Técnicas de Caraterização de Materiais e de Superfícies
Objetivos
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, Orlando Manuel Neves Duarte Teodoro
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- Teste (70%)
2- Realização de um relatório sobre os trabalhos laboratoriais realizados (30%)
Frequência: Nota 2 ≥ 9.5
Aprovação: Nota do módulo≥ 9.5, sendo Nota 1 e Nota 2 ≥ 9.5
Módulo de técnicas nucleares:
1- Teste final (70%)
2- Trabalho de simulação (30%)
Frequência: Nota 2 ≥ 9.5
Aprovação: Nota do módulo≥ 9.5, sendo Nota 1 e Nota 2 ≥ 9.5
A nota final é calculada pela média aritmética das notas obtidas nos dois módulos.
Se houver reprovação apenas a um dos módulos, no ano lectivo seguinte só é necessário repetir esse módulo.
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.