| Processo: | 17/01436-8 |
| Modalidade de apoio: | Auxílio à Pesquisa - Regular |
| Vigência: | 01 de outubro de 2017 - 31 de maio de 2020 |
| Área do conhecimento: | Engenharias - Engenharia Aeroespacial |
| Pesquisador responsável: | Rogério de Moraes Oliveira |
| Beneficiário: | Rogério de Moraes Oliveira |
| Instituição Sede: | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (Brasil). São José dos Campos , SP, Brasil |
| Pesquisadores associados: | Carina Barros Mello ; Elvis Camilo Ferreira ; Graziela da Silva Savonov ; Odylio Denys de Aguiar |
| Assunto(s): | Implantação iônica Ondas gravitacionais Materiais supercondutores Detecção de ondas gravitacionais Cavidades reentrantes de nióbio Tratamento de superfícies Detector Mario Schenberg |
| Palavra(s)-Chave do Pesquisador: | Cavidades reentrantes | Implantação Iônica | Niobio | Ondas gravitacionais | supercondutor | Tratamento de Superfície |
Resumo
Cavidades reentrantes de nióbio utilizadas como transdutores paramétricos do detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg (MS), em operação na Divisão de Astrofísica (DAS) do INPE, têm sido tratadas via Implantação Iônica por Imersão em Plasma de nitrogênio em Alta Temperatura (IIIP-AT). O objetivo é aumentar os respectivos fatores de qualidade elétricos (Q), que estão fortemente relacionados com o aumento da sensibilidade do sistema. Experimentos recentemente realizados pelo grupo de pesquisa em IIIP no LAP/INPE, embora de forma não sistemática, revelaram aumento de até duas ordens de magnitude nos valores de Q para cavidades submetidas à implantação iônica em comparação com aquelas não implantadas [1]. Nestes tratamentos de IIIP-AT as cavidades são imersas em plasma e bombardeadas por íons positivos de nitrogênio com energias variando entre 5 a 7 keV, que são implantados na superfície dos substratos aquecidos. A temperatura de aquecimento das cavidades é precisamente controlada durante o processo [2] e seu nível afeta diretamente o perfil em profundidade da implantação do nitrogênio devido ao processo de difusão. A máxima profundidade da implantação, medida via espectroscopia de emissão ótica por descarga luminescente (GDOES), foi de 7 mm para T = 1150 °C, contra 400 nm para T = 700 °C. Observou-se para o caso de mais alta temperatura que parte dos átomos de nitrogênio implantados liga-se com o nióbio, formando diferentes fases de nitreto de nióbio. Por outro lado, para o caso de temperatura mais baixa, formam-se regiões com baixa concentração de nitrogênio e estes átomos encontram-se, preferencialmente, "dissolvidos" na matriz do nióbio, ocupando espaços intersticiais na rede cristalina. Para que se estabeleça uma correlação entre os parâmetros de operação do processo de IIIP-AT com valores de Q para as cavidades reentrantes de nióbio, é necessário realizar uma investigação sistemática, objeto deste Projeto de Pesquisa. De fato, a busca por uma condição ótima deve levar em conta a variação dos seguintes parâmetros: energia dos íons, temperatura do substrato, tempo de tratamento e procedimentos de limpeza em plasma. As superfícies tratadas por estas distintas condições experimentais serão caracterizadas quanto à morfologia, à formação de fases, aos perfis de concentração atômica e às energias de ligação entre os elementos. Há de se destacar que intensas investigações têm sido realizadas por distintos grupos de pesquisa internacionais [3-10] com o intuito de obter elevados valores de Q em cavidades supercondutoras de nióbio, na maioria dos casos para serem utilizadas em aceleradores de partículas [11-14]. Uma das frentes que tem demonstrado resultados relevantes diz respeito à inserção de nitrogênio na superfície do nióbio via tratamento térmico [15-18], que corrobora com os resultados obtidos pelo grupo de IIIP do LAP. Desta forma, o Projeto proposto visa primeiramente atender a uma demanda da DAS/INPE para aumentar a sensibilidade do detector MS e auxiliar na detecção de ondas gravitacionais, mas também pode colaborar com a melhora de desempenho de aceleradores de partículas, haja vista que o método de IIIP para tratamento de cavidades de nióbio é inédito. (AU)
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