية 400-4000سم^-1. و قد ظهر تأثير التشعيع بالبروتونات فى تغيير شدة هذه الخطوط فى حين أن مواضع الخطوط لم تتأثر كثيراً بجرعات البروتونات المعطاة. و تم تفسير ذلك بحدوث زيادة فى مجموعة الهيدروكسيل والذى نتج نتيجة للتكسير فى مجموعة الكربونات وخروج غاز ثانى أكسيد الكربون وبالتالى تكون مجموعة هيدروكسيل، كذلك أظهرت الدراسة أنه بزيادة الجرعة الإشعاعية تتكون الروابط والتى سبق تكسيرها بالبروتونات حتى الجرعة 1ײ⁰10 بروتون/سم².

تم دراسة طيف نفاذية الموجات الكهرومغناطيسية خلال الكاشف النووى بايفول مدى الأطوال الموجية 200-3200 نانومتر و تم حساب قيم اللون الثلاثية (tri-stimulus values) وقيم الإحداثيات اللونية، كما تم حساب قيم فرق اللون (DE) بين العينات المشععة و الغير مشععة و أشارت النتائج إلى أن تفاعل البروتونات مع عينات البايفول ينشط الشوارد الحرة مما يحدث تغيرات واضحة فى اللون والتى تزداد مع زيادة جرعة البروتونات. تم مناقشة النتائج فى ضوء تقديم الأساسيات التى يمكن استخدامها فى تصميم مستشعر لقياس جرعات البروتونات و تم استخلاص أن الكاشف النووى بايفول ملائم للاستخدام فى مجال القياسات الإشعاعية حيث تغير لونه نتيجة التشعيع بالبروتونات.

ABSTRACT

In the present study, bayfol samples were irradiated using different fluences (0.5x10¹⁶ - 1x10²⁰ p/cm²) of 1 MeV protons. The structural modifications in the proton irradiated bayfol samples have been studied as a function of fluence using different characterization techniques such as X-ray diffraction, FTIR spectroscopy and colour difference studies. The proton irradiation in the fluence range
0.5x10¹⁶ - 0.5x10¹⁸ p/cm² led to a more compact structure of bayfol polymer, which resulted in an improvement in its structural and optical properties. Further, the transmission of these samples in the wavelength range 200 - 2500 nm as well as any colour changes was studied. The colour intensity (DE*) was greatly increased with increasing the proton fluence, and was accompanied by a significant increase in the red and yellow colour components.