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Apresentação

1. Objectivos

Imagem alusiva

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.

Entre o público-alvo da técnica encontra-se:

  • Instituições nas áreas das Ciências do Património Cultural, Arqueo-metria e Conservação e Restauro;
  • Museus;
  • Instituições privadas e particulares.

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


2. 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:

2.1. 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 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.

2.2. 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).


3. Instalação Esquemática

Esquema da microssonda iónica

Encontram-se assinaladas a vermelho tracejado as áreas do Acelerador Van de Graaff de 2,5 MV, a sala de comando do acelerador, e o recinto experimental da Microssonda iónica.

Localização da microssinda iónica

4. Prestação de Serviços

Se estiver interessado na aplicação do microfeixe em objectos contacte-nos.

Ao mesmo tempo são desenvolvidas acções de apoio ao sistema educativo a vários níveis, designadamente, nos domínios da formação graduada e pós-graduada, mas também acções de formação profissional, e apoio às escolas do ensino secundário, com destaque para a participação no programa Ciência Viva.

4.1. Como e quem contactar?

E-mail ou fax dirigido para: Victoria Corregidor, Luis Cerqueira Alves e/ou Rui Coelho da Silva.

4.2. 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.

5. O Projecto Microfex

MicroFex é um projecto de I&D 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:

  • Emissão de Raios-X Induzida por Partículas (PIXE, Particle Induced X-ray Emission);
  • Emissão de Raios-Gamma Induzida por Partículas (PIGE, Particle Induced Gamma-ray Emission);
  • Retrodispersão de Rutherford (RBS, Rutherford Backscattering Spectrometry);
  • Luminescência Induzida por Feixes de Iões (IBIL, Ion Beam Induced Luminescence.

5.1. 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.
  • Financiamento Concedido: 76.000,00 €.
  • URL (directo): http://www.itn.pt/projectos/microfex.

5.2. Resultados

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

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

  • Capacidade de fornecimento de microfeixe externo, no alvo, com dimensões transversais de (70-100) mm, definidas pela largura a meia altura da distribuição de intensidade, em condições normais de transporte e focagem, e de até (50-70) mm em condições de transporte e focagem optimizados;
  • 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;
  • 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.

- - - - - - - - - - MEMBROS DA EQUIPA - - - - - - - - - -