Simulation of implanted profiles in ultra thin layer activation (UTLA) by using the Monte Carlo method

 

Développement d’un programme de simulation des profils d’implantation dans les couches ultra-minces

 

O. El Bounagui, H. Erramli*

Université Cadi Ayyad, Faculté des Sciences, Département de Physique

Laboratoire de Physique et Techniques nucléaires, P B. 2390 Marrakech, Maroc

* Corresponding author. E-mail: hassane@ucam.ac.ma

Received: 06 December 2006; revised version accepted: 03 June 2008

 

Abstract

     Radioisotopes produced in solids by the nuclear interaction of ion beams are confined to thin layers. This method of ultra thin layer activation has been introduced by Schatz et al. in 1975. It consists in a bombardment of the surface of the material by emitted particles (generally p, d, 3He, 4He) coming from accelerators type cyclotron or tandem and of which the energies between a few hundred keV and a MeV/A. The ultra thin layer activation by recoil implantation of heavy radioactive Co56 has a great potential in wear or corrosion rate measurements. Monte Carlo simulations program was developed to calculate the depth profile of implantation nuclei Co56. The calculations are treaded by using language FORTRAN90 under windows like programming language. It is associated to our program to calculate the nuclear energy loss of the nuclei Co56 in Iron. In this paper, the different simulation parameters and the potentially of a new program are described.

     Our objective it is the indirect implantation of the radioactive tracers Co56 descended of the nuclear reactions 56Fe(p, n) 56Co* and of other reactions, in a layer of Ni.

 

Keywords: Nuclear reaction; Charged particles; TLA; Wear; corrosion; 56Fe;56Co*; Monte Carlo.

 

Résumé

     La méthode d’activation en couche mince (Thin Layer Activation) a été introduite par Schatz et al. [1]. en 1975. Elle consiste en un bombardement de la surface du matériau par un faisceau de particules chargées (généralement p, d, 3He, ) issu d’accélérateurs de type cyclotron ou tandem et dont l’énergie n’excède pas les dizaines de MeV/A. Des traceurs radioactifs sont crées par réaction nucléaire en surface du matériau sur une profondeur bien définie. Notre objectif c’est l’implantation indirecte des traceurs radioactifs 56Co issus de la réactions nucléaire 56Fe(p,n)56Co* et d’autres réactions, dans une couche de Ni. Pour cela, nous avons développé un programme informatique. Il simule à l’aide de la méthode de Monte Carlo l’implantation des ions de recul dans les matériaux, ce programme est conçu dans le langage FORTRAN90 sous Windows. Les tirages aléatoires sont effectués à l’aide de la procédure random (Rn) qui renvoie au nombre  (Rn) un nombre comprise dans l’intervalle [0, 1]. Ensuite, on développe un deuxième programme de calcul basé sur la même méthode et permet de calculer la perte d’énergie nucléaire des noyaux 56Co dans le fer.

 

Mots clés : Réaction nucléaire ; Particules chargées ; TLA ; Usure ; Corrosion ; 56Fe ; 56Co* ; Monte Carlo.
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