[pt] Um espectrômetro de massa por tempo-de-vôo 252Cf-PDMS foi empregado para a realização de três atividades: a) o aperfeiçoamento do espectrômetro com a instalação de novos dispositivos; b) a análise da emissão secundária de agregados iônicos por um alvo de LiF; c) a análise da fragmentação em vôo de íons positivos (LiF)nLi+ metaestáveis. O aperfeiçoamento do espectrômetro consistiu: i) na blindagem elétrica do detector start para aumentar a sua estabilidade; ii) na caracterização de dois pares de placas defletoras já existentes; iii) na instalação de um novo tipo de detector sensível à posição com anodo multi-fios, e iv) no projeto e na instalação de uma lente Einzel para aumentar a transmissão de íons secundários entre a amostra e o detector. A emissão secundária de agregados iônicos por um filme de LiF policristalino, bombardeado por fragmentos de fissão de ~ 60 MeV foi analisada através da técnica tempo-de-vôo (TOF). O detector sensível à posição recém instalado permite o emprego da técnica XY-TOF para analisar distribuições angulares de íons Li e dos agregados (LiF)nLi+. Determinaram-se as distribuições angulares dos agregados com n = 0 a 3, através de medidas simultâneas de suas velocidades axiais e radiais, evento por evento. A vida media de íons metaestáveis (LiF)nLi+* é determinada fazendo uso da configuração do espectrômetro e especialmente do comprimento do tubo de vôo livre. Após serem emitidas, as espécies iônicas metaestáveis monocarregadas são aceleradas por um campo elétrico da ordem de 2 kV/mm, e conduzidas a uma região de campo externo nulo, onde podem se dissociar espontaneamente em um fragmento iônico e outro neutro. Para facilitar a analise dos dados, impede-se a detecção do fragmento iônico através de um filtro eletrostático. Foram analisados os agregados iônicos com n = 1 a 5. Encontrouse que os valores das vidas medias estão na faixa de 30 a 100 ns. Discute-se também a detecção de espécies neutras produzidas por colisão de agregados (LiF)nLi+ com moléculas de gás residual. / [en] A 252Cf-PDMS time-of-flight mass spectrometer was used for the accomplishment of three activities: a) improvement of the spectrometer by introducing new devices; b) analysis of the LiF cluster ion secondary emission; c) analysis of the (LiF)nLi+ metastable íon fragmentation, in flight. The spectrometer improvement consists of: i) the shielding of the start detector to increase its stability, ii) the characterization of two existing deflecting- plate pairs, iii) the installation of a new type of position-sensitive delay line detector for secundary ions, and iv) the project and manufacture of a Einzel lens to increase the transmission of the secondary íons between the sample and the detector. The secondary cluster ion emission of policrystalline LiF, induced by the impact of fission fragments (60 MeV), is analyzed by the time-of-flight technique (TOF). The new position sensitive delay-line detector allows the use of the XY-TOF technique to analyze angular distributions of Li ions and (LiF)nLi+ clusters. Event by event, their axial and radial velocities are measured simultaneously, allowing the angular distributions measurement of clusters with n = 0 to 3. Mean lives of metastable clusters are determined through the measurement of the detection rate dependence on the target bias. After been emitted, the monocharged metatable ions are acelerated by a 2 kV/mm electric field towards a field-free region, where they can spontaneously dissociateinto two fragments, one ion and another neutral. To facilitate the data analysis, it is avoided the detection of ionic fragments by placing an electrostatic filter in front of the detector. Mean lives values of 30 to 100 ns are determined for ionic clusters with n = 1 to 5. The production of neutral species by collision of the (LiF)nLi+ clusters with the gas molecules is also discussed.

[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado para analisar os íons dessorvidos de uma amostra de amônia condensada (temperaturas de análise: 25 a 150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf. O espectrômetro permite identificar e determinar as abundâncias das espécies iônicas dessorvidas. Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para determinar as estruturas mais estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas dinâmicas de emissão de íons secundários observados na parte experimental. A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma molécula muito bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar a formação de compostos orgânicos nas superfícies de corpos interestelares, uma vez que está comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos espectros obtidos observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser representados por (NH3)nNHm ± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0- 3 para íons negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de formação de novos compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO, com a mesma montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se no espectro obtido (antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa resultantes de reações primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às estruturas dos agregados foram realizados través do programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade) por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma relação direta entre as estabilidades determinadas e as abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição de velocidades e energias foram comparados com os dados experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4), apresentando uma concordância razoável em valor absoluto, mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the Laboratório National de Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze desorbed ions of a condensed ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being impacted by 252Cf fission fragments . The spectrometer allows identifying and determining the relative yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made theoretical calculations to determine the most stable cluster structures as well as to determine the emission dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part. The ammonia was chosen because of its similarity with the water molecule (very well studied). Another reason is the current interest in determining the organic compounds formation in the interstellar surfaces, now that it is proven the presence of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the formation of ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm ± with n = 0 - 30 and m = 0 - 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One way to evidence the formation possibility of new compound is to perform experiments with CO-NH3 mixture samples, using the same experimental set up used for the ammonia. In the spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines, product of primary reactions, corresponding to hybrid molecular ions having the CnOmHl + structure were observed. Theoretical calculations referring to cluster structures had been carried out using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective is to determine the most stable structures of the ammonia clusters through the Density Functional Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct relation between the computed stabilities and the relative abundances in the mass spectra was found. Finally calculations with the Secondary Electron Induced Desorption (SEID) model had been carried out. Results of velocity and energy distributions had been compared with the experimental data of ammonia clusters (n = 0, 4), presenting a good agreement in absolute values but moderate agreement in shape.

[pt] A dessorção de íons secundários induzida por impacto de projéteis velozes é um fenômeno de interesse tanto da pesquisa fundamental dos processos de colisão quanto da Física de Superfícies, Biociência e Astrofísica. O modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons baseado na formação de um traço nuclear é aprimorado no presente trabalho. Considera-se que o traço seja composto por um infratraço de carga positiva e um ultratraço de carga negativa. Ao chegarem na superfície do sólido, os elétrons secundários emanados do infratraço geram íons que são em seguida acelerados por ação do campo elétrico produzido pelos traços. Os dados experimentais escolhidos para testar o modelo correspondem à dessorção iônica induzida em filmes finos de gelo (H2O) por íons de nitrogênio de 1,7 MeV. As velocidades de emissão e as massas dos íons dessorvidos foram determinadas pela técnica de tempo- de-vôo. Empregou-se um detector de íons composto por um par de placas de microcanais e por um anodo sensível à posição de impacto dos íons. Os dados obtidos pela técnica XY-TOF mostram diferenças de simetrias na distribuição angular dos íons secundários. Em especial, observou-se emissão quase isotrópica dos agregados leves em relação a normal à superfície, contrastando com a dos agregados pesados que apresenta distribuição assimétrica atribuída a um efeito de memória da direção do projétil durante a emissão iônica. Um acordo entre os resultados do modelo e os dados experimentais é considerado razoáve / [en] Secondary ion desorption induced by impact of fast projectiles is an important phenomenon not only because it is directly connected to atomic collision processes in solids, but also to practical implications in the Physics of Surfaces, Bioscience and Astrophysics. A theoretical model describing the desorption induced by secondary electron (SEID) produced in nuclear tracks is extended in the present work. It considers that the nuclear track is composed by a positive charged infratrack and a negative charged ultratrack. Secondary electrons emanated from infratrack reach the surface of the solid and generate molecular ions which are accelerated by an electric field produced by the track. The experimental data obtained by a 1.7 MeV nitrogen beam inducing electronic sputtering on condensed water target are used to test the SEID model. The initial velocity vectors and the masses of the emitted ions were obtained by the time-of-fight technique equipped with a position sensitive delay line detector XY-TOF. The data obtained by the technique show differences of symmetries in the angular distribution of the secondary ions. In particular, isotropic emission was observed for light clusters in relation to normal to the surface, contrasting with heavy clusters that show an asymmetric distribution attributed to nuclear track memory direction during the emission. The agreement between the model results and experimental data is considered reasonable. / [es] La desorción de iones secundarios a partir de la incidencia de proyectiles rápidos en superficies es un fenómeno de gran interés científico en áreas de Física de Colisiones (interacciones ión-sólido), Física de Superficies, Bio-ciencia y Astrofísica. En esta Tesis fue desarrollado un modelo teórico para describir el proceso de desorción iónica inducida por los electrones emitidos durante la formación del trazo nuclear. El modelo considera que el trazo trazo nuclear. Las predicciones del modelo fueron comparadas con las mediciones de las especies emitidas por la incidencia de iones de nitrógeno de 1,7 MeV en películas delgadas de hielo (H2O). Las especies emitidas y sus velocidades iniciales fueron determinadas utilizando la técnica tiempo de vuelo (TOF). Fue utilizado un detector formado por un par de placas de micro canales con un ánodo sensible a la posición de impacto de los iones (técnica XY-TOF). Dos tipos de distribuciones angulares de los iones secundarios fueron observadas: isotrópica para masas pequeñas y anisotrópica para masas grandes. La distribución angular de masas grandes es preferencialmente simétrica a la dirección de incidencia del proyectil con respecto a la normal a la superficie y se debe al efecto de memoria del trazo nuclear sobre la dirección de incidencia del proyectil. Los resultados teóricos y los valores experimentales concuerdan parcialmente.