Técnicas de Caraterização de Materiais e de Superfícies
Código
10551
Unidade Orgânica
Faculdade de Ciências e Tecnologia
Departamento
Departamento de Física
Créditos
6.0
Professor responsável
Maria Adelaide de Almeida Pedro de Jesus, Orlando Manuel Neves Duarte Teodoro
Horas semanais
5
Total de horas
70
Língua de ensino
Português
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.
Pré-requisitos
Os estudantes deverão ter uma boa base de Física Atómica e Molecular, Física Nuclear e Tecnologia de Vácuo e de Partículas Carregadas.
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.
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- Exposição de 1 tema numa aula (20%)
2- Realização de um relatório sobre os trabalhos laboratoriais realizados (30%)
3- Teste (50%)
Módulo de técnicas nucleares:
1- Teste final (70%)
2- Trabalho de simulação (30%)
Em cada componente (ambos os módulos) deverá ser obtida uma classificação ≥ 9.5