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Apresentação

1. Objectivos

Dotar a microssonda nuclear do Instituto Tecnológico e Nuclear (ITN) com 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 50 mm×50 mm, a partir das técnicas de análise por feixes de iões, em particular as espectrometrias de Emissão de Raios-X Induzida por Partículas (PIXE, Particle Induced X-ray Emission), e de Retrodispersão de Rutherford (RBS, Rutherford Backscattering Spectrometry), e a Luminescência Induzida por Feixes de Iões (IBIL, Ion Beam Induced Luminescence.

A demonstração da aplicação à resolução de problemas relacionados com a preservação e estudo de Bens do Património Cultural, em particular nos domínios das Ciências dos Materiais Histórico-Artísticos.

Divulgação pelas entidades potencialmente interessadas – Museus, Universidades e outras instituições nas áreas das Ciências do Património Cultural, Arqueometria e Conservação e Restauro, nomeadamente o IMC, Instituto dos Museus e da Conservação – e a posterior captação e estabelecimento de trabalhos de colaboração, em projectos, parcerias, e/ou em resposta a solicitações externas, para aplicação à resolução de problemas nos domínios referidos.

1.1. Financiamento

Projecto de I&D co-financiado pela Fundação para a Ciência e a Tecnologia (FCT) e pelo FEDER, através do Programa POCI 2010:

  • 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 €.
  • URL (directo): http://www.itn.pt/projectos/microfex.

2. Resultados

Os principais resultados do projecto consubstanciam-se nos objectivos atingidos.

1. Dotação da microssonda nuclear do ITN com uma estação analítica experimental de microfeixe externo, completamente operacional, com:

  • 1.1. Capacidade de fornecimento de microfeixe externo, no alvo, com dimensões transversais de (70-100) µm, definidas pela largura a meia altura da distribuição de intensidade, em condições normais de transporte e focagem, e de até (50-70) µm em condições de transporte e focagem optimizados;
  • 1.2. Preservação da capacidade de varrimento: o microfeixe pode ser desviado, usando o sistema de varrimento normal da microssonda, de modo a explorar áreas de até 0,8 mm×0,8 mm no material a analisar;
  • 1.3. Capacidade de obtenção de espectros e mapas com informação estrutural e de composição do objecto de análise, por meio das espectrometrias de PIXE e RBS, em combinação com PIGE, sempre que necessária a detecção de elementos não acessíveis por PIXE.

2. Demonstração da aplicação ao estudo de Bens do Património Cultural, em particular nos domínios das Ciências dos Materiais Histórico-Artísticos:

  • 2.1. Estabelecimento de (uma primeira) colaboração com uma entidade institucional pertencente ao público alvo do projecto – o Museu da Amadora – e activa na área de actividades de incidência directa da nova infraestrutura, o estudo de Bens do Património Cultural.

3. Integração da infraestrutura e equipamentos e de membros da equipa de projecto em duas candidaturas de projectos de investigação nos domínios das Ciências dos Materiais Histórico-Artísticos, submetidos à FCT, no Concursos de Projectos de I&D aberto em 2008:

  • 3.1. Candidatura PTDC/EAT-MUS/104687/2008: "Estudo do Tesouro Nacional de Pratas Indo-Portuguesas (InPrata)", na área dos Estudos Artísticos – Museologia, da responsabilidade do ex-ITN, e em colaboração com a Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FFCT/FCT/UNL), o Instituto dos Museus e da Conservação (IMC/MC), e o Museu Nacional de Arte Antiga (MNAA);
  • 3.2. Candidatura PTDC/HIS-HEC/098062/2008: "O vidro português e o vidro em Portugal", na área de História – Herança Cultural, da responsabilidade Fundação da Faculdade de Ciências e Tecnologia (FFCT/ FCT/UNL), e em colaboração com o Instituto de Gestão do Património Arquitectónico e Arqueológico, IP (IGESPAR, IP), o Instituto dos Museus e da Conservação (IMC/MC), a unidade de investigação Vidro e Cerâmica para as Artes (VICARTE-FCT/UNL), o Centro de Estudos Arqueológicos das Universidades de Coimbra e Porto (CEA), e o Laboratório Associado para a Química Verde (REQUIMTE, Rede de Química e Tecnologia).

3. Equipamentos/Infraestruturas

Os equipamentos disponíveis no Laboratório de Feixes de Iões (LFI) da Unidade de Física e Aceleradores acoplados ao Acelerador Van de Graaff de 2,5 MV são os seguintes:

3.1. 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 µm 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.

3.2. 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.

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


4. Prestação de Serviços

4.1. Técnicas analíticas disponíveis com a Estação de microfeixe externo:

  • 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.

       Quaisquer pedidos devem ser enviados por:

  • Email ou fax dirigido ao responsável pelo projecto.


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