Universidade de São Paulo

Apresentação em tema: "Universidade de São Paulo"— Transcrição da apresentação:

1 Universidade de São Paulo
Instituto de Física FAP Técnicas de Raios-X e de feixe iônico aplicados à análise de materiais Manfredo H. Tabacniks FI

2 Principais processos de freamento de íons na matéria...
RADIAÇÃO DE FREAMENTO ELÉTRON SECUNDÁRIO Ee>100eV TRAÇO SECUNDÁRIO Ep< 5keV TRAÇO SECUNDÁRIO Ep>5000eV COLUNA IONIZADA TRAÇO PRIMÁRIO ~2 nm PROJÉTIL IÔNICO Par e-íon E* ~30eV ÁTOMO de RECUO “Bolha” de elétrons secundários eV Adaptado de Choppin, Liljenzin e Rydberg, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, 2002.

3 ... e seu uso na análise de materiais
RADIAÇÃO DE FREAMENTO RADIAÇÃO DE FREAMENTO ELÉTRON SECUNDÁRIO Ee>100eV PIXE TRAÇO SECUNDÁRIO Ep< 5keV TRAÇO SECUNDÁRIO Ep>5000eV COLUNA IONIZADA TRAÇO PRIMÁRIO ~2 nm RBS PROJÉTIL FRS IÔNICO Par e-íon E* ~30eV ÁTOMO de RECUO “Bolha” de elétrons secundários eV Adaptado de Choppin, Liljenzin e Rydberg, Radiochemistry and Nuclear Chemistry, 2002.

4 Feixe de fótons na matéria
Feixe de íons na matéria Dx

5 RBS- Principais processos físicos
Fator de Freamento Fator Cinemático Seção de Choque Stragling

6 Poder de freamento (stopping power)
 é a densidade de massa do meio N é a densidade atômica total do meio

7 Aproximação de superfície
Feixe de íons na matéria Dx

8 fator de freamento (aproximação de superfície)
Eo KEo E1 E KE q1 q2 relação linear entre DE e x fator de poder de freamento fator de seção de choque de freamento

9 Regra de Bragg (fator de freamento para compostos)

10 Fator Cinemático: Espalhamento elástico
q E1 Z1, M1 E0 E2, Z2, M2 Espalhamento “head on”

11 Fator Cinemático K1 Maior derivada q Chu, Mayer & Nicolet, 1978

12 Seção de choque de espalhamento
dq d ds R seção de choque átomos/cm2 área do pico

13 Seção de choque no laboratório
Seção de choque de espalhamento Rutherford 5:1000 E1, Z1, M1 E2, Z2, M2 q Seção de choque no CM Seção de choque no laboratório

14 Seção de Choque Chu, Mayer & Nicolet, 1978

15 Z A Espectro de camadas monoatômicas 16 19 28 32 56 75 93 209 83 41 33
14 16 26 33 41 83 Z 16 19 28 32 56 75 93 209 A

16 Straggling Fórmula de Bohr espessura densidade atômica
Variação quadrática média da distribuição de energia Fórmula de Bohr espessura densidade atômica Santos et. al. Phys. Rev. A68 (2003)

17  FRS RBS RBS-FRS Poder de Freamento Fator de Freamento
Medido Densidade elementar na amostra: átomos/cm2 Fator de Freamento Seção de choque Rutherford

18 RBS – Estequiometria de um composto
E1(C) = KCEo - [S].t E1(O) = KOEo - [S].t E1(Si) = KSiEo - [S].t

19 Altura de picos e patamares
xi q1 na superfície Hk d

20 Áreas de picos

21 RBS – Contaminantes na superfície (oxidação)
Condição Inicial TAmb, t=0s Amostra Recozida T = 180 °C, Dt= 2, 4, 16 h Atmosfera de O2

22 RBS – Reações na interface de filmes finos
CONDIÇÃO INICIAL Tamb, t=0 Si W AMOSTRA RECOZIDA Dt = 2,4,16h T=500° Atmosfera WSi2 RBS para estudos de transporte de massa em filmes finos

23 RBS - Efeito da espessura (amostra de TiO2)
n e r g y ( M e V ) . . 5 1 . 1 . 5 2 . 2 . 5 5 50 nm 200 nm 1 mm 5 mm superfície Ti 2 / 1 ) 4 r s m / V e Ti (1) 3 superfície O k / C u / # ( 2 d O (2) l e i Fe (1%) Y 1 1 2 3 4 5 C h a n n e l

24 Centro de energia de um pico
centro do pico H H/2

25 Rugosidade

26 Ressonâncias

27 Ressonâncias