Amostras de Teflón&#174 FEP e Mylar C foram submetidas a um bombardeio eletrônico por longos períodos a fim de se verificar a existência de uma possível corrente de condução na fase final de um carregamento por feixe eletrônico. Em vez disso, descobriu-se que a energia associada ao segundo ponto de cruzamento da curva de emissão eletrônica do material bombardeado varia lentamente com o tempo de exposição à irradiação. Por outro lado foram descobertos também fortes indícios de que o centróide de carga sofre um deslocamento enquanto a amostra está sendo irradiada. A componente da corrente através da amostra, associada a qualquer um desses efeitos se superpõe à corrente de condução (se existir) e acaba tornando inviável a sua observação, enquanto um ou ambos os efeitos persistirem. Na realidade não é só a energia do segundo ponto de cruzamento que varia; toda a curva de emissão característica do material, que é fundamental para se entender os processos e carga e descarga de amostras, sofre modificação com a irradiação prolongada. Além disto, dois novos métodos para se carregar uma amostra de polímero estão sendo propostos. Um deles permite carregar uma amostra positivamente, por etapas, a tensões mais elevadas que o método convencional. O outro possibilita carregar negativamente uma amostra, lançando mão do mecanismo de auto-regulação para interrupção do processo de carga, o que só havia sido feito até o momento para um carregamento positivo. Um novo método para se descarregar uma amostra usando o próprio feixe eletrônico também é apresentado. / Teflon&#174 FEP and Mylar C samples were submitted to an electron beam during long periods of time in order to examine the possible existence of conduction current in the final stages of the charging process. It was found that the energy associated with the second crossover point in the electronic emission curve of the irradiated material varied slightly with the time of irradiation. On the other hand, strong evidence emerged that the charge centroid is shifted while the sample is being irradiated. The component of the current through the sample which is associated with any of these effects is superimposed to the conduction current (if present), hampering the identification of a conduction current. In fact, it is not only the energy of the second crossover point that varies, for the whole emission curve is modified upon prolonged irradiation. This emission curve is fundamental for understanding the charging and discharging processes in the samples. In addition, two new methods for charging a sample are being proposed. The first allows one to charge the sample positively to surface potentials that are higher than those obtained in the conventional method. The other method permits the sample to be charged negatively using the auto-regulation mechanism for interrupting the charging process; this had previously been done only for charging samples positively. A new method for discharging a sample using the electron beam is also presented.

Construímos um acelerador de elétrons de baixa energia (opera na faixa de 0,4 - 20 keV) que dispõe dos recursos necessários para ser utilizado como instrumento de pesquisa em áreas relacionadas com os isolantes. Neste trabalho, ele foi empregado para estudar a emissão secundária em polímeros ou, mais especificamente, para mostrar que um novo método de medida de emissão secundária, que designamos \"Método de Medida Dinâmica\", descrito por H. Von Seggern [IEEE Trans. Nucl. Sei. NS-32, p.1503 (1985)] não permite, ao contrário do que se esperava, obter a verdadeira curva de emissão secundária devido à influência exercida pela carga positiva acumulada sobre a emissão. Contudo, no decorrer do trabalho, mostramos que a montagem descrita por ele ainda pode ser utilizada com vantagem para: i) medir precisamente a energia do 2&#176 ponto de cruzamento e ii) para levantar a verdadeira curva de emissão se, ao invés irradiarmos o alvo continuamente, usarmos pulsos de corrente. Além disso, pudemos, analisando o modo como a carga positiva age sobre a emissão nas mais diversas situações. I) estimar a profundidade de escape máxima e média dos secundários; II) mostrar que a carga positiva líquida numa amostra carregada positivamente fica próxima da superfície e III) mostrar que em amostras carregadas negativamente as cargas positivas ficam próximas da superfície e as negativas, em maior número, no volume do material. / We have constructed an accelerator for the generation of low energy e1ectrons (in the 0.4 to 20 keV range). The accelerator is equipped with some devices especially designed for the investigation of the e1ectrical properties of electron-irradiated dielectrics. In this work we have employed it for the study of the secondary electron emission of irradiated polymers. Reference is made to a method proposed bt H. von Seggern [IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-32, p.1503 (1985)] which was intended for the determination of the electron emission yield especially between the two cross-over points in a single run, here called the dynamical method. We have been able to prove that, contrary to expectation, this method does not give correct results over the entire emission curve. Rather it gives yield values which are too low by 25% in the region where the emission exhibits a maximum, due to the interaction between the electron emission process and the positive surface charge of the dielectric. However the method needs not to be dismissed entirely. As it is, it can be used advantageously for the precise determination of the energy of the second cross-over point. In addition, with the same set up, the method could be improved by replacing the continuous irradiation of the sample by a pulsed irradiation, leading to results essentially the same as those shown in the literature. Finally, analyzing the process of interaction between the positive charge of the dielectric and the mechanism of electron emission in several situations, we were able: I) to determine the maximum value and the average value of the escape depth of the emitted electrons; II) for a sample with a net positive charge, to show that the positive charge resides very near the surface of incidence; III) for a sample with a net negative charge, to show that the positive charge also resides near the surface while the (prevalent) negative charge resides in the bulk of the material

Construímos um acelerador de elétrons de baixa energia (opera na faixa de 0,4 - 20 keV) que dispõe dos recursos necessários para ser utilizado como instrumento de pesquisa em áreas relacionadas com os isolantes. Neste trabalho, ele foi empregado para estudar a emissão secundária em polímeros ou, mais especificamente, para mostrar que um novo método de medida de emissão secundária, que designamos \"Método de Medida Dinâmica\", descrito por H. Von Seggern [IEEE Trans. Nucl. Sei. NS-32, p.1503 (1985)] não permite, ao contrário do que se esperava, obter a verdadeira curva de emissão secundária devido à influência exercida pela carga positiva acumulada sobre a emissão. Contudo, no decorrer do trabalho, mostramos que a montagem descrita por ele ainda pode ser utilizada com vantagem para: i) medir precisamente a energia do 2&#176 ponto de cruzamento e ii) para levantar a verdadeira curva de emissão se, ao invés irradiarmos o alvo continuamente, usarmos pulsos de corrente. Além disso, pudemos, analisando o modo como a carga positiva age sobre a emissão nas mais diversas situações. I) estimar a profundidade de escape máxima e média dos secundários; II) mostrar que a carga positiva líquida numa amostra carregada positivamente fica próxima da superfície e III) mostrar que em amostras carregadas negativamente as cargas positivas ficam próximas da superfície e as negativas, em maior número, no volume do material. / We have constructed an accelerator for the generation of low energy e1ectrons (in the 0.4 to 20 keV range). The accelerator is equipped with some devices especially designed for the investigation of the e1ectrical properties of electron-irradiated dielectrics. In this work we have employed it for the study of the secondary electron emission of irradiated polymers. Reference is made to a method proposed bt H. von Seggern [IEEE Trans. Nucl. Sci. NS-32, p.1503 (1985)] which was intended for the determination of the electron emission yield especially between the two cross-over points in a single run, here called the dynamical method. We have been able to prove that, contrary to expectation, this method does not give correct results over the entire emission curve. Rather it gives yield values which are too low by 25% in the region where the emission exhibits a maximum, due to the interaction between the electron emission process and the positive surface charge of the dielectric. However the method needs not to be dismissed entirely. As it is, it can be used advantageously for the precise determination of the energy of the second cross-over point. In addition, with the same set up, the method could be improved by replacing the continuous irradiation of the sample by a pulsed irradiation, leading to results essentially the same as those shown in the literature. Finally, analyzing the process of interaction between the positive charge of the dielectric and the mechanism of electron emission in several situations, we were able: I) to determine the maximum value and the average value of the escape depth of the emitted electrons; II) for a sample with a net positive charge, to show that the positive charge resides very near the surface of incidence; III) for a sample with a net negative charge, to show that the positive charge also resides near the surface while the (prevalent) negative charge resides in the bulk of the material

Amostras de Teflón&#174 FEP e Mylar C foram submetidas a um bombardeio eletrônico por longos períodos a fim de se verificar a existência de uma possível corrente de condução na fase final de um carregamento por feixe eletrônico. Em vez disso, descobriu-se que a energia associada ao segundo ponto de cruzamento da curva de emissão eletrônica do material bombardeado varia lentamente com o tempo de exposição à irradiação. Por outro lado foram descobertos também fortes indícios de que o centróide de carga sofre um deslocamento enquanto a amostra está sendo irradiada. A componente da corrente através da amostra, associada a qualquer um desses efeitos se superpõe à corrente de condução (se existir) e acaba tornando inviável a sua observação, enquanto um ou ambos os efeitos persistirem. Na realidade não é só a energia do segundo ponto de cruzamento que varia; toda a curva de emissão característica do material, que é fundamental para se entender os processos e carga e descarga de amostras, sofre modificação com a irradiação prolongada. Além disto, dois novos métodos para se carregar uma amostra de polímero estão sendo propostos. Um deles permite carregar uma amostra positivamente, por etapas, a tensões mais elevadas que o método convencional. O outro possibilita carregar negativamente uma amostra, lançando mão do mecanismo de auto-regulação para interrupção do processo de carga, o que só havia sido feito até o momento para um carregamento positivo. Um novo método para se descarregar uma amostra usando o próprio feixe eletrônico também é apresentado. / Teflon&#174 FEP and Mylar C samples were submitted to an electron beam during long periods of time in order to examine the possible existence of conduction current in the final stages of the charging process. It was found that the energy associated with the second crossover point in the electronic emission curve of the irradiated material varied slightly with the time of irradiation. On the other hand, strong evidence emerged that the charge centroid is shifted while the sample is being irradiated. The component of the current through the sample which is associated with any of these effects is superimposed to the conduction current (if present), hampering the identification of a conduction current. In fact, it is not only the energy of the second crossover point that varies, for the whole emission curve is modified upon prolonged irradiation. This emission curve is fundamental for understanding the charging and discharging processes in the samples. In addition, two new methods for charging a sample are being proposed. The first allows one to charge the sample positively to surface potentials that are higher than those obtained in the conventional method. The other method permits the sample to be charged negatively using the auto-regulation mechanism for interrupting the charging process; this had previously been done only for charging samples positively. A new method for discharging a sample using the electron beam is also presented.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.

Neste trabalho realizamos uma série de medidas de correntes elétricas através de amostras de polímeros isolantes submetidos a radiação por feixe eletrônico, amostras essas inserida em um circuito em modo de corrente. A energia do feixe incidente foi sempre tal que não atravessava totalmente a amostra, depositando em seu interior excesso de carga negativa. A polaridade dessa carga foi determinada pela curva de emissão secundária. Como a energia do feixe foi sempre muito superior à energia EII (abaixo dessa energia o número de elétrons injetados pelo feixe é menor que os arrancados para fora da amostra, e acima desse valor o contrário ocorre), as amostras usadas (polifluoretileno-propileno, polietileno de alta densidade e polietileno de baixa densidade) foram carregadas negativamente. Devido à radiação parcialmente penetrante, cada amostra foi dividida em duas regiões distintas: irradiada e não-irradiada. Na região não-irradiada permanece a condutividade intrínseca do material, enquanto na irradiada a condutividade foi muito aumentada devido à geração de portadores secundários pela radiação. As curvas de corrente foram medidas durante e após a irradiação sob diferentes campos elétricos aplicados externamente. Vários modelos teóricos foram aplicados para explicar os resultados de correntes medidas. O mais simples foi o Modelo Caixa, onde a penetração dos primários era um valor fixo r, dividindo a amostra em condutividade induzida g1 de 0 a r, e condutividade intrínseca gi, de r a L, sendo g1 gi (L é a espessura da amostra). O modelo mais sofisticado levou em conta uma região &#916r em torno de r pois considera que o freamento dos elétrons não ocorre todos no mesmo ponto, mas tem uma dispersão em tomo de um ponto r. Por esse motivo a condutividade induzida é dependente da posição, e num caso mais geral depende também do tempo. Durante a irradiação da amostra inserida no circuito de medida, pode ocorrer injeção pelos eletrodos alterando, em determinadas circunstâncias, a polaridade do excesso de carga. Como resultado dos ajustes teórico-experimentais vários parâmetros elétricos dos materiais foram obtidos. / This work presents several electric current measurements in dieletric polymers under irradiation by electron beam. The samples were irradiated in a current mode circuit. The energy of the beam provided a negative charge profile charge in the bulk o the sample. The polarity of the deposited charge was determined by a secundary emission curve. Since the energy of the beam was always bigger tham EII (which defines the balance between the injected electrons and the emitted ones; below EII the sample became positively charged, while above it is negatively charged) the samples (polyethylene propylene, high density polyethylene and low density polyethylene) were always negatively charged. Each irradiated sample was divided in two regions: the irradiated region and the non-irradiated one. Due to the secondary generated carries, the condutivity of the irradiated region gi was orders of magnitude higher than the intrinsic condutivity g1. The eletric currents were measured during and after the irradiation, under different external electric fields. Several theoretical models were used to explain the experimental results. The simplest one, the box models, considers the induced condutivity gb from 0 to r, and the intrinsic condutivity gi from r to L (L being the sample thickeness). The more sophisticated model, on the other hand, considers a range value &#916r around the point r. It means that the stopping power is not abruptly but rather is distributed in a region &#916r around the point r. For this reason the induced conductivity depends on the position, and in a more general framework, also in time. During the irradiation, carriers are injected to the sample by the electrodes, and in certain conditions the excess of charge has its polarity inverted. From the theoretical-experimental fittings important electrical parametes of the materials were obtained.