Charakterizace bariérových materiálů pomocí LIBS

Abstract

Tato práce se zabývá výzkumem bariérových materiálů pomocí hloubkového prv-kového profilování metodou spektroskopie laserem indukovaného plasmatu (LIBS). Cílem bylo analyzovat vzorky ztvrdlé cementové pasty, na jejichž povrchu bylo sor-bováno europium - prvek, který se vyskytuje ve vysoce aktivních radioaktivních odpadech a současně slouží jako analog dalších radionuklidů. Teoretická část se věnuje rešerši bariérových materiálů a jejich roli v úložištích radioaktivních odpadů. Dále popisuje principy metody LIBS a její možnosti pro detekci europia. Experimentální část zahrnuje analýzu vzorků cementové pasty typu CEM I, z nichž některé obsahovaly příměs plastifikátoru ISOPLAST 531, a případně byly vystaveny vysokým dávkám ionizujícího záření. Vzorky byly vystaveny vodnému roztoku stabilního europia, které se sorbovalo na jejich povrchu. Metodou LIBS byl následně sestaven hloubkový profil intenzity charakteristického záření plasmatu europia vyvolaného laserem, vypovídající o pří-tomnosti prvku ve sledované vrstvě. Výsledky potvrdily, že metoda LIBS umožňuje detailní analýzu i velmi tenkých povrchových vrstev (v řádu jednotek m) s obsa-hem europia. Nicméně, nehomogenity vzorků a omezený povrch ztížily porovnání vlastností různých typů cementových materiálů.

This thesis investigates barrier materials using Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) for depth profiling. The aim was to analyze hardened cement paste samples with sorbed europium, serving as a model radionuclide found in highlevel waste. The theoretical part reviews barrier materials and their role in radioactive waste repositories, describes the principles of the LIBS method, and its capabilities in europium detection. The experimental section analyzes samples of CEM I cement paste, some of which were modified with the plasticizer ISOPLAST 531 and/or exposed to high doses of ionizing radiation. Samples were exposed to an aqueous solution containing stable europium, which sorbed onto their surfaces. Using LIBS, depth profiles of europiums characteristic emission intensity, indicating the elements presence within the measured layer, were constructed. The results confirmed that LIBS enables detailed analysis of very thin surface layers containing europium (on the order of microns). However, sample heterogeneity and limited surface area complicated comparisons of different cement types.