Wybrane aspekty formowania biozgodnych powłok dwuwiązkową metodą IBAD : [abstrakt]

• Autorzy: Rajchel B. , Proniewicz L. M. , Mitura M. , Bonarski J. , Rakowski W.

Warianty tytułu

EN

Some aspects of creation biocompatible coating layers by dual beam IBAD method : [abstract]

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Formowanie twardych biozgodnych powłok o dobrej adhezji na powierzchni metalowych endoprotez może umożliwić wydłużenie czasu ich pracy w organizmie człowieka. Dodatkową zaletą stosowania powłok na metalowych endoprotezach może być obniżenie migracji cząstek metalu z endoprotezy do organizmu ludzkiego. Wielopierwiastkowe oraz wielowarstwowe powłoki budowane z węgla, krzemu oraz tytanu charakteryzują się dobrymi mechanicznymi, chemicznymi oraz biologicznymi własnościami. Adhezja powłok zależy między innymi od grubości i mikrostruktury warstwy przejściowej pomiędzy powłoką a podłożem. Zarówno grubość jak i mikrostruktura warstwy przejściowej może być kontrolowana przez odpowiedni dobór metody formowania powłoki. Celem prezentowanej pracy było uformowanie oraz zbadanie mikrostruktury biozgodnych powłok typu SixCy formowanych dwuwiązkową metodą Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD). Metodę tę wybrano ze względu na prostotę kontroli zarówno grubości jak i mikrostruktury warstwy przejściowej oraz odpowiedni dobór oraz monitorowanie parametrów wiązek jonów. W tej metodzie do formowania powłok wykorzystywane są dwie wiązki jonów. Jedna wiązka jonów, najczęściej jonów Ar+, służy do wybicia z powierzchni płyt grafitowej i krzemowej atomów. Jako współpracują wiązkę, bombardującą dynamicznie formowaną powłokę, użyto wiązkę jonów 12C+ o energii 25 keV. Powłoki SixCy formowano zarówno z pośrednią cienką warstwą tytanu jak i bez warstwy pośredniej. Do formowania tytanowej warstwy pośredniej użyto technikę sputteringu jonowego. Do analizy uformowanych powłok zastosowano metodę RBS (Rutherford Backscattering Spectroscopy) oraz technikę NRA (Nuclear Reaction Analysis). Rozkłady głębokościowe węgla, krzemu oraz tytanu określono bombardując badaną powłokę wiązkami jonów He+. Do dokładnego określenia rozkładów głębokościowych węgla w uformowanych powłokach wykorzystano reakcję rezonansową 12C (p,p)12C. W analizach tych zmieniano energię początkową bombardującej wiązki protonów oraz kąt, pod jakim bombardowano analizowaną powłokę. Wszystkie analizowane powłoki charakteryzowały się złożoną strukturą z cienką amorficzną końcową warstwą i szeroką warstwą przejściową do podłoża. Do określenia mikrostruktury uformowanych powłok zastosowano również spektroskopię mikro-ramanowską oraz dyfrakcję promieniowania X.

EN

Formation of hard biocompatible coating layers with the best possible adhesion to substrate is a key for prolongation of working time and metallic endoprostheses. Additional bonus of application of coating layer is decreasing migration of metallic particles from endoprosthesis to human body. Multielemental and multilayer coating based on carbon, silicon and titanium is known to have good mechanical, chemical and biological properties. The adhesion of formed layers is determined by thickness and microstructure of an interface sublayer between coating and substrate. The microstructure of this interface can be controlled by the methods used for their formation. The aim of this work is the investigation of SixCy biocompatible coating layers formed by dual beam Ion Beam Assisted Deposition (DB IBAD) method. This method is applied because the thickness and the microstructure of the interface sublayer can be easily controlled by applied of ion beams parameters. In this method two ion beams were applied. One of Ar+ ion beam at the energy of 25 keV is used for sputter of graphite and silicon plates. As the co-bombarding beam, the flux of 12C+ ions at the energy of 25 keV is used. These SixCy layers are formed with or without titanium intermediate sublayer. In case of creation of the titanium sublayer the sputter method is used. Analysis of the obtained material is performed by Rutherford Backscattering Spectroscopy (RBS) and by Nuclear Reaction Analysis (NRA) techniques. Carbon and silicon distribution is determined by the use of He+ ion beam. For detail determination of the carbon distribution the beam of protons is applied due to the resonance reaction 12C(p,p)12C. The initial energy of protons and impact angle were varied. All investigated coating layers are shown to have complex structure with thin amorphous final sublayer and with thick interface sublayer. For determination of microstructures of formed layers the micro-Raman spectroscopy and X-ray diffraction methods are used.

Słowa kluczowe

PL

formowanie powłok biozgodnych

EN

formation of biocompatible coating layers

• Wydawca: Polskie Stowarzyszenie Biomateriałów
• Czasopismo: Inżynieria Biomateriałów
• Rocznik: 2004
• Tom: R. 7, nr 38-42
• Strony: 199--200

Twórcy

autor

Rajchel B.

• Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego, Polska Akademia Nauk, ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków, Polska

autor

Proniewicz L. M.

• Wydział Chemiczny Uniwersytetu Jagiellońskiego ul. R. Ingardena 3, 30-060 Kraków, Polska

autor

Mitura M.

• Instytut Fizyki Jądrowej im. H. Niewodniczańskiego, Polska Akademia Nauk, ul. Radzikowskiego 152, 31-342 Kraków, Polska

autor

Bonarski J.

• Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej, Polska Akademia Nauk, ul. Reymonta 25, 30-059 Kraków, Polska

autor

Rakowski W.

• Akademia Górniczo-Hutnicza, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Robotyki, Al. Mickiewicza 30, 30 - 059 Kraków, Polska