Orientador: Francisco das Chagas Marques / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-01T23:10:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Lacerda_RodrigoGribel_D.pdf: 4973800 bytes, checksum: ebbe68a435fe2c9b0ae2a6e018f3ca6b (MD5) Previous issue date: 2002 / Resumo: O estudo de filmes de carbono amorfo vem atraindo grande atenção nos últimos anos principalmente devido às suas propriedades interessantes como alta dureza, baixo coeficiente de fricção, ser quimicamente inerte, e transparente no infravermelho. Entretanto, um maior entendimento da microestrutura dos filmes de a-C ainda é um desafio, principalmente devido à habilidade do carbono de ligar-se com diferentes hibridizações (sp, sp2, sp3). No presente trabalho realizamos um estudo das propriedades estruturais e eletrônicas de filmes de carbono amorfo preparados por Dual Ion beam sputtering deposition utilizando diferentes gases nobres (Ne, Ar, KI, Xe). Esse sistema consiste de dois canhões Kauffman, um para o bombardeio (sputtering) do alvo de grafite, e o outro para o bombardeio do filme durante o seu crescimento. O sputtering do alvo de grafite foi realizado, para todos gases nobres, com uma energia de bombardeio constante de 1500 eV. A energia de bombardeio (por gases nobres), durante o crescimento dos filmes, foi variada entre 0 e 800 eV. O stress compressivo e a energia de plasmons dos filmes (proporcional à densidade local) aumentam com o aumento da energia de bombardeio, atingindo valores de stress compressivo em torno de 12 GPa e energia de plasmon de aproximadamente 29.5 eV. Esse fenômeno acontece com o bombardeio de todos os gases utilizados. Esses resultados foram obtidos em um intervalo de energia de bombardeio entre 100 e 650 eV e são da mesma ordem dos valores publicados para filmes com uma alta concentração de ligações sp3 C-C (ta-C). Por outro lado, a análise estrutural dos filmes (XPS, UPS e Raman, densidade, TEM, STM, EELS, condutividade, efeito Hall, entre outras) indica uma estrutura composta basicamente de ligações sp2 (em torno de 90%). Não é conhecido na literatura um material de a-C que apresente uma estrutura grafítica com tão altos valores de stress e densidade microscópica (plasmon). Também observamos uma melhora nas propriedades eletrônicas dos filmes, através da redução da resistividade e da tensão de emissão de campo (field emission), com o aumento do stress da rede. Esses resultados nos levaram a propor novos dispositivos eletrônicos à base de carbono sensíveis a pressão. Entendemos que o intenso bombardeio por gases nobres durante o crescimento do filme, gera o alto valor de stress da rede e força os átomos de carbono para dentro matriz, compactando o material. O aparecimento do stress, aproxima os aglomerados grafiticos, causando a melhora nas propriedades eletrônicas e o aumento da densidade local (plasmons). Além disso, o estudo da interação entre os gases nobres aprisionados dentro da matriz de carbono, durante o crescimento do filmes, também foi realizado pelas técnicas de XANES/EXAFS e fotoemissão. Em particular, observamos a formação de clusters de gases nobres induzidos pela pressão interna da matriz de carbono / Abstract: Amorphous carbon (a-C) compounds have attracted great attention in the past years mainly due to their interesting properties such as high hardness, low coefficient of friction, chemical inertness, e infrared transparency. However, a better understanding of the a-C microstructure is still a challenge mainly due to the ability of carbon to bond with different hybridizations (sp, sp2, e sp3). In the present work, we report a study of amorphous carbon films prepared by Ion Beam-Assisted deposition (IBAD) using different noble gases (Ne, Ar, Kr, e Xe). The deposition system consists of two Kauffman's sources, one for the sputtering of the graphite target, and another for the assisting of the film during growth. The graphite target was sputtered by a 1500 V noble gas (NG) ion beam energy. The films were prepared in the range of 0 to 800 eV NG ion beam assisting energy. For all the noble gases used, the intrinsic stress e local density (plasmon) of the films increase with increasing assisting energy , reaching high values such as 12 GPa e 29,5 eV, respectively. On the other hand, structural analysis by XPS, UPS, Raman, density , hardness, TEM, STM, EELS, conductivity , Hall measurements, among others, indicate that the material is composed of a hard, highly stressed, and locally dense graphite-like network with 90% concentration of sp2 sites. It has no report in literature of a material with these characteristics. In addition, we also observed an improvement of the electronic properties of the films (resistivity e field emission) with increasing compressive stress. Based on these results, we propose new carbon electronic devices sensitive to pressure. We suggest that the strong noble gases ion bombardment generates the stress and forces 'knock-on' the carbon atoms beneath the surface. The increase in the internal stress reduces the distance between the sp2 clusters, increasing the local density (plasmons) e improving the electronic properties. Furthermore, the interactions between the noble gases, trapped during growth, and the carbon matrix was also explored. We observed by XANES/EXAFS the clustering of noble gases induced by the increasing matrix internal pressure / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Antonio Gomes Trigueiros / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-19T09:35:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cavalcanti_GildodeHolanda_D.pdf: 3374223 bytes, checksum: 3cc3e145d436b53f39113e00cb4fa29f (MD5) Previous issue date: 1994 / Resumo: Este trabalho de Tese se dedica ao estudo do espectro atômico de emissão dos gases nobres ionizados, criptônio cinco vezes ionizado (Kr VI), argônio quatro vezes ionizado (Ar V) e xenônio seis vezes ionizado (Xe VII). Este trabalho foi realizado com a colaboração do Centro de Investigações Ópticas de La Plata (CIOp-Argentina),que forneceu dados produzidos em tubo de descarga capilar e do Instituto de Tecnologia de Lund (Suécia), que usa um theta-pinch como fonte de luz espectroscópica. No theta-pinch da Unicamp, foram realizadas uma série de melhoramentos, baseados em estudos teóricos e experimentais sobre a performance do theta-pinch como fonte de luz espectroscópica, os quais conduziram a um aumento na eficiência de transferência de energia entre o banco de capacitores e o plasma, de aproximadamente quatro vezes o valor original. Nele introduzimos um chaveamento especial ("crowbar") e obtivemos uma classificação iônica mais precisa, possibilitada pela implementação de um "software" para determinação semi-automática dos comprimentos de onda e a caracterização final das linhas espectrais, usando um microdensitômetro. Na parte de análise da estrutura atômica, os cálculos teóricos iniciais foram feitos usando-se um código numérico multiconfiguracional tipo Hartree-Fock. Para o criptônio cinco vezes ionizado, realizamos uma revisão substancial das configurações que eram conhecidas anteriormente e produzimos dados espectroscópicos completamente novos sobre as configurações 4s4p4d e 4s4p5s, onde 109 novas linhas foram observadas, obtivemos 22 novos níveis, com 111 transições classificadas e alteramos os valores de cinco níveis de energia das configurações estudadas previamente por outros autores. Na análise do Ar V obtivemos todas as 43 linhas previamente classificadas e adicionamos mais 3 novos níveis e classificamos 11 novas transições, entre as configurações 3s23p2, 3s3p3, 3s23p3d e 3s23d2 .No estudo realizado sobre a nova configuração 3p4, foram classificadas 13 novas transições e todos os seus 5 níveis foram determinados. Por último, na análise do xenônio seis vezes ionizado, 62 transições foram observadas no total, onde 44 delas foram observadas pela primeira vez neste trabalho. Na parte de revisão das configurações conhecidas, obtivemos todas as transições observadas anteriormente e identificamos um novo nível. Para as novas configurações 5s5d e 5d2 , indicamos a posição de 21 novos níveis de energia, além de rejeitarmos um nível classificado como uma linha em desacordo com a classificação iônica produzida pelo crowbar / Abstract: In this thesis we studied the atomic emission spectra of five times ionized kripton (KrVI), four time ionized argon (ArV) and six time ionized xenon (XeVII). We used two theta-pinchs (Technological Institute of Lund -Sweden and Unicamp-Brazil) and a tube of capilar discharge (CIOp-Argentina) as a ligth sources. In the theta-pinch at Unicamp, several improvements based on theoretical and experimental studies about the performance of theta-pinch as a spectroscopic light source, were made, which led to a fourfold increased energy transfer efficiency. Also we used a crowbar to control the ringing of the discharge which allowed us to obtain a much more precise ionic classification. The final characterization of the spectral lines was done with a computer controlled microdensitometer . In the analysis task, the ab-initio calculations was done using a multiconfigurational Hartree-Fock code. We investigated new configurations and made a thorough revision of all previously reported lines. For Kr VI, we obtained 22 new energy levels, classified 121 new transitions and ascribed new energy values for five levels in revised configurations. For Ar V we obtained all 43 previously known lines and also obtained 3 more new energy levels and classified 11 new transitions in previously studied configurations. We introduced the new configuration 3p4 and obtained its five levels based on 13 new transitions. For Xe VII, were observed 62 transitions and of then 44 are new. We obtained alI lines already observed in previous work made by other authors. We identified a new energy level and rejected one level due to disagreement with our ionic classification. We indicated 21 new energy levels positions belonging to new configurations 5s5d and 5d2 / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Antonio G. Trigueiros / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-07-18T07:23:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mania_AntonioJamil_D.pdf: 4526461 bytes, checksum: 990e2898afb0b618f01d74578da23650 (MD5) Previous issue date: 1992 / Resumo: Um trabalho experimental de obtenção de placas fotográficas, onde são registradas as transições utilizando um q-pinch como fonte de radiação, é apresentado. A confecção de uma tabela contendo os dados espectroscópicos e a extensão da análise do espectro do Ar V, é então conseguida. O espectro do Kr V utilizando dados do q-pinch de Lund, também é estendido. Uma análise via sequência-isoeletrônica para o Ar VII, revela a necessidade da alteração de valores da maior parte dos níveis até então conhecidos e aceitos. Essa análise então, extensivamente ampliada para todo o complexo (3,3) e fazendo uso da tabela do CIOp sobre o Ar, envolveu 35 níveis, dos quais 31 são novos e 76 transições, das quais 64 são novas. O ajuste dos parâmetros HF, a composição de auto-vetores e a otimização dos níveis energéticos, terminando a análise são determinados pelo uso de códigos computacionais / Abstract: An experimental work for obtaining photographic plates, where transitions from a q-pinch as a radiation source were recorded, is presented. A table of data and the extension of the analysis of Ar V spectrum are produced. Using data from Lund q-pinch, the Kr V spectrum is also obtained. An analysis, using the iso-electronic sequence for Ar VII, showed the need for alteration of most existing well-known accepted energy level values. Extending such analysis to the whole complex (3,3) and using CIOp table for Ar, allowed to cover 35 levels (31 of which are new) and 76 transitions (64 of which are new). Concluding the analysis, the fitting of HF parameters, leading percentage and energetic level optimization are determined using computer codes / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

O Radônio tem despertado o interesse da saúde pública pelo fato deste gás ser responsável, em média, por 45% da dose radioativa natural a que as populações estão normalmente expostas. Nas últimas décadas, novas técnicas de medida para o radônio tem tido demanda crescente, principalmente para operação em ambientes restritos públicos, privados, minerações ou em áreas de beneficiamento de minérios com associação tório-uranifera, onde esta dose pode ter ordens de grandeza acima da média. Este trabalho descreve o projeto de um dos subsistemas de um equipamento que está sendo desenvolvido para esse fim no INPE. O equipamento é um monitor de radônio que permite a quantificação precisa, contínua e em tempo real dos isótopos Rn220 e Rn222. A técnica de medida utiliza o processo de captura eletrostática do Polônio, isótopos Po218, Po216, Po214, Po212, seguido de sua espectrometria alfa. O trabalho descreve detalhadamente a técnica de medida, os subsistemas e a calibração do monitor de radônio, assim como o desenvolvimento e os testes de avaliação do subsistema de medida e aquisição de dados.São apresentados os resultados dos testes de linearidade, estabilidade térmica e resolução deste subsistema. Os bons resultados indicam que é possível se desenvolver um equipamento de boa qualidade a um baixo custo e com dimensões reduzidas, com possibilidade de atender o interesse da iniciativa privada para sua posterior industrialização e comercialização em um mercado de demanda crescente.

Orientador: Francisco das Chagas Marques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-04T16:01:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OliveiraJunior_MyrianoHenriquesde_M.pdf: 3252159 bytes, checksum: a130bcbe767628c40a0600e14112a2a4 (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Neste trabalho foi preparada uma série de filmes de carbono amorfo pelo processo de IBAD (Ion Beam Assisted Deposition), onde foi utilizado um feixe iônico de Xe com energia fixa para todas as amostras em 1500eV para realizar sputtering em um alvo de grafite e, um segundo feixe de Xe + responsável pelo bombardeio do filme durante o crescimento. Para cada amostra foi utilizada uma energia de bombardeio diferente, de 0 a 400eV. Esse bombardeio, além de gerar uma compactação da matriz induzindo uma pressão na rede (stress intrínseco), faz com que uma certa quantidade de Xe seja incorporada pelo filme. Por medidas de RBS foram observadas concentrações de 3 a 4% desse gás nobre na matriz, que são as concentrações nas quais são observadas formações de aglomerados sólidos desse elemento quando implantado em metais ou semicondutores cristalinos. Por medidas de XAS realizadas com radiação com energias no intervalo que envolve a borda L3 do xenônio foi verificada a formação de tais aglomerados sólidos e, em conjunto com resultados obtidos por simulações computacionais obtivemos um entendimento melhor sobre a estrutura fina na região de XANES dessa borda de absorção. A partir da técnica de SAXS foram encontradas estruturas com dimensões características de cerca de 10 a 25nm de forma achatada. Como os filmes de a-C crescidos por essa técnica são altamente grafíticos, contendo uma concentração de cerca de 90% de ligações do tipo sp 2 essas estruturas parecem ser aglomerados grafíticos, cujas dimensões mostraram-se dependentes da energia de bombardeio utilizada na deposição / Abstract: In this work it was prepared a series of amorphous carbon thin films using the ion beam assisted deposition technique. We used a xenon ion beam in order to sputter a graphite target with a fixed energy of 1500eV for all samples set up. A second ion beam was used as an ion assisting beam during the deposition with different energy for each film but, always in the range of 0 to 400eV. As the bombardment energy is varied the film produced can have a structure more or less compact which implies in a pressure rising along the amorphous net, called intrinsic stress. Another consequence of the bombardment is the xenon incorporation. By RBS measurements it was observed a concentration of about 3 to 4% of this noble gas inside the films, which belong to the same range where is observed a condensation of this element in solid clusters when implanted in crystalline metals or semiconductors. From XAS measurements, with radiation energy within a range involving the Xe L3 absorption edge, those solid clusters formation were observed. With some computational simulations compared to those experimental results we were able to have a better comprehension about XANES fine structure. We used SAXS measurements to try to determine some geometrical parameters beyond those obtained by XAS. As the xenon clusters dimensions are too small (probably of about ten atoms) it is difficult to detect them by this technique with the experimental parameters used but, it was observed some structures that seem to be shaped and have characteristics dimensions varying from 10 to 25nm. What seem to be graphitic planes clusters, once amorphous carbon thin films prepared by IBAD are graphitic-like / Mestrado / Física da Matéria Condensada / Mestre em Física

Pesquisas relacionadas ao radônio são necessárias devido ao potencial carcinogênico dessde gás, e os limites de referência são objeto de recomendações. Neste estudo, foram medidas concentrações de radônio no interior e no exterior de duas casas pré-fabricadas, contruídas em um ambiente experimental, na UTFPR/Ecoville. Uma das casas foi construída com materiais da República Tcheca (1) e a outra (2) com materiais do Brasil. Para tal, detectores CR-39 foram usados. A concentração média para a casa (1) foi de 10,1±1,3 Bq/m³, para a casa (2) foi de 7,8±1,1 Bq/m³ e para o exterior foi de 11,5±2,9 Bq/m³. Os valores ficaram abaixo de 300 Bq/m³, então, nenhuma medida mitigadora se fez necessária. Além disso, foram feitas medidas do número de traços de partículas alfa advindas de corpos de prova de pasta de cimento comum e com adição de areia com alta atividade de radônio, com o intuito de identificar o valor da camada emissora. Para os corpos de prova de pasta de cimento comum, de espessuras de 1,5, 2,6, 3,8 e 4,6 cm, o número de traços foi de 762±25, 799±51, 814±31, 791±45 e 798±27, respectivamente. A análise mostrou que não há diferença estatística entre os dados, o que indica que a espessura de 1,5 cm já se configura como um limite para a exalação de radônio. Já para os corpos de prova de areia ativa, de espessuras 1,4, 2,3, 2,9, 3,5 e 4,2 cm, o número de traços doi de 380±18, 322±15, 298±5, 548±25 e 446±83, respectivamente. Em uma análise geral, concluiu-se que não há aumento expressivo da exalação com o aumento da espessura, de maneira que a espessura de 1,4 cm já se configura como um limite para a exalação de radônio. Com o objetivo de se determinar a concentração de radônio exalada pelos corpos de prova feitos de pasta de cimento comum e de areia ativa, foram analisados corpos de prova em frascos nos quais o equilíbrio secular já havia ocorrido. Os resultados mostraram que, para os corpos de prova de pasta de cimento comum, os valores não configuram um crescimento expressivo. Já para os corpos de prova com alta atividade de radônio, verificou-se um aumento na exalação com aumento da espessura. Para determinar qual a contribuição das concentrações indoor, foi realizada a medição do fluxo de exalação de radônio. Os resultados extrapolados para um cômodo padrão variaram de 15 a 60 Bq/m³. Essa contribuição pode ser considerada expressiva, mas não preocupante, de forma que os resultados foram considerados próximos da normalidade. / Radon-related research is required because of the carcinogenic potential of this gas, and the reference limits are subject of recommendations. For this research, radon concentrations were measured inside and outside of two prefabricated houses, built in an experimental environment, in UTFPR/Ecoville. One of these houses was built with building materials from the Czech Republic (1) and the other (2) with materials from Brazil. Whith this proposal, 40 CR-39 detectors were used. The average concentration for house (1) was 10,1±1,3 Bq/m³, for house (2) was 7,8±1,1 Bq/m³ and for the exterior was 11,5±2,9 Bq/m³. The values obtained were below 300 Bq/m³, thus, no mitigating measures were necessary. Besides, measurements were made of the number of thacks of alpha particles coming from common cement paste samples and from sand with high radon activity samples in order to identify the value of the emitting layer. For common cement paste samples of 1.5, 2.6, 3.8 and 4.6 cm of thickness, the number os tracks was 762±25, 799±51, 814±31, 791±45 e 798±27, respectively. The analysis showed that there ir no statistical difference between the data, which indicates that the thickness of 1.5 cm is already configured as a limit for a randon exhalation. For the active sand samples of 1.4, 2.3, 2.9, 3.5 and 4.2 cm, the number of tracks was 380±18, 322±15, 298±5, 548±25 e 446±83, respectively. In a general analysis, it was concluded that there is no expressive increase of the exhalation with the increase of the thickness, só that the thickness of 1.4 cm is already configured as a limit for the exhalation of radon. In order to determine the concentration of radon exhaled by the samples made of common cement past and active sand, were analyzed samples in flasks where the secular equilibrium had already occured. The results showed that, for common cement past samples, the values do not represent and expressive growth. However, for the test samples with high radon activity and increase in the concentration with increasing the thickness was observed. To determine the contribution of the concentrations in an indoor environment, radon exhalation flux measurement was performed. These results were extrapolated to the standard room and varies from 15 to 60 Bq/m³. This contribution can be considered expressive, but not of concern, só the results were considered close to normality.