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Feixe Externo - Microssonda Iónica


1.Descrição

Ancient paint
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A estação analítica experimental de microfeixe externo com varrimento é capaz de produzir espectros e mapas com informação estrutural e de composição do objecto em estudo de uma forma não destrutiva.

A informação obtida: identificação e quantificação de elementos maioritários e elementos traço, distribuição na superfície e profundidade (os primeiros micrómetros do material) é importante para:

  • processos de restauro (identificação de materiais originais);
  • tratamentos na superfície;
  • estudo da degradação do material;
  • comparação da concentração de elementos com objectos coevos, etc.

O microfeixe externo permite obter este tipo de informação em todo tipo de objectos (metais, cerâmicas, vidros…) sem necessidade de recolha de amostras.

Microbeam
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Para mais informação, consultar a apresentação do feixe externo (940Kb, pdf).


2. Equipamentos

Os equipamentos disponíveis no LATR acoplados ao Acelerador Van de Graaff de 2,5 MV são os seguintes:

- Microssonda iónica Oxford Microbeams®, com

  • Tripleto de quadrupolos OM50 capaz de formar um microfeixe com 1,5x3 mm2;
  • Varrimento de microfeixe com resolução lateral de 1,5 mm até 1,25x1,25 mm2;
  • Sistema integrado OMDAQ para aquisição síncrona com varrimento do feixe;
  • Câmara de vácuo (p < 10-6 mbar) com:
    - detector de Si(Li), Oxford, para raios-X, com 125 eV de resolução;
    - detector de Si, para partículas carregadas, para normalização de fluência;
    - detector de CCD, Symphony® 1024×256 pix2, para luz, com m nocromador TRIAX® 190;
    - picoamperímetro para medição de corrente de feixe permitindo a utilização de PIXE, RBS, STIM/CSTIM, IBIC e IBIL.

- Estação analítica de microfeixe externo, com

  • Extracção do feixe por janela de Si3N4 com 1x1 mm2 de área e 100 nm de espessura;
  • Microfeixe com 70x75 mm2 e varrimentos até 0,8x0,8 mm2 ao ar;
  • Detector de SDD, Röntec/AXS Brücker, de 30 mm2, para raios-X, com 110 eV de resolução;
  • Detector de Si, de 50 mm2, para partículas carregadas, para normalização de fluência;
  • Detector HPGe, para raios-g permitindo a utilização de PIGE para a detecção de Na, Mg, etc.;
  • Sistema de injecção de hélio na região de análise, com controle de fluxo, permitindo:
    - microfeixe com 60x65 mm2 e varrimentos até 0,8x0,8 mm2;
    - minimização/eliminação da interferência do Ar atmosférico nos espectros.
  • Sistema de posicionamento de precisão de alvos equipado com plataforma móvel de posicionamento de alvos com:
    - travão de fixação em posição;
    - elevação motorizada;
    - mesa XYZ com deslocamentos micrométricos em 3 eixos.
  • Micro-câmara de vídeo e micro-lasers para controlo de posicionamento por observação intersecção de duplo feixe laser com o alvo.

Techniques
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De entre as técnicas analíticas disponíveis com a Estação de microfeixe externo, destacam-se:

  • PIXE: espectrometria de raios-X excitados por partículas (Particle Induced X-ray Emission) permite a detecção simultânea de elementos do Al ao U com limites < 100 ppm; ao ar sofre a interferência do Ar atmosférico, eliminável sob fluxo de He;
  • PIGE: espectrometria de raios-g excitados por partículas (Particle Induced Gamma-ray Emission) permite a detecção de elementos específicos, Na, Mg e outros elementos leves; em combinação com PIXE, permite estender a gama de elementos detectáveis;
  • RBS: espectrometria de retrodispersão de Rutherford (Rutherford Backscattering Spectrometry) essencialmente usada para calibrar a integração de carga necessária à quantificação por PIXE;
  • IBIL: espectrometria de luminescência induzida por iões (Ion Beam Induced Luminescence) explora a emissão de luz por acção do feixe de iões fornecendo informação química adicional.

2. Os primórdios

O projecto de I&D "MicroFex" foi o início do feixe externo. Foi um projecto co-financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e pelo FEDER, através do Programa POCI 2010, tendo como principal resultado uma estação analítica experimental de microfeixe externo, com varrimento, capaz de produzir espectros e mapas com informação estrutural e de composição do objecto de análise, com resolução espacial lateral até 60 mm×60 mm, a partir das técnicas de análise por feixes de iões: PIXE, PIGE, RBS, etc.

Dados:

  • Identificação: Instalação de Análise em Feixe Externo na Microssonda Iónica (MicroFEx).
  • Referência do Projecto: POCI/CTM/60685/2004.
  • Investigador Responsável: Rui Manuel Coelho da Silva.
  • Instituição Proponente: Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN/MCTES).
  • Data de Início: 04-07-2005.
  • Data de Fim: 31-12-2008.
  • Financiamento Concedido: 76.000,00 €.


- - - - - - - - - - Membros da Equipa - - - - - - - - - -