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Tese de Livre Docencia
DOI
10.11606/T.43.2014.tde-24012014-153254
Documento
Autor
Nome completo
Manfredo Harri Tabacniks
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
São Paulo, 2005
Banca examinadora
Ribas, Roberto Vicencotto (Presidente)
Amaral, Livio
Missell, Frank Patrick
Montenegro, Eduardo Chaves
Silveira, Enio Frota da
Título em português
Os elementos na matéria
Palavras-chave em português
Ensaios físicos
Espectroscopia de raio X
Interações nucleares
Reações de espalhamento
Resumo em português
A determinação da composição elementar de materiais é apresentada através do uso de métodos de feixe iônico, um conjunto de técnicas analítico-elementares que têm em comum a utilização de feixes de íons monoenergéticos, com energia entre 100 e 2000 keV /u. Descrevem-se os métodos PIXE (Particle Induced X Ray Emission), RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry), e ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis). Métodos de feixe iônico, são métodos de análise multielementar não destrutivos e extremamente sensíveis, capazes de detectar todos os elementos da tabela periódica até o limite de uma mono-camada atômica ou teor de massa relativa de 1μg/g (ppm) em superfícies e materiais com precisão absoluta da ordem de 3%. Iniciando com uma revisão fenomenológica sobre a interação de íons em movimento na matéria destacam-se os fenômenos do freamento iônico que resultam nos atuais métodos de análise. É feita uma breve revisão do retroespalhamento Rutherford (RBS), do espalhamento elástico em ângulo frontal (ERDA ou FRS) com feixe de He+, um dos poucos métodos para a medida da concentração absoluta de hidrogênio em filmes finos. Finalmente, é apresentada a formulação completa do método PIXE, com destaque para a análise de amostras espessas. São apresentados também vários exemplos do uso dos métodos de feixe iônico em problemas diversos com especial realce para a análise PIXE de anéis de crescimento de árvores, uma nova proposta para análise PIXE de amostras espessas e o estudo da influência da rugosidade superficial de filmes finos em espectros RBS e sua diferenciação de fenômenos de interdifusão. Na conclusão examinam-se metas futuras e desafios a serem enfrentados na área com propostas de continuidade e desenvolvimento do Laboratório de Análise de Materiais com Feixes Iônicos.
Título em inglês
The elements in the matter
Palavras-chave em inglês
Nuclear interactions
X-ray spectroscopy
Resumo em inglês
The elementary composition of materials is investigated with the use of Ion Beam Methods, a combination of elementary analytical techniques that employ monoenergetic ionbeams in the range of 100 to 2000 keV/u. The analytical methods RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry), PIXE (Particle Induced X Ray Emission) and ERDA (Elastic Recoil Detection Analysis) are reviewed. These are extremely sensitive, multielementary and non destructive analytical methods, capable of detecting all elements of the periodic table down to a detection limit of one atomic layer or 1 μg/g (1 ppm) mass ratio, with an absolute precision of about 3%. Starting with a phenomenological review on the interactions of swift ions in matter, the sopping power of ions is related to the phenomena which gives rise to the actual analytical methods. A brief formulation of the Rutherford Backscattering Spectrometry and the Forward Recoil Spectrometry is shown. This last one, is one of the few methods for the analysis of Hydrogen in thin films. The PIXE method is also formulated with special emphasis to the analysis of thick targets. Many applications using ion beam methods are described, pointing out the PIXE analysis of tree rings, a novel procedure for the PIXE analysis of thick targets and a research attempting to discriminate surface roughness from diffusion in RBS analysis. Future trends and challenges are presented in the final remarks, to build a roadmap into the future for the Laboratório de Análise de Materiais com Feixes Iônicos.
 
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ldmht.pdf (3.21 Mbytes)
Data de Publicação
2014-01-27
 
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