Técnicas de Caraterização de Materiais e de Superfícies

Objectivos

O objectivo desta unidade curricular é familiarizar os estudantes com as técnicas baseadas em feixes de partículas carregadas usadas para caracterização de materiais e de superfícies e disponíveis no Departamento de Física ou instituições parceiras. 

Desta forma, espera-se que os estudantes fiquem preparados para realizar tarefas relacionadas com equipamento analítico que use partículas carregadas.

Caracterização geral

Código

10551

Créditos

6.0

Professor responsável

Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus, Susana Isabel Santos Silva Sério Venceslau

Horas

Semanais - 5

Totais - 70

Idioma de ensino

Português

Pré-requisitos

Os estudantes deverão ter uma boa base de Física Atómica e Molecular, Física Nuclear e Tecnologia de Vácuo e de Partículas Carregadas.

Bibliografia

Surface and Thin Film Analysis

Gernot Friedbacher (Editor), Henning Bubert (Editor)

ISBN: 978-3-527-32047-9

April 2011

 

Handbook of Modern Ion Beam Materials Analysis

Michael A Nastasi, Joseph R Tesmer

ISBN:1558992545

Método de ensino

Dada a especificidade do programa, esta unidade curricular está dividida em dois módulos com docentes diferentes em cada módulo.

No primeiro módulo o programa será desenvolvido em torno de cada técnica, descrevendo os princípios físicos envolvidos e a instrumentação necessária. O programa será exposto através de aulas teóricas e de sessões em laboratório (SIMS e XPS).

No segundo módulo, de técnicas nucleares, faz-se a exposição das noções básicas da matéria nas aulas teóricas, procurando nas aulas práticas a integração dos conceitos através de exercitação e simulação. Para o aprofundamento dos conhecimentos e contacto com as aplicações das técnicas, os estudantes, individualmente, fazem a leitura e posterior apresentação de um artigo tecno-científico.

Método de avaliação

Esta unidade é composta de 2 partes, com avaliações separadas.

Módulo de técnicas de superfícies:

1- Realização de um relatório sobre os trabalhos laboratoriais realizados (30%)

2- Teste (70%)

Módulo  de técnicas nucleares:

1-  Teste final (70%)

2- Trabalho de simulação (30%)

Em cada componente (de ambos os módulos) deverá ser obtida uma classificação ≥ 9.5

Conteúdo

1. Análise de superfícies vs análise de materiais.

2. O microscópio electrónico (SEM e TEM). Microanálise e o  SEM de alta pressão.

3. Espectrometria de massa de iões secundários (SIMS) Pulverização e produção de iões positivos e negativos. Fontes de iões e tipos de filtros de massa. Instrumentos baseados em tempo de vôo, sector magnético e quadrupolo. Modos de operação: estático, dinâmico (depth profile) e imagem. Variantes da técnica. Aplicações.

4. Microscopia Auger de varrimento (SAM e AES) O efeito de Auger e as transições características. Instrumentação. Comparação com outras técnicas.

5. Espectroscopia de fotoelectrões (XPS e UPS) Fundamentos. Profundidade de escape. Instrumentação: IGNOREes de radiação e analisadores de energia.

6.Outras técnicas de superfícies: Espectroscopia de dispersão de iões (LEIS). Difracção de electrões de caixa energia (LEED) etc.

7. Técnicas analíticas com feixes de iões acelerados (0.5 - 4MeV): Interacção de partículas carregadas com a matéria (revisão); o poder de paragem; o papel do parãmetro de impacto; secção eficaz

Emissão de radiação X induzida por protões (PIXE) – princípios físicos; parâmetros essenciais; análise qualitativa e quantitativa; instrumentação

Emissão de radiação Gama induzida por protões (PIGE/NRA) – princípios físicos; parâmetros essenciais; análise qualitativa e quantitativa; análise em profundidade; instrumentação

Dispersão de Rutherford (RBS) – princípios físicos; parâmetros essenciais; análise qualitativa e quantitativa; análise em profundidade; instrumentação

Detecção de partículas de recuo (ERD) – princípios físicos; parâmetros essenciais; análise qualitativa e quantitativa; análise em profundidade; instrumentação

Introdução à espectrometria de massa por iões acelerados (AMS) – especificidades em comparação com outras espectrometrias de massa

8. Técnicas analíticas com neutrões lentos: Activação neutrónica – princípios físicos; parâmetros essenciais; análise qualitativa e quantitativa; instrumentação.

Cursos

Cursos onde a unidade curricular é leccionada: