Orientador: Herman Jacobus Cornelis Voorwald / Coorientadora: Maria Odila Hilário Cioffi / Banca: Carlos Frederico de Oliveira Graeff / Banca: Carlos Antonio Reis Pereira Baptista / Banca: Lindolfo Araujo Moreira Filho / Banca: Luiz fábio dos Santos Vieira / Resumo: Quando se estudam materiais para aplicação em componentes estruturais aeronáuticos deve-se considerar que os mesmos serão submetidos à carregamentos cíclicos, sendo um parâmetro importante para projetos o estudo da vida em fadiga dos materiais. Considerando, por exemplo, em um trem de pouso em operação, o estudo do desgaste e da corrosão é fundamental principalmente quando se pretende utilizar novas técnicas de tratamentos superficiais. Atualmente, materiais de alta resistência mecânica, como o aço ABNT 4340, são utilizados em diversos componentes do trem de pouso. Devido à necessidade de alta resistência ao desgaste e à corrosão, os componentes são geralmente revestidos por cromo e cádmio. Estes tratamentos produzem resíduos, como o Cr+6 e cianetos, por exemplo, que são prejudiciais à saúde e ao meio ambiente. Este projeto tem origem na necessidade da indústria aeronáutica nacional, ELEB/EMBRAER, em reduzir o uso de materiais revestidos, principalmente o cádmio eletrodepositado. O projeto tem como foco, o estudo de uma técnica alternativa aos revestimentos por eletrodeposição, trata-se da implantação iônica por imersão em plasma (3IP) de nitrogênio aplicado em atuadores do trem de pouso. Considerando os esforços sofridos pelos atuadores, os aços ABNT 4340 e o aço inoxidável 15-5PH foram ensaiados em fadiga axial, corrosão em névoa salina e desgaste pino-disco. Também foram realizados ensaios de microindentação, nanoindentação, microscopia óptica para análise microestrutural, microscopia eletrônica de varredura para análise fractográfica, microscopia de força atômica e análise de tensão residual / Abstract: When study materials to use in aircraft structural components must be considered that they are subjected to cyclic loads, being an important parameter for the study of fatigue life of materials. Considering, for example, a landing gear into operation, the study of wear and corrosion is critical, especially when you intend to use new surface treatments techniques. Currently, high strength materials, especially AISI 4340 steel, are widely used as landing gear components. Due to the high resistance to wear and corrosion requirements, components are usually coated with hard chromium or cadmium. Treatments can produce wastes such as cyanide and Cr+6, for example, generated after the application hard chromium and cadmium coatings, which are harmful to health and environment. This project was originated from the national aircraft industry, ELEB/EMBRAER, requirements to reduce the use of electroplated coated materials, mainly electroplated cadmium. The project focus is to study an alternative technique to coatings by electroplating, plasma immersion ion implantation (PI3) applied on the landing gear actuators. Considering the load sustained by the wheel axis of the landing gear, AISI 4340 steel and 15-5 PH stainless steel were tested in axial fatigue, corrosion and wear pin-disc. Also tests were performed, microindentation, nanoindentation, optical microscopy for microstructural analysis, scanning electron microscopy for fractographic analysis, atomic force microscopy and residual stress analysis / Doutor

Resumo: Materiais poliméricos têm sido amplamente utilizados em várias áreas tecnológicas e biomédicas, devido às suas excelentes propriedades mecânicas, térmicas e elétricas. No entanto, estes materiais têm baixa energia de superfície e, portanto, não aderem facilmente a outros materiais. Por isso, para muitas aplicações é necessário modificar a superfície do polímero, a fim de aumentar a sua energia de superfície. Tratamentos a plasma à pressão atmosférica têm sido muito utilizados para modificar as propriedades superficiais de polímeros comerciais, devido aos baixos custos do processo. Este trabalho apresenta os resultados do tratamento de tereftalato de polietileno (PET), poliuretano (PU) e de politetrafluoretileno (PTFE) em plasma de descargas com barreira dielétrica (DBD) em ar, nitrogênio e argônio, à pressão atmosférica. As superfícies tratadas foram caracterizadas por medidas de ângulo de contato, espectroscopia de fotoelétrons de raios-X (XPS) e microscopia de força atômica (AFM). A superfície polimérica, modificada nas DBD a pressão atmosférica, mostraram uma redução significativa no ângulo de contato da água, embora uma recuperação parcial da molhabilidade ocorresse nos primeiros dias após o tratamento. Todavia, a recuperação foi insuficiente para que as amostras tratadas recuperassem a sua molhabilidade original. Análises de XPS mostraram um aumento na concentração de oxigênio na superfície, devido à formação de grupos polares, tais como C-O e OC= O. Um pequeno aumento na concentração de nitrogênio também foi observada. Imagens de AFM mostraram um aumento da rugosidade de polímeros tratados, decorrentes da interação física entre as espécies geradas na descarga e a superfície do polímero. A superfície ativada e a elevada tensão superficial dos polímeros tratados devem levar a um aumento da aderência do polímero. / Abstract: Polymeric materials have been widely used in various biomedical and technological applications, due to their excellent mechanical, thermal and electric properties. However, these materials have low surface energy, and thus not easily adhere to other materials. Therefore, for many applications it is necessary to modify the polymer surface in order to increase its surface energy. Plasma treatments at atmospheric pressure have been frequently used to modify the surface properties of commercial polymers, due to their low process costs. This work reports the results of polyethylene terephthalate (PET), polyurethane (PU) and polytetrafluoroethylene (PTFE) treatments in plasma by dielectric barrier discharges (DBDs) in air, nitrogen and argon at atmospheric pressure. The plasma-modified surfaces were characterized by contact angle measurements, X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and atomic force microscopy (AFM). The polymer surface, modified by DBD at atmospheric pressure, showed a significant decrease in water contact angle although a partial recovery of the surface wettability occurred during the first few days after the treatment. However, the process of hydrophobic recovery was insufficient for complete recovering of the samples original wettability. XPS analysis showed an increase of the oxygen concentration on the surface, due to the formation of polar groups, such as C-O and OC= O. A small increase in the concentration of nitrogen was also observed. AFM images exhibit an increased roughness of the treated polymers because of the physical interaction between the species generated in the discharge and the polymer surface. The activated surface and high surface tension of treated polymers should promote an enhancement of the polymer adhesion to paints and coatings. / Orientador: Konstantin Georgiev Kostov / Coorientador: Roberto Yzumi Honda / Banca: Konstantin Georgiev Kostov / Banca: Rogério Pinto Mota / Banca: Gilberto Petraconi Filho / Mestre

Resumo: Filmes finos de carbono amorfo hidrogenado (a-C:H) e fluorados (a-C:H:F) foram depositados a partir de plasmas de misturas de acetileno/argônio e acetileno/argônio/hexafluoreto de enxofre. Para a primeira mistura de gases, o plasma foi mantido por 5 e 10 minutos a uma pressão de 9,5 Pa (30% C2H2 e 70% Ar) enquanto para a segunda ele foi mantido por 5 minutos utilizando-se 30% C2H2, 65% Ar e 5% SF6 a uma pressão total de 9,5 Pa. A potência do sinal de excitação foi variada de 5 a 125 W e o efeito deste parâmetro nas propriedades do filme foi investigado. De modo a fluorar os filmes obtidos a partir da mistura acetileno/argônio estes foram submetidos, imediatamente após a deposição e sem exposição ao ar atmosférico, a tratamentos em plasmas de SF6. Tais procedimentos foram conduzidos durante 5 minutos utilizando-se uma fonte de rádiofrequência (13,56 MHz, 70 W) a uma pressão total de 13,3 Pa. Foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Raman e espectroscopia de fotoelétrons - XPS para investigar as respectivas microestruturas e composições químicas das amostras. A dureza e o coeficiente de atrito dos filmes foram determinados pelas técnicas de nanoindentação e tribometria, respectivamente. A receptividade das amostras à água foi analisada através de dados de ângulo de contato e a rugosidade foi determinada por interferometria ótica. Os filmes de a-C:H obtidos a partir de plasmas de C2H2 e Ar em potências mais baixas (5 e 25 W) apresentaram estruturas e composições de natureza polimérica, enquanto os preparados em potências intermediárias (50 e 75 W) apresentaram maiores proporções de ligações de carbono tetraédricos e baixo teor de hidrogênio, indicando uma estrutura do tipo DLC (Diamond-Like Carbon). Os filmes depositados com as potências mais elevadas (100 e 125 W) apresentaram estrutura do tipo grafitica... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / ABSTRACT: Hydrogenated amorphous carbon (a-C:H) and fluorinated (a-C:H:F) thin films were deposited from acetylene/argon and acetylene/argon/sulfur hexafluoride mixtures. For the first gas mixture, the plasma was kept for 5 or 10 minutes using 9.5 Pa of pressure (30% C2H2 e 70% Ar) while for the second it was kept for 5 minutes using 30% C2H2, 65% Ar e 5% SF6 at a total pressure of 9.5 Pa. The power of the excitation signal was changed from 5 to 125 W and the effect of such parameter on the properties of the films was investigated. To fluorinate the a-C:H films they were submitted, immediately after deposition and without exposure to atmosphere, to SF6 plasma treatments. Such procedures were conducted for 5 minutes in radiofrequency (13.56 MHz, 70 W) plasmas of 13.3 Pa of pressure. Raman and X-Ray photoelectron spectroscopes were employed to investigate, respectively, the microstructure and chemical composition of the films. Film hardness and friction coefficient were determined from nanoindentation and tribometry techniques, respectively. The receptivity of the samples towards water was evaluated through contact angle data and roughness was measured by optical interferometry. The a-C:H films obtained from the C2H2 and Ar plasma mixtures in lower power (5 e 25 W) presented polymer-like structures and compositions while those prepared using intermediary power levels ( 50 e 75 W) presented higher proportions of tetrahedral carbon bonds and low proportions of hydrogen, suggesting a Diamond like Carbon (DLC) structure. Films deposited using the higher power (100 e 125 W) plasmas presented a graphitic structure. As the material prepared with lower power signals were submitted to the SF6 post deposition treatment, surface chemical composition was changed but the polymeric nature of the films was kept. The graphitic nature of the films synthesized in the higher power regime was intensified after... (Complete abstract click electronic access below) / Orientadora: Elidiane Cipriano Rangel / Coorientador: Rogério Pinto Mota / Banca: Konstantin Georgiev Kostov / Banca: Mauríco Antonio Algatti / Banca: Jonny Vilcarromero Lopez / Banca: Pedro Augusto de Paula nascente / Doutor

CNPq; CAPES / A limpeza a plasma é uma tecnologia promissora para a preparação de superfícies que receberão tratamentos, pois possui a habilidade de reduzir a quantidade de resíduos orgânicos em uma superfície através da combinação de agentes físicos e químicos. Apesar do interesse tecnológico, seu uso é ainda limitado, pois seus mecanismos ainda não são bem compreendidos. Tal dificuldade se deve à grande variedade química de contaminantes orgânicos, e a complexidade destes, que via de regra são compostos, e não substâncias simples. Esse trabalho busca investigar o efeito das variáveis de processo como potência aplicada, pressão, fluxo de gás e temperatura da amostra, sobre a capacidade do sistema em gerar degradação de uma molécula orgânica. Para acompanhamento da evolução físico-química das amostras tratadas, foi utilizado como contaminante modelo o ácido esteárico (C18H36O2), que é constituído por uma cadeia carbônica linear, com 18 carbonos, contendo em uma das extremidades uma função ácido carboxílico. O estudo experimental foi realizado utilizando uma descarga gerada por fonte de radiofrequência de 13,56 MHz indutivamente acoplada, com misturas gasosas de Ar e Ar-10%O2 e com a amostra imersa na descarga. A taxa de variação de massa foi utilizada como uma caracterização direta do processo de degradação e análises de espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e de ressonância magnética nuclear (RMN) foram realizadas para investigar modificações moleculares residuais. Foi possível obter redução de massa da amostra quando esta é exposta ao plasma para todas as condições de tratamento em que a amostra permaneceu sólida durante a exposição ao plasma. As caracterizações realizadas mostraram que é possível obter uma taxa de gravura elevada, principalmente na exposição ao plasma de Ar-10%O2 e desde que a amostra permaneça em estado sólido durante o tratamento, nenhuma modificação estrutural foi observada. / Plasma cleaning is a promising technology in surface treatments, with the ability to reduce the amount of organic residues in a surface throught chemical and physical interactions. Despite technological interest, its use is limited because its mechanisms still are not entirely understood. Such difficulties are related to the large chemical variety of existent organic contaminants and the use of compounds instead of single molecules. This work aims to evaluate how the applied power of plasma affects its capabilities to degrade an organic molecule. To follow the physic-chemical evolution of treated samples, a chemical model was used, known as stearic acid (C18H36O2), that is a linear chain of 18 carbons with a acid function on a extremity. The experimental study was made by using an inductively coupled RF discharge at 13,56 MHz, with Ar and Ar-10%O2 gas mixtures, being the sample immerse in the discharge. Sample temperature control was made with a water cooling system and introducing steps of plasma on and off during the experiment. Mass variation rate was used as a direct characterization of degradation process. Fourier transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) were performed to search for residual molecular modifications. In all experimental conditions was possible to attain mass reduction from the sample when exposed to plasma if the sample was kept in the solid state. The material characterization shows the possibility of attain a high etch rate, where no structural modifications are detected.

CNPq; CAPES / A limpeza a plasma é uma tecnologia promissora para a preparação de superfícies que receberão tratamentos, pois possui a habilidade de reduzir a quantidade de resíduos orgânicos em uma superfície através da combinação de agentes físicos e químicos. Apesar do interesse tecnológico, seu uso é ainda limitado, pois seus mecanismos ainda não são bem compreendidos. Tal dificuldade se deve à grande variedade química de contaminantes orgânicos, e a complexidade destes, que via de regra são compostos, e não substâncias simples. Esse trabalho busca investigar o efeito das variáveis de processo como potência aplicada, pressão, fluxo de gás e temperatura da amostra, sobre a capacidade do sistema em gerar degradação de uma molécula orgânica. Para acompanhamento da evolução físico-química das amostras tratadas, foi utilizado como contaminante modelo o ácido esteárico (C18H36O2), que é constituído por uma cadeia carbônica linear, com 18 carbonos, contendo em uma das extremidades uma função ácido carboxílico. O estudo experimental foi realizado utilizando uma descarga gerada por fonte de radiofrequência de 13,56 MHz indutivamente acoplada, com misturas gasosas de Ar e Ar-10%O2 e com a amostra imersa na descarga. A taxa de variação de massa foi utilizada como uma caracterização direta do processo de degradação e análises de espectroscopia do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e de ressonância magnética nuclear (RMN) foram realizadas para investigar modificações moleculares residuais. Foi possível obter redução de massa da amostra quando esta é exposta ao plasma para todas as condições de tratamento em que a amostra permaneceu sólida durante a exposição ao plasma. As caracterizações realizadas mostraram que é possível obter uma taxa de gravura elevada, principalmente na exposição ao plasma de Ar-10%O2 e desde que a amostra permaneça em estado sólido durante o tratamento, nenhuma modificação estrutural foi observada. / Plasma cleaning is a promising technology in surface treatments, with the ability to reduce the amount of organic residues in a surface throught chemical and physical interactions. Despite technological interest, its use is limited because its mechanisms still are not entirely understood. Such difficulties are related to the large chemical variety of existent organic contaminants and the use of compounds instead of single molecules. This work aims to evaluate how the applied power of plasma affects its capabilities to degrade an organic molecule. To follow the physic-chemical evolution of treated samples, a chemical model was used, known as stearic acid (C18H36O2), that is a linear chain of 18 carbons with a acid function on a extremity. The experimental study was made by using an inductively coupled RF discharge at 13,56 MHz, with Ar and Ar-10%O2 gas mixtures, being the sample immerse in the discharge. Sample temperature control was made with a water cooling system and introducing steps of plasma on and off during the experiment. Mass variation rate was used as a direct characterization of degradation process. Fourier transformed Infrared Spectroscopy (FTIR) and Nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) were performed to search for residual molecular modifications. In all experimental conditions was possible to attain mass reduction from the sample when exposed to plasma if the sample was kept in the solid state. The material characterization shows the possibility of attain a high etch rate, where no structural modifications are detected.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:19Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2012-12-20Bitstream added on 2014-06-13T19:06:19Z : No. of bitstreams: 1 oliveiraneto_am_me_bauru.pdf: 2071068 bytes, checksum: 036a5bf6e160d23843a1ca75ec0fd923 (MD5) / Filmes finos amorfos de carbono hidrogenado fluorados produzidos por plasma possuem propriedades excelentes, tais como baixo coeficiente de atrito, baixa reatividade química, alta resistência a ácidos, alta hidrofobicidade, além de propriedades ópticas notáveis. Neste estudo filmes finos foram produzidos empregando plasmas de descargas luminescentes contendo diferentes proporções de gases em uma mistura de C2H2 Ar e SF6. O presente projeto visa a análise das alterações das propriedades ópticas dos filmes produzidos a partir de diferentes concentrações de SF na mistura. Investigaram-se as características químicas dos filmes, através de Espectroscopia de Absorção no Infravermelho e Espectroscopia de Fotoelétrons de Raios-X, confirmando que o aumento da concentração de flúor é dependente do aumento da concentração de SF na mistura de gases. As medidas do ângulo de contato demonstraram que o aumento da fluoração do filme, aumenta sua hidrofobicidade. Verificou-se que o índice de refração diminuiu com o aumento da fluoração do filme. O gap óptico foi calculado por duas técnicas diferentes, demonstrando que o aumento da concentração de flúor no filme tem relação direta com o aumento do gap óptico. Modelos computacionais permitiram comparar o gap óptico experimental com o seu equivalente teórico, verificando que o aumento da densidade de ligações C-F aumenta o fap. Também foram utilizados modelos computacionais para comparar o gap óptico teórico de filmes a-C:H:CI e a C:Si:O:H:F com os obtidos experimentalmente por Turri e Gonçalves em seus trabalhos. As tendências do gap óptico em função do grau de halogenação obtidas experimentalmente e por modelagem são consistentes / Amorphous hydrogenated fluorinated carbon thin films deposited in cold plasmas have excellent properties, such as low friction coefficient, low chemical reactvity, and high acid resistance, as well as notable optical properties. In this study, thin films were produced using glow discharge plasmas fed different proportions of C2H2, Ar SF6. The present project aims to analyze the changes in some optical properties of films produced at different proportions of SF in the mixture. The chemical properties of the films, studied using Infrared Reflection Absorption Spectroscopy (IRRAS) and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), confirm that the films become increasingly fluorinated at greater SF6 flow rates. Contact angle measurements showed that increases in the film fluorination, increase its hydrophobicity. The refractive index decreases with increasing fluorination of the film. The optical gap was calculated by two different techniques, demonstrating tha increase in fluorine concentration in the film is directly related to the increase in the optical gap. Computacional models allow comparison of the experimental optical gap with its theoretical equivalent, verifying that an increases the optical gap. Computational models were also used to compare the theoretical optical gap of a-C:H;CI and a-C:Si:O:H:F films with values obtained experimentally by Turri and Gonçalves, respectively. The experimentally observed and modeled tendencies in the optical gap as a function of the dregree of film halogenation are consistent

Orientador: Carlos Alberto Luengo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-05T03:13:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Capobianco_Gino_D.pdf: 12351248 bytes, checksum: f4842f51b128dadf5f45b6fa8ce145c4 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Este trabalho consiste no estudo de um processo híbrido para obtenção de peneiras moleculares de carbono (PMC) a partir de madeiras e ou resíduos agrícolas tais como: casca de macadâmia e mesocarpo do coco verde que são insumos de origem renovável. A seguir descrevem-se as seguintes etapas do processo: seleção e conformação da matéria-prima; carbonização e pré-ativação (envolvendo tecnologias convencionais de ativação física ou química) e finalmente a obtenção de PMC em um reator de plasma com catodo oco para ativação. O estudo incluiu o projeto e construção de equipamentos para sua implementação em uma unidade piloto, a realização dos testes operacionais, a apreciação da influência dos parâmetros de processo (monitorados com caracterizações dos precursores em cada etapa) até a obtenção das PMC. Também a avaliação de possíveis aplicações em indústrias energo intensivas (eletro-metal e químicas), realizou-se através de estudo de caso (a remoção de metais pesados nos efluentes industriais), comparando o desempenho das PMC com os de amostras comerciais disponíveis no mercado. Finalmente, para análise da viabilidade técnico-econômico-financeira, foram realizados um levantamento da evolução da exportação e importação de carvão ativado (CA) no Brasil, sua demanda e oferta, assim como aquelas dos principais consumidores (setor industrial e setores ligados ao saneamento básico e saúde). Observa-se a que o país é auto-suficiente na produção do CA convencional, entretanto a produção de CAs com características e propriedades especificas, tipo PMC, ainda é incipiente, sendo necessário à importação de 3.000 toneladas/ano. Então, para a realização dos cálculos considera-se a capacidade de atender inicialmente, até 10 % da demanda nacional, correspondente a uma planta industrial de 300 toneladas/ano. As PMC produzidas podem ser utilizadas nas mais diversas aplicações, tais como: tratamento de efluentes líquidos e gasosos, tanques de sorção para remoção e recuperação de solventes orgânicos, entre outras. Por isso este projeto insere-se, no desenvolvimento de novas tecnologias para o país / Abstract: This work is presented an study of a hybrid process to obtain carbon molecular sieves (CMS) from pine wood or agricultural residues such as macadamia shell or green coconut mesocarp, alI of them are renewable precursors. This process embraces the following stages: selection and conformation of the raw material, carbonization and pré-activation, involving conventional physical or chemical activation technologies, finally activation using the hollow cathode plasma technology to obtain the CMS. The experimental part included design and equipment construction for implementation in a pilot unit, including operational tests, studies of the influence of process parameters, monitored with characterizations of the precursors in each stage, until obtaining CMS. To evaluate possible applications in intensive energy industries such as metal-electric industries or chemistries it was developed a case study in which the CMS efficiency for the removal of heavy metaIs in the industrial effluents was compared with that obtained using samples commercially available. For analyzing the techno economic feasibility, it was obtained the historical evolution of export and import quantities of activated carbon (AC) in Brazil, the evolution of demand and offer, as well as those of main consumer sections, industrial section and those related to basic sanitation and health.Through this analysis, it was observed that the country is self-sufficient in the production of the conventional AC, however the production of AC with special characteristic and properties, like CMS, is still incipient, being needed to import around 3.000 ton/year. Thus, the calculations are for a manufacturing capacity capable to attend up to 10% of the demand, corresponding to an industrial plant with a capacity for CMS production of 300 ton/year. The produced CMS has several applications, such as: treatment of liquid and gas effluents, sorption tanks for removal and recovery of wasted organic solvents, among others. So, this whole work, may be thought as the development of a new technology for the country / Doutorado / Doutor em Planejamento de Sistemas Energéticos

Orientadores: Carlos Kenichi Suzuki, Yoshikazo Ernesto Nagai / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-07-22T15:58:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Godoy_PauloHenriquede_M.pdf: 8242496 bytes, checksum: b4f75c048487d154f0cf5a60725b3fe6 (MD5) Previous issue date: 1997 / Resumo: O gerador de plasma é um equipamento que permite estabelecer elevadas temperaturas,da ordem de 5000 à 50000 K, sendo esta tecnologia altamente versátil para aplicações avançadas. Este equipamento possui como característica, flexibilidade no tocante à mudança de sua configuração, podendo ser empregado em uma vasta gama de aplicações práticas, dentre elas podemos citar o crescimento sustentável através da utilização para solução em problemas do meio-ambiente e a deposição de filmes finos. Neste trabalho de dissertação, apresenta-se a construção e operação de um reator de plasma gerado por descarga elétrica DC do.tipo arco, de relativa simplicidade e baixo custo da instrumentação. Parâmetros elétricos do arco foram medidos para os plasmas de hidrogênio e argônio. Dados foram analisados sobre a estabilidade elétrica do arco para aplicações que requeiram maior estabilidade da chama. A elevada brilhância e potência encontrados à medida que aumenta-se a pressão de trabalho indicam um aumento- na temperatura. Como aplicação desta tecnologia, preparou-se dois tipos de substratos, molibdênio e silício (111), para um ensaio de deposição de filmes finos de diamantes. Muito embora tenhamos encontrado dificuldades com relação às leituras de temperatura-e estabilidade total do plasma, os ensaios detectaram indícios do crescimento de diamante no substrato de silício e no substrato de molibdênio apenas o crescimento de uma camada intermediária de carbeto de molibdênio. Portanto, este reator mostrou-se de aplicação tecnicamente viável para a deposição de filmes finos e, devido à sua flexibilidade, podemos estendermos sua aplicação para outras áreas de conhecimento com pequenas alterações no projeto / Abstract: Plasma generator is a device that provide us get high temperatures, in the range of 5000 K to 50000 K, being extremely changing technology for advanced applications. This equipment has high flexibility because its configuration is changeable and it has many practical applications. Among these we can list ecological problems and thin films deposition. In this thesis the construction and operation of a DC arc discharge plasma reactor with simple design and low cost have been developed. The electrical parameters were measured for argon and hydrogen plasmas. Arc stability data was obtained and analyzed for. uses in application that requires more stable flame. The high brilliance and power were delivered by the plasma by the raisingwork pressure, pointing to-an increase of the plasma temperature. As an example of technological application we prepared two types of substrates, silicon (111) and molybdenumfor diamond thin film deposition. Beside we have found some dificulties with the correct reading and control of the substrate temperature and plasma stability, these tests detected some signs of diamond growth on silicon substrate and on molybdenum only an intermediate layer of 'Mo IND.2 C¿ were found. We have shown that trns reactor is technically applicable for thin films deposition. Due its flexibilityit can be extended to others applications with small changes on its configuration / Mestrado / Materiais e Processos de Fabricação / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientadores: Peter Jurgen Tatsch, Jose Alexandre Diniz / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica e de Computação / Made available in DSpace on 2018-07-26T08:12:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sotero_AnnaPauladaSilva_D.pdf: 5591978 bytes, checksum: facb394156f11ef20e8b46319d5225bc (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Este trabalho descreve a obtenção e caracterização de filmes finos e ultra-finos de óxido (SiO2) e oxinitreto de silício (SiOxNy)em sistema "home-made"de plasma remoto (RP) de baixa temperatura. O sistema RP, com gerador de microondas de 2.45GHz e potência de saída de 6OOW,permite a formação de filmes tanto por processos de deposição (RPCVD) como pelo processo de oxidação (RPO). Os filmes foram caracterizados por elipsometria, perfilometria, por taxa de decapagem, microscopia eletrônica de transmissão (TEM), por espectrometria de absorção de intra-vermelho (FTIR), por espectrometria de fotoelétron de raios-x (XPS), por espectrometria de massa do íon secundário SIMS), medidas de capacitância versus tensão (C-V) e medidas de corrente versus tensão (1-V). As espessuras dos filmes produzidos variaram de 3nm a 160nm, as densidades de carga efetivas entre 1.7xl010/cm2eT5xlp12/cm2 e o campo de ruptura dielétrica foi de até 18.3MV/cm...Observação: O resumo, na íntegra, poderá ser visualizado no texto completo da tese digital / Abstract: This work describes the formation and the characterization of thin and ultra-thin silicon oxide (SiO2) and oxynitride (SiOxNy) films formed by a home-made low temperature remote plasma system (RP). In this system, a 6O0W, 2.45GHz microwave generator, allows the formation of films by deposition (RPCVD) and oxidation (RPO) processes. The films were characterized by ellipsometry, profilometry, etching rate, transmission electronic microscopy (TEM), fourier transform infrared spectrometry (FTIR), x-ray photoeletron spectrometry (XPS), secondary ion mass spectrometry (SIMS), capacitance versus voltage (C-V) and current versus voltage (I-V) measurements. The films presented thicknesses ranging trom 3nm to 160nm, effective charge densities ranging ITom 1.7xlOlO/cm2to 2.5xlO12/cm2and dieletric breakdown fields of 18.3MV/cm...Note: The complete abstract is available with the full electronic digital thesis or dissertations / Doutorado / Doutor em Engenharia Elétrica

Orientador: Munemasa Machida / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-28T16:01:16Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Daltrini_AndreMascia_M.pdf: 1161432 bytes, checksum: 799c40cd33bc96bb37588fb2b3c31e40 (MD5) Previous issue date: 1999 / Resumo: Neste trabalho, as emissões de hidrogênio, hélio e impurezas (carbono e oxigênio) no visível e no ultravioleta no vácuo (UVV), foram estudadas através de um conjunto de quatro espectrômetros instalados no tokamak NOVA-UNICAMP. Pela primeira vez no país, foi utilizada a espectroscopia no UVV para diagnóstico de plasmas confinados em tokamaks. Juntamente com o espectrômetro no UVV foi instalado um sistema de vácuo entre este e o tokamak, para impedir a absorção, pelo ar, da radiação com comprimento de onda inferior a 1850 Å. Com um dos espectrômetros no visível, foi montado um conjunto de lentes para aumentar a quantidade de luz incidente no aparelho. Estes dois espectrômetros foram alinhados e tiveram seus alargamentos instrumentais medidos por técnicas diferentes, devido ao máximo comprimento de onda detectado pelo aparelho no UVV (6000 Å, menor que o do laser de He-Ne, 6328 Å ). As descargas do tokamak (ainda que não sejam ideais), apresentaram uma melhora significativa durante este trabalho, principalmente após o estudo da atmosfera no interior da câmara de vácuo da máquina, efetuado com um analisador de gás residual. Ainda assim, detecta-se nos sinais ópticos e da voltagem de enlace, oscilações que podem estar relacionadas com a interação do plasma ou do feixe de elétrons fugitivos (runaway) com o limitador, levando a um aumento da densidade e diminuição da temperatura do plasma. O cálculo da temperatura iônica foi efetuado através das medidas do alargamento Doppler das linhas de HeI e HeII em um plasma de hélio, e de OII, CIII e CIV (este último no UVV) em um plasma de hidrogênio. Em descargas de limpeza, o HeI apresentou temperaturas baixas (alguns poucos eV), mas em descargas tokamak sua temperatura ficou acima dos 20 eV. As medidas de HeII, realizadas com uma pressão de base ruim (10 -6 Torr), revelaram baixas temperaturas, inferiores a 20 eV até 5,3 ms. Os íons de OII apresentaram uma temperatura iônica entre 20 e 30 eV, e os de CIII chegaram a aproximadamente 50 eV após 5,0 ms. Já o CIV atingiu um temperatura de pelo menos 60-80 eV, mesmo nos instantes iniciais da descarga. O perfil da linha de La (1216 Å) foi também medido, mas a temperatura iônica do hidrogênio não foi calculada por causa do grande alargamento instrumental do espectrômetro no UVV. Mesmo assim, a evolução temporal das linhas das séries de Balmer (no visível) e Lyman (no UVV) foram comparadas, servindo como um primeiro teste para medidas posteriores que levarão ao cálculo do tempo de confinamento e taxa de reciclagem de partículas. Com a medida das linhas de impurezas foi determinado o menor comprimento de onda detectado pelo espectrômetro, 904 Å (CII). Além disso, foi também comparado o perfil temporal das linhas de carbono com diferentes graus de ionização em descargas de limpeza. Este trabalho de tese é o primeiro realizado no tokamak NOVA-UNICAMP, antigo tokamak NOVA II (vindo da Universidade de Kyoto-Japão), depois de sua instalação em nosso laboratório pelo professor Masayuki Fukao / Abstract: The hydrogen, helium and impurities (carbon and oxygen) emissions, in visible and vacuum ultraviolet (VUV) spectra, have been studied by a set of four spectrometers installed on NOVA-UNICAMP tokamak. The VUV spectroscopy has been set for the first time to study tokamak confined plasmas in our laboratories. Between the tokamak and the VUV spectrometer, a vacuum pipe system has been installed to avoid the radiation absorption by the air. With one of the visible spectrometers, a lens set has been assembled to improve the light signal. The spectrometers alignment and instrumental broadening measurements were done by different methods (since our VUV spectrometer measures wavelength up to 6000 Å, value lower than He-Ne laser wavelength, 6328 Å, used for usual alignments). Although the tokamak discharges are not the ideal ones, a good advance has been obtained in this work, mainly after the study, using a partial pressure analyzer, of the vacuum chamber residual gas. However, oscillations detected in loop voltage and optical signals seems to be related with a plasma/limiter interaction, resulting in a higher plasma density and lower temperature throughout the discharge. The ion temperature determinations (HeI and HeII in helium plasma, and OII, CIII and CIV in hydrogen plasma) have been done by Doppler broadening line measurements. In glow discharges, from the HeI spectra, the ion temperature reached a few eV, and in tokamak discharges its mean temperature calculated (up to 6.2 ms) was 28,9 eV. The HeII measurements, realized with a worse base pressure (~ 10 -6 Torr), lead to lower temperatures, bellow 20 eV up to 5.3 ms. The temperature calculated from impurities were: OII ~ 20-30 eV; CIII - up to 50 eV; and from CIV, at least 60-80 eV. The La(1216 Å) profile has been also measured, but the hydrogen temperature was not calculated, due to the VUV spectrometer instrumental broadening. Nevertheless, the Balmer and Lyman series emissions have been compared, as a first test for particle confinement time calculations. By the measurements of impurity lines (CII 904 Å), the lower wavelength detectable by our VUV spectrometer is found to be about 900 Å. Also, the temporal profile of carbon lines, with different degrees of ionization, have been compared in glow discharges. This thesis work is the first realized in NOVA-UNICAMP tokamak, former NOVA II tokamak from Kyoto University - Japan, after its installation during the visit of Prof. Dr. Masayuki Fukao in our Plasma Laboratory / Mestrado / Física / Mestre em Física