Vakum ark plazma depozisyon ünitesinin mevcut mevva iyon implantasyon sistemine adaptasyonu ve üzerinde sinir hücrelerinin çoğaltılmasına temel olabilecek çalışmalar için çeşitli malzemelerin dlc ince film ile kaplanarak bazı özelliklerinin incelenmesi
Adaptation of vacuum arc plasma deposition unit on existing mevva ion implantation system and investigation of some features of dlc thin films deposited on some materials which may be base to be used for studies of nerve cell generation on these films
Yazar: UMUT YEŞİLYURT
Danışman: PROF. DR. AHMET ÖZTARHAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Elmas kaplama = Diamond coating ; Plazma ark = Plasma arc

Özet:
Bu tezde, Ege Üniversitesi Yüzey Modifikasyon Laboratuvarı'nda bulunan metal buharlı vakum ark (MEVVA) iyon implantasyon sistemi üzerine elmas benzeri karbon (DLC) kaplamalar yapmak üzere filtrelenmiş katodik vakum arkı cihazı (Filtered Cathodic Vacuum Arc = FCVA) monte ve adapte edilmiş ve cihazın çalışma özelliklerinin belirlenmesi amacıyla, farklı malzemeler üzerine yapılan DLC kaplamaların kaplama hızının, sertliğinin, tutunma özelliklerinin tayinine yönelik çalışmalar yapılmıştır. Ayrıca, farklı malzemeler üzerine yapılan DLC kaplamalarının Raman analizi ile kalitesinin belirlenmesine yönelik olarak karbon tabakanın sp3/sp2 oranı ve taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yüzey yapısına bakılmıştır.Tezin ana amacı, Ege Üniversitesi Biyomühendislik Bölümü'nde yürütülmekte olan TÜBİTAK 108M391 No'lu proje kapsamında, sinir hücrelerinin DLC kaplanmış yüzeylerde çoğaltılmasına ilişkin yapılacak çalışmalarda kullanılmak üzere, oluşturulan sistemle kaplanan DLC filmlerin bazı özelliklerinin incelenmesidir.Çalışmanın iki ana bölümü bulunmaktadır. Öncelikle MEVVA iyon implantasyon cihazına FCVA cihazının montaj ve adaptasyonu ile oluşturulan sistemin kalibrasyonu yapılmıştır. Bunun için öncelikle teorik hesaplama yöntemiyle elde edilen sonuçlar, deneysel kalınlık ölçümleriyle karşılaştırılarak bir çıkarıma varılmıştır. Ardından, FCVA sistemi ile farklı malzemeler üzerine kaplanan DLC filmlerinin özelliklerinin çeşitli analizlerle incelenmesi çalışması yürütülmüştür.Yapılan çalışmaların sonucunda, kaplanan malzemelerin karşılaştırmalı değerlendirilmesi sonucu, yumuşak malzemeler olmasına karşın DLC kaplanan PLA numuneler üzerinde, en az çelik ya da kristal silikon gibi rijit numuneler kadar kaliteli DLC kaplamaların elde edilebildiği gözlemlenmiştir.Bunun yanında normal DLC kaplamanın yanında yumuşak çelik ve kristal silikon üzerine yapılan IBAD yöntemiyle DLC kaplama çalışmaları sonucunda elde edilen kaplamaların kalitesinin, normal DLC kaplamalara göre daha yüksek olduğu, ancak düzenli (uniform) kaplama elde edilemediği gözlenmiş, bunun iyileştirilmesine yönelik gelecekte yeni çalışmalar yapılması gerektiği sonucu çıkarılmıştır.Yapılan çalışmaların, DLC kaplanmış polimer filmlerin üzerinde sinir hücrelerinin çoğaltılmasına yönelik araştırmalara destek olması amaçlanmıştır.Anahtar sözcükler: Elmas Benzeri Karbon (Diamond Like Carbon; DLC), C, Filtered Cathodic Vacuum Arc (FCVA), İyon İmplantasyonu, MEVVA (Metal Vapour Vacuum Arc) İyon İmplantasyon Cihazı, İyon Işını Destekli Kaplama (Ion Beam Asisted Deposition; IBAD), Polimerler, Polilaktik Asit (PLA), Biyo-Uyumlu Malzemeler

Abstract:
In this thesis, filtered cathodic vacuum arc device (FCVA) adapted and mounted on a metal vapor vacuum arc (MEVVA) ion implantation system to deposit diamond like carbon (DLC) films and in order to determine device?s operating characteristics, studies made to determine deposition rate, hardness, binding features of DLC films deposited on various materials. Also, to determine the quality of DLC films deposited on different materials, Raman analysis made on carbon layer to find sp3/sp2 ratio and surface structure was monitored by scanning electron microscopy.The major aim of this thesis is to investigate some features of DLC films which have been deposited by the system made and to be used in studies which will be made on generating nerve cells on DLC deposited surfaces in future studies, in scope of TÜBİTAK Project No:108M391 currently being managed in Ege University Bioengineering Department.The work consists of two main parts. First the calibration of the system made by mounting and adapting FCVA device on MEVVA ion implantation device has been done. For this, formerly obtained theoretical results have been compared with experimental thickness measurements and an approach is made. After this, the study of investigating features of DLC films deposited on different materials by FCVA system with various analysis have been made.As a result of the studies, after relatively evaluation of deposited materials, on PLA substrates, although they are rather soft materials, the quality of DLC depositions have been found as good as rigid substrates like steel or crystal silicone.In addition to this, along with normal DLC depositions, the DLC films made by IBAD method on soft steel and crystal silicone have been found having higher film quality than of DLC films deposited with normal method, however the deposition did not have a uniform characteristics and it is proposed to make further new studies in future in order to improve this uniformity.With the studies made in scope of this thesis, it is aimed to provide researches on nerve cell generation on DLC deposited polymer films with support.Keywords: Diamond Like Carbon (DLC), C, Filtered Cathodic Vacuum Arc (FCVA), Ion Implantation, MEVVA (Metal Vapor Vacuum Arc) Ion Implanter, Ion Beam Assisted Deposition (IBAD), Polymers, Polylactic Acid (PLA), Bio-Compatible Materials