1 - As equações de Vlasov-Maxwell são deduzidas, a partir da equação de Liouville, supondo-se que as interações eletromagnéticas entre as partículas do plasma sejam dadas na aproximação de Darwin. A dedução revela uma analogia da Teoria Cinética de Plasmas com a Mecânica Quântica. 2 - Apresenta-se a obtenção, mediante o algoritmo de iteração-renormalização de Kraichnan, das equações da Aproximação da Interação Direta para turbulência num plasma descrito pela equação de Vlasov.Nessa exposição explicitam-se melhor o significado e as propriedades fundamentais da "função resposta". 3 - Relativamente ao modelo de Schottky para a coluna positiva de descargas elétricas em gases, discute-se a consistência da aproximação usual para o campo elétrico ambipolar. Discute-se, também, um modelo de Schottky generalizado para colunas positivas de descargas em gases fracamente eletronegativos. Finalmente, apresenta-se, para a coluna positiva de uma descarga em oxigênio, um modelo que não se baseia na hipótese de difusão ambipolar. As previsões feitas com base no modelo mostram boa concordância com dados experimentais.

Dentre várias técnicas de diagnóstico de plasma, uma das mais importantes existentes atualmente é a espectroscopia por emissão de feixe, para a determinação da densidade de plasmas e suas flutuações. Este trabalho visou o desenvolvimento de um canhão de feixes de Li+ através da emissão termiônica de um composto cristalino chamado b-eucryptita. Esse composto é normalmente usado em forma pastosa, e feixes de Li+ com intensidade abaixo de 200mA/cm2 são obtidos, com energia de aceleração < 10keV. Neste trabalho, contudo, feixes de 3mA/cm2 de intensidade foram obtidos, com energia de aceleração entre 0,5 e 3keV. Este significativo aumento de densidade do feixe deveu-se a mudança de forma do b-eucryptita de pastoso para vítreo. Ao ser elevada a temperatura do b-eucryptita a 1300oC, sob pressão de 5 x 10-5 Torr, esse composto atingiu seu ponto de fusão, e passou a emitir Li+ com intensidade 10 vezes mais alta do que antes da fusão. Após ser resfriado até a temperatura ambiente, o b-eucryptita assumiu a forma vítrea, e manteve a alta emissão de íons de Li+ adquirida com a fusão. Utilizando o b-eucryptita na forma vítrea no canhão com geometria de Pierce acoplado a lente eletrostática cilíndrica no modo einzel, feixes de Li+ com densidade de corrente abaixo de 50mA/cm2 e diâmetro entre 0,5cm e 2cm, para uma energia de aceleração <2keV foram obtidos. Esta redução da corrente se deve ao fato de que à baixa energia (<3keV) o efeito da carga espacial sobre o feixe é muito intenso, limitando assim sua intensidade e aumentando seu diâmetro.

O presente trabalho está voltado ao estudo e desenvolvimento de catodos óxidos destinados à geração de elétrons primários e neutralizadores para o protótipo de um propulsor iônico (PION-II), ora em desenvolvimento pelo Laboratório Associado de Plasmas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais. Esse protótipo está dimensionado para produzir 1mN de empuxo com um consumo máximo de potência de 50W, utilizando argônio ou xenônio com propelente. Tal propulsor poderá ser utilizado na descarga elétrica ou no controle de atitude e órbita dos satélites da Missão Completa Espacial Brasileira (MECB). Os catodos foram confeccionados empregando-se substrato de níquel recoberto por um filme de carbonatos de bário, estrôncio e cálcio. Para a transformação dos carbonatos em óxidos e a posterior emissão termoeletrônica, foi utilizado o aquecimento indireto do catodo. O catodo e o anodo foram dispostos concentricamente de forma a produzir um fluxo convergente de elétrons para o anodo. O desenvolvimento dos catodos óxidos compreendeu, então, o estudo da composição estequiométrica da suspensão de carbonatos, a forma de aplicação do filme sobre o substrato, a otimização do sistema de aquecimento indireto do catodo e os processos de ativação e reativação. As propriedades físico-químicas do filme foram obtidas através de ensaios de emissão termoeletrônica, análises da composição e micrografia do filme.

Os plasmas frios tem sido largamente utilizados em processosde corrosao e deposicao de materiais em diversas areas tecnologicas. O entendimento dos mecanismos fisico-quimicos determinantes desses processos e sempre procurado para melhorar a qualidade e eficiencia dos mesmos. Esses mecanismos sao fortemente dependentes das propriedades dos plasmas utilizados, sendo portanto, sempre necessario proceder-se uma caracterizacao das propriedades macroscopicas e microscopicas com vistas a oferecer uma descricao mais clara do processo de interacao do plasma com a superficie material sob processo. Neste trabalho uma camara dupla foi especialmente construida para formacao simultanea de dois plasmas. Em uma delas - em pirex - foi produzido um plasma excitado por acoplamento indutivo de radio fraquencia (plasma fonte) de maneira a operar tanto no modo E quanto no modo H. Este plasma difunde-se para o interior de uma segunda camara, metalica, a qual possui imas permanentes distribuidos na superficie, dando origem a um plasma quiescente sob confinamento multidipolo magnetico (plasma alvo). Estudaremos os parametros basicos destes plasmas, como exemplo, potencial de plasma, temperatura e densidade de eletrons. O comportamento destes parametros com a pressao de trabalho, posicao da sonda no interior da camara e potencia eletrica sera investigado e interpretacoes serao apresentadas com base nos mecanismos de descarga RF. Tais parametros serao determinados atraves da tecnica de sonda de Langmuir autocompensada.Atraves de valores experimentaisdas variaveis eletricas da bobina de inducao (tensao, corrente e defasagem entre as mesmas) foi possivel determinar os parametros eletromagneticos (campo eletrico, campo magnetico, densidade de corrente, densidade de potencia e condutividade) da descarga utilizando-se o metodo sugerido por J.W. Denneman. Neste modelo a descarga e considerada um transformador cujo primario e a bobina de inducao (5 voltas) da descarga, e o secundario e o plasma produzido,o qual e equivalente a uma bobina de apenas uma volta. Posteriormente, foi feita uma analise espectral do plasma atraves de uma sonda magnetica (bobina de Rogowski).

O presente trabalho consiste no projeto (teórico) de um Simulador de Atitude com aplicação didática, que será utilizado no Laboratório de dinâmica de Sistemas da Divisão de Engenharia Mecânica-Aeronáutica do ITA. Este tipo de equipamento, por apresentar três graus de liberdade rotacionais com acoplamento dinâmico, pode ser utilizado em estudos de dinâmica da rotação, controle, identificação de sistemas e instrumentação. As principais etapas consideradas no desenvolvimento deste trabalho foram: estudo de transformações de posição e velocidade angulares entre referenciais girantes; modelamento dinâmico geral do sistema, via a formulação de Langrange e a de Euler; projeto mecânico-estrutural simplificado; controle, estratégias aplicáveis; simulação e analise do sistema (em malha aberta e malha fechada). O objetivo proposto foi atingido, pois se desenvolveu, nas etapas citadas, os principais passos do projeto do simulador.

Os propulsores iônicos são dispositivos que tem encontrado um vasto e crescente campo de utilização com relação às aplicações espaciais, tais como o descarregamento elétrico e o controle de atitude e órbita de satélites geoestacionários ou mesmo de estações interplanetárias, pois, estes propulsores apresentam valores elevados de impulso específico e reduzidos valores no consumo de potência e de propelente. O crescente interese demostrado nos últimos anos por parte de toda a comunidade atuante no campo espacial, levou o Brasil a desenvolver tais propulsores iônicos através do Laboratório Associado de Plasma (LAP) do Instituto Nacional de Pesquisa Espaciais (INPE). O desenvolvimento destes propulsores foi iniciado em 1985 por meio da montagem e testes preliminares de desempenho de um primeiro protótipi por impacto eletrônico (PION-I) operando com argônio como propelente. Os bons resultados obtidos com este primeiro protótipo, propiciaram, então, a construção de uma câmara de vácuo eleborada exclusivamente para o desenvolvimento de propulsões iônicos pelo LAP. Neste trabalho será descrito o modelamento conceitual da fonte de íons para um novo protótipo de propulsor iônico por impacto eletrônico em gases nobres. Este novo protótipo (PION-II) foi dimensionado de forma a produzir um empuxo de 1 mN com um consumo de potência da ordem de 50 W, empregando um feixe de íons com seção transversal de 5 cm e utilizando-se, para tal, argônio ou xenônio como propelentes. Estas especificações permitirão que este propulsor iônico possa ser utilizado no controle de atitude dos satélites ora em desenvolvimento pela Missão Espacial Completa Brasileira (MECB). O modelamento desta fonte de íons foi realizado por meio da abordagem dos aspectos envolvendo a produção de um feixe de íons e os efeitos de carga espacial sobre este feixe, a produção de plasma e a geração de elétrons primários e neutralizadores. Para tal, foram utilizados tanto modelos analíticos específicos como códigos numéricos. Dentre os códigos numéricos empregados, alguns foram especialmente elaborados (por exemplo os códigos denominados por MAGFRAME e CONFMAG) ou adaptados para este trabalho (por exemplo o sódigo SLAC posteriormente denominado por IGUN). Somente com relação ao efeito de formação do anodo virtual, foi empregado o código numérico PDP1-1 já desenvolvido anteriormente para esta finalidade. Com relação à produção e propagação do feixe de íons, foi possível a identificação do efeito de anodo virtual como responsável pelos reduzidos valores da corrente iônica observados com o PION-I. Para o PION-II foi possível, então, o estabelecimento das condições geométricas e eletrostáticas para o sistema de eletrodos de tal forma a ser produzido um feixe de íons com pequeno ângulo de divergência. No aspecto relativo à produção de plasma, foram estabelecidos os parâmetros operacionais para a câmara de ionização do PION-UU de tal forma a haver a geração de um plasma denso mas com reduzido consumo de potência e de propelente. Tal condição foi conseguida estudando-se diversas configurações de ímãs permanentes até ser encontrada uma que propiciasse um elevado tempo de confinamento dos elétrons primários. Com isso, foi constatado que uma configuração com cúspides em anel correspondia às espectativas. O estudo das propriedades de emissão termiônica por catodos recobertos com uma camada de óxido composto por bário e estrôncio permitiram sugerir a utilização deste dispositivo para a produção dos elétrons primários na câmara de ionização do PION-II. Com relação à produção dos elétrons neutralizadores do feixe iônico, foram estudadas e estabelecidas as características de um catodo ôco. Ambos os catodos foram dimensionados com o compromisso de haver um reduzido consumo de potência e de propelente. Sempre que possível, os prognósticos teóricos foram confrontados com resultados experimentais provenientes tanto do primeiro protótipo de propulsor iônico PION-I, quanto de trabalhos correlatos desenvolvidos em instituições internacionais idôneas.

Este trabalho consiste na elaboração conceitual de uma cavidade coaxial que possua a seletividade de modos necessária para obter um girotron que opere em regime contínuo e em modo único de alta ordem, com potência de radiação em torno de um megawatt e frequência de 280 GHz. Uma discriminação radial de modos é conseguida explorando as diferenças nas estruturas transversais dos modos competidores, investigando a geometria adequada para o tarugo central cônico, como também utilizando-se da seletividade ôhmica. Para modos cujas autofreqüências são próximas, pode-se fazer com que os fatores Qt associados a estes modos sejam significativamente diferentes para assegurar uma seleção efetiva de modos. Em um dos ressoadores estudos neste trabalho, a separação em freqüência entre o modo de interesse TE12,7, e o seu competidor mais próximo TE36,9.1 é de aproximadamente 0,1%, enquanto que a razão entre os fatores Qt correspondentes setá em torno de 3,0, fazendo com que este modo parasita não seja excitado. É realizado um estudo comparativo entre as correntes de partida para a cavidade vazia e coaxial. Este estudo indica que a cavidade coaxial é menos susceptível às oscilações parasitas do que a cavidade vazia. Também se discutem a implicações da geometria da cavidade no aquecimento de suas paredes devido ao efeito ôhmico. Derivam-se expressões analíticas para a corrente limite e para a redução na tensão de aceleração do feixe devido ao efeito de cargas espaciais, e utilizam-se tais resultados em feixes de elétrons de diversas características. Considerando o efeito de cargas espaciais, o ressoador coaxial mostra-se mais atrativo do que a cavidade vazia. Finalmente, considera-se o modelo autoconsistente do girotron para encontrar sua eficiência. As eficiências do girotron que utiliza cavidade coaxial são comparáveis às do girotron que utiliza cavidade vazia.

Neste trabalho, o desenvolvimento de uma fonte pulsada de -50kV a ser usada num girotron em 35 GHZ é descrito. A fonte consiste basicamente num banco de capacitores (2,0 uF/100 kV) que se descarrega através de um tetrodo de alta tensão e de alta potência (TH5188) em série com o girotron. O tetrodo opera como uma chave rápida que controla a duração de pulso de saída (10-80 us). Além disto, uma chave de proteção preserva os dois tubos, tetrodo e girotron, contra possíveis falhas no sistema elétrico.

Neste trabalho estão apresentados os detalhes do projeto construção de um equipamento para produção de filmes finos de polímeros por polimerização a plasma via descarga CC e outro sistema via descarga de microondas, bem como a caracterização do reator e dos filmes finos de poliacetileno produzidos. Inicialmente foram feitas a caracterização do reator operando no modo CC (pressão do reator, tensão e corrente da descarga). Com isso foi possível determinar a região operacional do reator. Variando estes parâmetros foi caracterizado o plasma no que se refere à temperatura de elétrons, densidade de elétrons e comprimento de Debye. Após ter sido determinado a região operacional do sistema no modo CC, foram feitos filmes finos a partir do acetileno comercial, os quais foram caracterizados opticamente (Índice de refração, coeficiente de absorção, transmitância em 514 nm). Também foram feitos espectros de transmissão na região visível. Os filmes obtidos no reator de microondas foram caracterizados através da medida de transmitância em 514 nm e dos espectros de transmissão na região visível. Como caracterização química dos filmes finos foram feitos espectros de infravermelho de um filme fino crescido sobre cristal do NaCl no reator CC e de pastilhas de KBr com resíduo do reator CC e microondas.

Neste trabalho foi produzido um plasma através da focalização da radiação de um laser CO2-TEA pulsado sobre um alvo sólido de ferro, colocado no interior deuma câmara de vácuo. Apresentamos resultados experimentais referentes às medidas de temperatura de íons, temperatura de elétrons, densidade de elétrons e velocidade de expansão do plasma. Utilizou-se a técnica de sonda de Langmuir para medida da densidade e temperatura de elétrons. Um analisador eletrostático multi-grade foi especialmente construído para a medida da função de distribuição de energia de íons. A velocidade de expansão do plasma foi inferida a partir do tempo de vôo do plasma. É mostrado que os resultados experimentais são consistentes com um modelo de expansão livre de um plasma em vácuo.