Usando a técnica de Retroespalhamento Rutherford (RBS). no presente trabalho medimos a perda de energia e a flutuação estatística da perda de energia (straggling) como função da energia para íons de Li em alvos de silicio amorfo. Através do método dos marcadores. com amostras produzidas por implantação iônica e por epitaxia de feixe molecular,o poder de freamento foi medido em um intervalo de energia entre 250keV e 9MeV enquanto que o straggling foi determinado em um intervalo que foi de 450keV a 3MeV. Os resultados experimentais foram comparados com medidas prévias e com cálculos semi-empiricos realizados por Ziegler. Biersack e Littmark e por Konac et el., sendo encontrado um razoável acordo teórico-experimental. Foram também realizados cálculos baseados nos modelos teóricos de Aproximação por Convolução Perturbativa (PCA) e Aproximação por Convolução Unitária (UCA) propostos por Grande e Schiwielz O modelo PCA apresentou resultados aceitáveis para energias acima de 6MeV enquanto que os valores apresentados pelo divergem dos valores experimentais para energias abaixo de 2MeV. As medidas de straggling quando comparados com as predições da teoria de Bohr mostraram discrepâncias que foram entre 20% e 60%. Cálculos feitos com a aproximação para encontros binários (BEA) usando-se a secção de choque de Thompsom e a secção de choque proposta no trabalho de Vriens foram comparados com as medidas experimentais. Os resultados usando-se a secção de choque de Thompsom divergem por até 50%, enquanto que os valores calculados a secção de choque proposta por Vriens mostram uma concordância razoável para energias abaixo de 1MeV.

Foram medidas as perdas de ernergia de íons 14N e 16O em sólidos (Si,Ti,V,Cu,Zn, Zr e Pd) na faixa de energias de 1 MeV/uma. A técnica utilizada constitui-se na medida de energia de projéteis espalhados a 25° por um alvo delgado de Au, antes e depois de atravessar a folha do element freador. Os resultados experimentais são comparados com as previsões semi-empíricas de Northcliffe & Schilling (N&S), Ziegler e uma nova versão de N&S feita por Hubert e colaboradores, sendo observada uma razoável concordância entre os valores medidos e as curvas semi-empíricas. / Energy loss has been measured 14N and 16O at energies of 1 MeV/amu to 4 MeV/amu in Si, Ti, V, Cu, Zn, Zr and Pd foils. The technique consists in the measurement of the energies of ions scattered through 25 ° by a goldfoil before and after passing through the stopping foil. Our data compared to the semiempirical tabulations of Northcliffe and Schilling (N&S), Ziegler and new version of N&S by Hubert et al.. The predictions of these semiempirical compilations are in reasonable agreement with our experimental data.

Estudos recentes utilizaram filtração com absorvedores de W para representar o efeito da rugosidade do ânodo. Para verificar a validade desta metodologia, neste trabalho, foram avaliados espectros de energia na faixa utilizada em radiologia diagnóstica convencional (40, 80 e 150 kV), gerados por tubos de raios X com ânodos rugosos por meio de simulações baseadas no Método de Monte Carlo. Para isto, foi desenvolvido um programa computacional com a ferramenta GEANT4, a qual simula a interação da radiação com a matéria. Neste programa, foram abordados: a modelagem geométrica do sistema, os processos físicos envolvidos e a aplicação de uma técnica de redução de variância baseada no fracionamento (splitting) de bremsstrahlung. Para a modelagem geométrica, as superfícies rugosas dos ânodos foram geradas a partir de um modelo estocástico de crescimento baseado na equação de Edwards-Wilkinson. Os ânodos foram modelados com um ângulo fixo de 16º e de material constituído de 95% de tungstênio e 5% de rênio. As superfícies dos ânodos foram geradas com rugosidades de 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 6,0 ?m. Também foi realizada a caracterização do feixe de radiação X pelos parâmetros da energia média e da camada semi-redutora (CSR). Estes parâmetros foram calculados numericamente a partir dos espectros de raios X gerados por simulação de Monte Carlo. Os valores das energias médias sofreram aumentos da ordem de 20 a 30% e as CSR\'s entre 11 a 25% aproximadamente, com o aumento das rugosidades, dependendo da energia máxima do espectro. A comparação entre os espectros produzidos com ânodo rugoso e os espectros gerados com a adição de filtração de W no feixe primário de radiação X mostraram que ambos alteram a forma da distribuição espectral, porém de modos distintos. Ou seja, o efeito da rugosidade é diferente do efeito da filtração. / Recent studies employed the filtration with tungsten absorbers to represent the effect of the anode roughness. To verify the validity of this method, in this work, the Monte Carlo method was used to simulate the spectra of X rays employed in conventional radiodiagnostics (40, 80 and 150 kV), generated by anode roughness. To perform this task, a computational program was developed with the GEANT4 toolkit, which simulates the interaction of radiation with matter. In this program, the geometric modeling of the system, the relevant physical processes and the application of a variance reduction technique based on bremsstrahlung splitting were implemented. In the geometric modeling, the rough surfaces of the anodes were generated from a stochastic model of roughness growth based on the Edwards-Wilkinson equation. The anodes were modeled with a fixed angle of 16º and material consisting of 95% tungsten and 5% of rhenium. The anode surfaces were generated with roughness of 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 and 6.0 ?m. The X ray spectra were characterized by the half-value layers (HVL) and mean energies. These parameters were calculated numerically from X ray spectra generated by the Monte Carlo simulation. The increase in the mean energy values was of the order of 20 to 30% and in the HVLs between 11 and 25% approximately growing with the roughness, depending on maximum energy of the spectrum. Comparison between spectra from anodes with roughness and spectra generated by adding tungsten filtration on primary X ray beam showed that both change the shape of the spectral distribution, but in different ways. In other words, the roughness effect and the filtration effect are not equivalent.

Utilizando um método de integração da área de espectros de energia, medidos a partir da combinação de técnicas de espalhamento em alvos espessos e transmissão, obtivemos a curva de perda de energia de partículas sobre absorvedores de Al, em torno do pico de Bragg, com incerteza entre 2% e 3%. Para tanto, foram realizadas duas medidas do espectro de energia de partículas , espalhadas por alvos espessos, sendo a primeira medida sem absorvedor e a segunda com o absorvedor de Al em frente ao detetor. Através da análise de porções das áreas sob os dois espectros, obtivemos uma curva, praticamente contínua, de perda de energia em função da energia das partículas. Implementamos também uma nova metodologia para a obtenção da curva de poder de freamento, diferente da tradicionalmente utilizada no método de transmissão. Inicialmente, parametrizamos uma curva de poder de freamento, obtida na literatura, utilizando uma expressão conveniente, com 6 parâmetros, que fornece o poder de freamento, em função da energia. Posteriormente, foi realizado um ajuste da curva de perda de energia, através da comparação dos valores teóricos e experimentais, e variando-se os parâmetros calculados anteriormente, através do método de mínimos quadrados, até se obter o melhor ajuste para a curva de perda de energia experimental. Deste modo, são obtidos novos parâmetros, que fornecem agora a curva de poder de freamento experimental. Os resultados obtidos foram comparados com outros resultados experimentais e também com algumas das parametrizações semi-empíricas mais comumente utilizadas. / We present in this work experimental energy loss curves for alpha particles in Al foils around the Bragg peak energy. Our method is based on an integration of the energy spectrum, combining elastic scattering in thick targets with transmission method, providing an almost continuous energy loss curve with $2-3\\%$ precision. To achieve this precision we perform two independent measurements of energy spectra. The first one consist of a traditional elastic scattering measurement in thick foil and the second one consists of adding the absorver foil in front of the detector. The energy spectrum from the second measurement shows a shift to lower energies when compared to the one obtained in the first measurement. Through the analysis of the partial areas under the spectra the energy loss curve can be obtained. We also developed a new method to obtain the corresponding experimental stopping power curve, through a global analysis of the energy loss measurements. First, the stopping power of alpha particles in Al, obtained from the literature is parametrized with a convenient six parameters expression. Then we fit the experimental energy loss curve, with the energy loss derived from the stopping power fit using a chi^2 fitting method. From this fitting procedure we obtain a new set of parameters and the experimental stopping power curve is determined. Our results are compared with other experimental data and semi-empirical parametrization found in the literature.

Utilizando um método de integração da área de espectros de energia, medidos a partir da combinação de técnicas de espalhamento em alvos espessos e transmissão, obtivemos a curva de perda de energia de partículas sobre absorvedores de Al, em torno do pico de Bragg, com incerteza entre 2% e 3%. Para tanto, foram realizadas duas medidas do espectro de energia de partículas , espalhadas por alvos espessos, sendo a primeira medida sem absorvedor e a segunda com o absorvedor de Al em frente ao detetor. Através da análise de porções das áreas sob os dois espectros, obtivemos uma curva, praticamente contínua, de perda de energia em função da energia das partículas. Implementamos também uma nova metodologia para a obtenção da curva de poder de freamento, diferente da tradicionalmente utilizada no método de transmissão. Inicialmente, parametrizamos uma curva de poder de freamento, obtida na literatura, utilizando uma expressão conveniente, com 6 parâmetros, que fornece o poder de freamento, em função da energia. Posteriormente, foi realizado um ajuste da curva de perda de energia, através da comparação dos valores teóricos e experimentais, e variando-se os parâmetros calculados anteriormente, através do método de mínimos quadrados, até se obter o melhor ajuste para a curva de perda de energia experimental. Deste modo, são obtidos novos parâmetros, que fornecem agora a curva de poder de freamento experimental. Os resultados obtidos foram comparados com outros resultados experimentais e também com algumas das parametrizações semi-empíricas mais comumente utilizadas. / We present in this work experimental energy loss curves for alpha particles in Al foils around the Bragg peak energy. Our method is based on an integration of the energy spectrum, combining elastic scattering in thick targets with transmission method, providing an almost continuous energy loss curve with $2-3\\%$ precision. To achieve this precision we perform two independent measurements of energy spectra. The first one consist of a traditional elastic scattering measurement in thick foil and the second one consists of adding the absorver foil in front of the detector. The energy spectrum from the second measurement shows a shift to lower energies when compared to the one obtained in the first measurement. Through the analysis of the partial areas under the spectra the energy loss curve can be obtained. We also developed a new method to obtain the corresponding experimental stopping power curve, through a global analysis of the energy loss measurements. First, the stopping power of alpha particles in Al, obtained from the literature is parametrized with a convenient six parameters expression. Then we fit the experimental energy loss curve, with the energy loss derived from the stopping power fit using a chi^2 fitting method. From this fitting procedure we obtain a new set of parameters and the experimental stopping power curve is determined. Our results are compared with other experimental data and semi-empirical parametrization found in the literature.

Estudos recentes utilizaram filtração com absorvedores de W para representar o efeito da rugosidade do ânodo. Para verificar a validade desta metodologia, neste trabalho, foram avaliados espectros de energia na faixa utilizada em radiologia diagnóstica convencional (40, 80 e 150 kV), gerados por tubos de raios X com ânodos rugosos por meio de simulações baseadas no Método de Monte Carlo. Para isto, foi desenvolvido um programa computacional com a ferramenta GEANT4, a qual simula a interação da radiação com a matéria. Neste programa, foram abordados: a modelagem geométrica do sistema, os processos físicos envolvidos e a aplicação de uma técnica de redução de variância baseada no fracionamento (splitting) de bremsstrahlung. Para a modelagem geométrica, as superfícies rugosas dos ânodos foram geradas a partir de um modelo estocástico de crescimento baseado na equação de Edwards-Wilkinson. Os ânodos foram modelados com um ângulo fixo de 16º e de material constituído de 95% de tungstênio e 5% de rênio. As superfícies dos ânodos foram geradas com rugosidades de 0,0; 0,5; 1,0; 2,0; 3,0; 4,0; 5,0 e 6,0 ?m. Também foi realizada a caracterização do feixe de radiação X pelos parâmetros da energia média e da camada semi-redutora (CSR). Estes parâmetros foram calculados numericamente a partir dos espectros de raios X gerados por simulação de Monte Carlo. Os valores das energias médias sofreram aumentos da ordem de 20 a 30% e as CSR\'s entre 11 a 25% aproximadamente, com o aumento das rugosidades, dependendo da energia máxima do espectro. A comparação entre os espectros produzidos com ânodo rugoso e os espectros gerados com a adição de filtração de W no feixe primário de radiação X mostraram que ambos alteram a forma da distribuição espectral, porém de modos distintos. Ou seja, o efeito da rugosidade é diferente do efeito da filtração. / Recent studies employed the filtration with tungsten absorbers to represent the effect of the anode roughness. To verify the validity of this method, in this work, the Monte Carlo method was used to simulate the spectra of X rays employed in conventional radiodiagnostics (40, 80 and 150 kV), generated by anode roughness. To perform this task, a computational program was developed with the GEANT4 toolkit, which simulates the interaction of radiation with matter. In this program, the geometric modeling of the system, the relevant physical processes and the application of a variance reduction technique based on bremsstrahlung splitting were implemented. In the geometric modeling, the rough surfaces of the anodes were generated from a stochastic model of roughness growth based on the Edwards-Wilkinson equation. The anodes were modeled with a fixed angle of 16º and material consisting of 95% tungsten and 5% of rhenium. The anode surfaces were generated with roughness of 0.0, 0.5, 1.0, 2.0, 3.0, 4.0, 5.0 and 6.0 ?m. The X ray spectra were characterized by the half-value layers (HVL) and mean energies. These parameters were calculated numerically from X ray spectra generated by the Monte Carlo simulation. The increase in the mean energy values was of the order of 20 to 30% and in the HVLs between 11 and 25% approximately growing with the roughness, depending on maximum energy of the spectrum. Comparison between spectra from anodes with roughness and spectra generated by adding tungsten filtration on primary X ray beam showed that both change the shape of the spectral distribution, but in different ways. In other words, the roughness effect and the filtration effect are not equivalent.

Foram medidas as perdas de ernergia de íons 14N e 16O em sólidos (Si,Ti,V,Cu,Zn, Zr e Pd) na faixa de energias de 1 MeV/uma. A técnica utilizada constitui-se na medida de energia de projéteis espalhados a 25° por um alvo delgado de Au, antes e depois de atravessar a folha do element freador. Os resultados experimentais são comparados com as previsões semi-empíricas de Northcliffe & Schilling (N&S), Ziegler e uma nova versão de N&S feita por Hubert e colaboradores, sendo observada uma razoável concordância entre os valores medidos e as curvas semi-empíricas. / Energy loss has been measured 14N and 16O at energies of 1 MeV/amu to 4 MeV/amu in Si, Ti, V, Cu, Zn, Zr and Pd foils. The technique consists in the measurement of the energies of ions scattered through 25 ° by a goldfoil before and after passing through the stopping foil. Our data compared to the semiempirical tabulations of Northcliffe and Schilling (N&S), Ziegler and new version of N&S by Hubert et al.. The predictions of these semiempirical compilations are in reasonable agreement with our experimental data.

A perda de energia de íons na matéria é um tópico de grande interesse não apenas por suas aplicações diretas em técnicas de análises de materiais bem como nos estudos teóricos das interações íon-átomo. No entanto, o poder de freamento de sólidos para íons pesados é ainda pouco compreendido especialmente para baixas velocidades devido principalmente a complicada dependência nos números atômicos do meio freador e do íon incidente. Neste trabalho são apresentados os dados experimentais para o freamento de Cu em Au na região de velocidades de 2 - 4% da velocidade da luz. Os dados experimentais foram obtidos com uso da técnica de espalhamento elástico, onde um feixe primário de 16O e 28Si, com energias entre 35 - 52 MeV e 49 - 79 MeV respectivamente, foram tilizados para produzir íons de Cu em recuo a partir de um alvo fino ( 160 g/cm2). O feixe primário espalhado é detectado a 60o por um detector de Si, produzindo átomos de Cu do alvo recuando em um ângulo denido pela cinemática da colisão elástica. Os íons em recuo medidos em coincidência temporal com o feixe primário espalhado compõe o feixe secundário de interesse. A perda de energia, em uma folha de Au com espessura em torno de 530 g/cm2, foi obtida medindo-se a energia do feixe secundário com um detector de Si, com e sem a folha de Au interceptando os íons em recuo. Os dados experimentais foram comparados com teorias e modelos semi-empíricos aplicáveis a esse caso. Bom acordo entre a previsão da Aproximação de Convolução Unitária e nossos dados experimentais é observado. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications in analytic techniques of materials but also for studying the basics of ion-atom interactions. Nevertheless, the Stopping Power of heavy ions in solids is still poorly understood which is especially true at low velocities mainly due to the complicated dependence on the atomic numbers of the stopper medium and of the stopping ion. In this work we present new experimental data for Copper ions slowing down in Gold foil in the velocity range of 2 to 4% of the velocity of light. Experimental data were obtained using the elastic scattering technique, where primary beams of 16O and 28Si, with energies from 35 to 52 MeV and 49 to 79 MeV respectively, were used to scatter Cu íons from a thin target ( 160 g/cm2). The scattered primary beam is detected at 60 with a Si detector, producing recoiling atoms of the target in an angle given by the elastic scattering kinematics. The recoiling ions in temporal coincidence with the scattered primary beam will compose the secondary beam. The energy loss, in a gold foil with thickness about 530 g/cm2, was obtained by measuring the energy of the secondary beam with a Si detector, with and without the Au foil intercepting the recoiling ions. Experimental results were compared with theories and semi-empirical models applied to this case. Good agreement between Unitary Convolution Approximation (UCA) prediction and our data is observed.

A perda de energia de íons na matéria é um tópico de grande interesse não apenas por suas aplicações diretas em técnicas de análises de materiais bem como nos estudos teóricos das interações íon-átomo. No entanto, o poder de freamento de sólidos para íons pesados é ainda pouco compreendido especialmente para baixas velocidades devido principalmente a complicada dependência nos números atômicos do meio freador e do íon incidente. Neste trabalho são apresentados os dados experimentais para o freamento de Cu em Au na região de velocidades de 2 - 4% da velocidade da luz. Os dados experimentais foram obtidos com uso da técnica de espalhamento elástico, onde um feixe primário de 16O e 28Si, com energias entre 35 - 52 MeV e 49 - 79 MeV respectivamente, foram tilizados para produzir íons de Cu em recuo a partir de um alvo fino ( 160 g/cm2). O feixe primário espalhado é detectado a 60o por um detector de Si, produzindo átomos de Cu do alvo recuando em um ângulo denido pela cinemática da colisão elástica. Os íons em recuo medidos em coincidência temporal com o feixe primário espalhado compõe o feixe secundário de interesse. A perda de energia, em uma folha de Au com espessura em torno de 530 g/cm2, foi obtida medindo-se a energia do feixe secundário com um detector de Si, com e sem a folha de Au interceptando os íons em recuo. Os dados experimentais foram comparados com teorias e modelos semi-empíricos aplicáveis a esse caso. Bom acordo entre a previsão da Aproximação de Convolução Unitária e nossos dados experimentais é observado. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications in analytic techniques of materials but also for studying the basics of ion-atom interactions. Nevertheless, the Stopping Power of heavy ions in solids is still poorly understood which is especially true at low velocities mainly due to the complicated dependence on the atomic numbers of the stopper medium and of the stopping ion. In this work we present new experimental data for Copper ions slowing down in Gold foil in the velocity range of 2 to 4% of the velocity of light. Experimental data were obtained using the elastic scattering technique, where primary beams of 16O and 28Si, with energies from 35 to 52 MeV and 49 to 79 MeV respectively, were used to scatter Cu íons from a thin target ( 160 g/cm2). The scattered primary beam is detected at 60 with a Si detector, producing recoiling atoms of the target in an angle given by the elastic scattering kinematics. The recoiling ions in temporal coincidence with the scattered primary beam will compose the secondary beam. The energy loss, in a gold foil with thickness about 530 g/cm2, was obtained by measuring the energy of the secondary beam with a Si detector, with and without the Au foil intercepting the recoiling ions. Experimental results were compared with theories and semi-empirical models applied to this case. Good agreement between Unitary Convolution Approximation (UCA) prediction and our data is observed.

É bem conhecido que técnicas experimentais que fazem uso de feixes iônicos induzem sobre a superfície dos alvos irradiados o depósito de diversos tipos de impurezas. Este depósito é causado pelas interações entre o feixe de íons, as moléculas de gás residual no interior das câmaras de irradiação e a superfície da amostra. Apesar do fato deste processo poder alterar significativamente os parâmetros de irradiações, bem como afetar a análise de materiais tratados, os parâmetros experimentais que influenciam na deposição das impurezas ainda não são bem conhecidos e nem o depósito se encontra suficientemente quantificado. No presente trabalho relatamos um estudo quantitativo da deposição de carbono sobre amostras de Si (100) irradiadas com feixes de He e H. A deposição de carbono foi determinada em função da fluência de irradiação, variando diversos parâmetros experimentais, tais como: pressão na câmara de irradiação, temperatura do alvo, densidade de corrente do feixe, energia do feixe e o estado da carga do íon. Em todos os casos a análise das amostras irradiadas foi feita pela técnica de Retroespalhamento de Rutherford em direção Canalizada (RBS/C) e através da reação nuclear ressonante 12C(a, a´)12C na energia de 4265 keV. Os resultados experimentais mostram que se consegue minimizar a deposição de C através: a) da redução do tempo de irradiação, b) da redução da pressão na câmara de irradiação, c) do aumento da temperatura do alvo durante a irradiação e d) minimização do poder de freamento do íon no alvo.