مركز تحقيقات فيزيك پلاسما در مجتمع دانشگاهي به مساحت 500 هكتار از ناحيه شمال غربي تهران در فضايي به مساحت 3000 مترمربع مي‌باشد. اين مركز از سال 1373 فعاليت‌هاي تحقيقات كاربردي خود را در زمينه‌هاي فيزيك اتمي و ملكولي و حالت جامد آغاز نموده و در حال حاضر با توجه به برنامه‌هاي توسعه اقتصادي و اجتماعي كشور همكاري گسترده‌اي با دانشگاه‌ها و ساير مراكز تحقيقاتي داخل وخارج به عمل مي‌آورد.

 مركز تحقيقات فيزيك پلاسما در مجتمع دانشگاهي به مساحت 500 هكتار از ناحيه شمال غربي تهران در فضايي به مساحت 3000 مترمربع مي‌باشد. اين مركز از سال 1373 فعاليت‌هاي تحقيقات كاربردي خود را در زمينه‌هاي فيزيك اتمي و ملكولي و حالت جامد آغاز نموده و در حال حاضر با توجه به برنامه‌هاي توسعه اقتصادي و اجتماعي كشور همكاري گسترده‌اي با دانشگاه‌ها و ساير مراكز تحقيقاتي داخل وخارج به عمل مي‌آورد. مركز تحقيقات با هدف گسترش علوم و تكنولوژي به اجراي پروژه‌هاي تحقيقاتي، اعم از بنيادي، كاربردي و قراردادي در زمينه فيزيك اتمي وملكولي و فيزيك حالت جامد مي‌پردازد.

همچنين با تأسيس دوره‌هاي تحصيلات تکميلي در مقاطع كارشناسي ارشد، دكتري و نيز آموزش‌هاي كوتاه مدت داخلي وخارجي به آموزش بخشي از نيروي انساني متخصص پرداخته است.

اين توكامك از نوع ترانسفورمري بدون غشاي هادي و سيستم منحرف كننده ناخالصي هاست. مساحت، ارتفاع و وزن آن به ترتيب 6/1 متر مربع، 5/2 متر و 7/2 تن مي‌باشد. توكامك فوق از پنج سيستم اصلي زير تشكيل يافته است:
1- پيچه‌هاي ميدان مغناطيسي تروئيدال: شامل 16 پيچه كه هر كدام 20 دور دارد. 
2- پيچه هاي سيستم گرمايي اهمي: شامل پنج پيچه كه چهار تاي آن داراي 4،6،6،4 دور و ديگري سلونوئيد مركزي كه داراي 240 دور است و محور اصلي توكامك را نيز تشكيل مي دهد. 
3- پيچه‌هاي ميدان مغناطيسي عمودي: شامل 4 پيچه است كه دو تاي آن در بالا و پايين توكامك و دوتاي ديگر در غلاف سلونوئيد مركزي قرار دارند.
4- چمبره خلاء: اين محفظه از جنس Stainless Steel با آلياژ كروم ساخته شده، قطر داخلي آن 00/32 سانتي متر و ضخامت آن 40/0 سانتي متر است.

2- اسپكترومتري جرمي يون ثانويه (Secondary Ion Mass Spectrometry) SIMS 
اسپكترومتري جرمي يون ثانويه(SIMS) از پيشرفته ترين و توانمندترين تكنيكهاي آناليز سطح موجود در جهان مي‌باشد. با وجود چنين دستگاهي در مركز تحقيقات فيزيك، محققين كشورمان براي اولين بار در خاورميانه از امتياز دسترسي به پيشرفته ترين دستگاه آناليز سطح برخوردار خواهند بود. 
در دنياي امروز رفتار سطح مواد در زندگي ما بسيار مهم است و زمينه‌هاي وسيعي در تكنولوژي مواد وجود دارد كه از تكنيكهاي آناليز سطح هم در تحقيقات وهم در كنترل كيفيت سود مي‌جويند. طي سالهاي تكنيكهاي بسياري براي جنبه‌هاي مختلف فيزيك و شيمي سطح ايجاد شده ولي تنها تعداد كمي از آنها در علم سطح و آناليز سطح مورد استفاده وسيع قرار گرفته‌اند.

نمايي از دستگاه SIMS به دليل ماهيت طيف جرمي داده‌ها، بسيار توانمند است. حساسيت بسيار بالاي آن، تشخيص يک اتم ناخالصي در ميان يک ميليارد اتم، ppb، يا در ميان يک ميليون اتمppm و تفکيک عمق خوب ( معمولاً بين چند نانومتر تا چند ده نانومتر) اين تکنيک را براي دانشمندان جذاب ساخته است . همچنين SIMS يک آميزه منحصر بفرد از حساسيت بالا براي تمام عناصر، از هيدروژن گرفته تا اورانيوم(با حد آشکارسازي پايين‌تر از ppm باي اکثر آنها)، تفکيکي عرضي بالا (پايين‌تر ازnm100) پارازيت زمينه خيلي کم و گستره ديناميکي بالا را فراهم مي‌کند و به همين دليل در تحقيقات پيشرفته مواد کاربرد بسيار دارد. SIMS عبارت از اسپکترومتري ذرات يونيزه‌اي است ه از يک سطح معمولاً جامد، که تحت بمباران ذرات اوليه پر انرژي قرار گرفته‌اند، منتشر مي‌شوند. ذرات اوليه ممکن است الکترونها، يونها، ذرات خنثي يا فوتونها باشند و ذرات ثانويه، الکترونها، ذرات خنثي، يا يونهاي اتمي وخوشه‌اي خواهند بود. اکثريت ذرات منتشر شده خنثي، و تنها کسر کوچکي از آنها يونيزه هستند که توسط اسپکترومتري جرمي آشکار سازي و آناليز مي‌شوند و اطلاعاتي در مورد ترکيب عنصري، ايزوتوپي و مولکولي بالاترين لايه‌هاي اتمي سطح مي‌دهند.

   دستگاه SIMS موجود درمرکز تحقيقات فيزيک مدل IMS6F و از نوع قطاع مغناطيسي (Magnetic Sector) مي‌باشد. اين وسيله داراي قطاع مغناطيسي کاملاً اتوماتيک است که کارايي خيلي بالايي را در مد ديناميک و مد استاتيک فراهم مي‌کند و به عبارت ديگر ترکيب کننده تواناييهاي دو مد عمل ميکروسکوپي و ميکروپروبي است. مد ميکروسکوپي بدين معني است که شبيه ميکروسکوپ نوري کار مي‌کند و مد ميکروپروب شبيه SEM است. مد ميکروسکوپي براي آناليز سطوح بزرگ با گستره تفکيک 0.5 تا 10 ميکرومتر استفاده مي‌شود و براي تفکيک عرضي بهتر از m 0.5 مي‌توان از مد ميکروپروبي استفاده کرد.
کاربردهاي تکنيکSIMS: 
    بعضي از زمينه هاي کاربرد SIMS عبارتند از : نيمه رساناها، علم مواد، زمين شناسي، متالوژي، مواد آلي و ....
نيمه رساناها: در سالهاي اخير پيشرفته سريع ميکروالکترونيک نياز به قطعات با کارايي بالاتر داشته و اين جريان همچنان ادامه دارد. براي موفقيت در اين زمينه، فرآيند توليد چنين قطعاتي نياز به کنترل پارامترهاي کليدي مانند ترکيب بالک، توزيع ناخالصي وارد شده در سطح و عمق، تميزي سطح ويفرها و ... در مراحل مختلف دارد .براي تمام اين نيازهاي آناليزي SIMS ابزاري توانمند است. براي مثال کنترل توزيع As در عمق در مساحتهايي به کوچکي m2 1 با حد آشکار سازي در محدود 1-10ppm، قابل انجام است . همچنين کاربرد ديگر اين دستگاه در زمينه آناليز لايه‌هاي نازک مي‌باشد که نياز به تواناييهاي تفکيک بالاي SIMS دارد..

توزيع آرسينيک روي سطح نمونه ترانزيستور 30*30 ميکرومتر در مدار مجتمع (IC)
علم مواد: قابليتهاي آناليز ايزوتوپيSIMS بطور وسيعي براي بررسي فرآيندهاي نفوذ در مواد بوسيلة يک منبع ديفيوژن غني شده با يک ايزوتوپ پايدار داراي فراواني طبيعي پايين ( براي مثال 18O,13C,D و ...) استفاده مي‌شود . بعلاوه حساسيت بالاي ترکيب شده بااندازه زير ميکرون پروب، بررسي توزيع عنصري بسيار کوچک در مساحت‌هاي کم مانند مرزدانه‌ها و فصل مشترک را به منظور فهم بهتر از خواص مواد مرکب فراهم مي‌کند.

دانه الماس مصنوعي رشد داده شده روي زير ليه موليبدنيوم
زمين شناسي: ويژگيهاي مهم تکنيک SIMS در زمين شناسي عبارتند از: 
• آناليز عنصر سبک (شامل H)
• آناليز عنصر ناچيز در نمونه ( گستره غلظت پايين تا کمتر ازppm 100 و غلظت بالا تا دهم درصد) 
• آناليز ايزوتوپي
• پروفايل‌گيري در عمق و تصوير‌گيري
• آناليز در مقياس ميکرون( حجم چند ميکرومتر مکعب)
• آناليز در حال کار
• راحتي تهيه نمونه
زمينه‌هاي کاربرد SIMS در زمين شناسي عبارتند از: 
الف)زئوشيمي ب) کرونولوژي
متالوژي: پروفايل‌گيري و تصويرگيري کاربردهاي اصلي SIMS در متالوژي هستند. مد تصويرگيري مي‌تواند براي توزيع عناصر سبک(C,O,N,B,H) با حساسيت بالا ومد پروفايل‌گيري عمق، جهت مشخص کردن رفتار سطح مواد استفاده شود.

بيولوژي: قابليتهاي آناليز ايزوتوپيSIMS يک روش منحصر بفردي براي تعيين توزيع مولکولهاي دارويي مشخص شده با ايزوتوپهاي پايدار در سلولها ارائه مي‌دهد. بنابراين بيولوژيست به اطلاعات با ارزشي براي يک فهم بهتر از مکانيزم عمل دارو در درمان دست مي‌يابد.
مواد آلي: در طول کندوپاش(Sputtering) مواد آلي بوسيله ذرات اوليه با انرژي چند Kev نشر يون مولکول شامل قطعات مولکولي بزرگ نيز مي‌شود که ترکيب سطح آن را نيز مي‌توان بدست آورد.

نحوه توزيع و نفوذ zn در ساختار چند ليه

SIMS ديناميک بطور وسيعي براي آناليز در عمق، بالک يا تعيين توزيع عناصر با غلظت پايين استفاده مي‌شود گذردهي بالا و درخشندگي زياد منابع يون اکسيژن و سزيم امکان مي‌دهد تا به حد نهايي آشکار سازي دست يابيم.

SIMS استاتيک براي آناليز تک لايه، ساختار شيميايي، و آناليز کمي مواد آلي بکار مي‌رود. اين کار با چگالي جريان خيلي پايين باريکه يوني اوليه انجام مي‌شود.IMS 6F بطور موفقيت ميزي براي آزمايشهاي SIMS استاتيک بدليل قابليت ارسال دز يون اوليه پايين و گذردهي بالاي سيستم اپتيکي استفاده مي‌شود.

2-ه) تصوير گيري مستقيم يوني منحصر بفرد:

در ميکروپروب يوني، يک باريکه يوني اوليه متمرکز شده، سطح نمونه را جاروب مي‌کند. يونهاي ثانويه به ترتيب جمع‌آوري مي‌شوند، سپس سيگنال به CRT مدوله مي‌شود و جاروب کردن CRT با جاروب کردن باريکه هماهنگ مي‌شود. بنابراين مزيت آن دارا بودن حساسيت آناليزي بالا روي سطوح خيلي کوچک است.

دستگاه SPM به دو مدکاري اصلي AFM و STM  تقسيم  مي‌شود.

در مد (Scanning Tunneling Microscopy)STM، از پديده تونل‌زني کوانتمي استفاده مي‌شود. در اين روش براي ايجاد تابع کار لازم جهت داشتن جريان تونل زندي از باياس الکتريکي استفاده مي‌شود. بنابراين از اين تکنيک صرفاً جهت بررسي مواد هادي و يا نيمه هادي استفاده مي‌کنيم.
امروزه از دستگاه SPM به دليل قابليت‌هاي بالايي که دارد در زمينه‌هاي مختلف خصوصاً در تحقيقات نانوتکنولوژي استفاده مي‌شود از اين ميکروسکوپ بطور وسيع در فيزيک حالت جامد، ساخت و بررسي nanotube صنايع پليمر، متالوژي، بيوفيزيک، علم پزشکي و زيستي استفاده مي‌شود.

4- اسپکتروفوتومتريSpectrophotometer:
دستگاهي است که براي بررسي خواص اپتيکي مانند بازتاب، عبور و يا جذب مواد براي طول موج معين بکار برده مي‌شود. دستگاه موجود در مرکز تحقيقات فيزيک پلاسما مدل Cary 500 Scan شرکت Varian يکي از کاملترين دستگاه‌هاي اسپکتروفوتومتر است که قادر به انجام آناليز در طيف وسيع از امواج الکترومغناطيس يعني در محدوده UV-VIS-NIR با طول موجهاي گسترده 175 nm-3300nm مي‌باشد. در اين دستگاه از روش double beam جهت آناليز استفاده مي‌شود.
براي انجام هر آناليز نظير بررسي بازتاب (Reflection) و يا عبور (Transmission) بر حسب خصوصيات ظاهري و فيزيکي هر نمونه از accessory ( وسيله جانبي) خاصي استفاده مي‌شود.
مهمترين accessory مورد استفاده در آناليز عبارتند از:
1) Specular Reflectance Accessory(SRA)
2) Diffuse Reflectance Accessory(DRA)
3) Variable Angle Reflectance Accessory
از دستگاه اسپکتروفوتومتر در زمينه‌هاي مختلف تحقيقات و صنعت مي‌توان استفاده نمود. از جمله: 
- فيزيک حالت جامد در زمينه قطعات نيمه هادي
- متالوژي و مواد
- نساجي
- سلول‌هاي خورشيدي
- آينه‌ها وعدسي‌هاي بسيار دقيق

5- ميکروسکوپ نوري- آناليز تصويري lmage Analyzer
دستگاهي است که براي گرفتن تصوير دو بعدي از سطح مواد با بزرگنمايي حداکثر 1000 برابر جهت تشخيص و تحليل دانه‌ها، ناخالصي‌ها، پستي وبلندي‌هاي سطح وغيره استفاده مي‌شود.
ميکروسکوپ نوري از قسمتهاي مخلتفي تشکيل شده است: 
1- سيستم توليد نور
2- جمع کننده نور
3- صافي نور
4- عدسي شيئي
5- عدسي چشمي
در ميکرروسکوپ نوري از دومدل کلي بازتاب نور و يا عبور نور استفاده مي‌شود.
ميکروسکوپ نوري مرکز مدل LEICA Q 500MC ساخت شرکت Leica Cambridge انگلستان مي‌باشد. اين ميکروسکوپ مجهز به دوربين CCd است و مي‌توان تصوير سطح نمونه را با کيفيت خوب در صفحه مانيتور مشاهده نمود. همچنين نرم افزار اين دستگاه قابليت کارهايي نظير Edit و تحليل تصاوير را براي کاربرد امکان‌پذير مي‌سازد

6- آزمايشگاه تفنگ الکتروني:
اين آزمايشگاه به همت و تلاش نيروهاي متخصص داخل مرکز در سال 82 راه‌اندازي شده است. کليه مراحل طراحي و ساخت دستگاه تفنگ الکتروني با کاتد سرد در داخل مرکز تحقيقات فيزيک پلاسما انجام شده است. در حال حاضر مراحل ساخت تفنگ الکتروني کاتد داغ در مرکز تحقيقات فيزيک پلاسما در دست انجام است.

7- آزمايشگاه کندوپاش(Sputtering)
اين آزمايشگاه نيز با تلاش تعدادي از دانشجويان کارشناسي ارشد به منظور لايه نشاني مواد مختلف در ابتداي سال 83 طراحي و ساخته شد. در حال حاضر اين دستگاه مراحل بهينه‌سازي خود را مي‌گذراند

8- کارگاه:
در کارگاه مرکز تحقيقات فيزيک پلاسما محفظه‌اي 60 ليتري از استيل نگير در حال ساخت است که به منظور انباشت به روش تبخير شيميايي بخار، پلاسماي جريان مستقيم و جريان متناوب و پراکنش طراحي شده است. اين محفظه تا 6-10 ميلي متر جيوه مي‌تواند تخليه شود و داراي پنجره و تعداد متنابهي گذرده براي مصارف متفاوت مي‌باشد. همچنين امکان اتصال چشمه يوني و تفنگ الکتروني به دريچه‌هاي بالا و جانبي آن وجود دارد. محفظه فوق براي ساخت فيلم‌هاي a-Si از SiH4 و DLC و a-C از C3H8 به طريق انباشت از روش پلاسما(AC , DC) به کار گرفته خواهد شد.

همکاري‌هاي علمي با ساير مؤسسات:
اين مرکز به منظور تبادل وانتقال تجربه‌هاي علمي و پژوهشي خود قراردادهاي همکاري متعددي را با مراکز تحقيقاتي و پژوهشي داخلي و خارجي منعقد نموده است. مرکز تحقيقات با آژانس بين‌المللي انرژي اتمي(ژنو): انستيتو تکنولوژي کورچاتوف روسيه؛ انستيتو تکنولوژي انرژي اتمي و مرکز تحقيقات فيزيک دانشگاه نيهون ژاپن؛ مرکز تحقيقات فيزيک نظري تريست، ايتاليا؛ مرکز تحقيقات انستيتو فيزيک پلاسما شهر هيفي چين؛ آکادمي علوم چين- پکن؛ بخش فيزيک دانشگاه يونان وهمچنين با داشگاه‌ها ومراکز علمي و تحقيقاتي داخل کشور نيز همکاري نزديک دارد. اعزام پاياپاي اعضاي هيأت علمي و دانشجويان به صورت دوره‌هاي کوتاه مدت، فرصت‌هاي مطالعاتي وانجام پروژه‌هاي مشترک علمي و تحقيقاتي از جمله فعاليت‌هاي اين مرکز مي‌باشد.

نقل از : نانو تکنولوژی