Estudo de catodos de diamante dopados com boro para utilização em propulsores iônicos.

• Ano de defesa: 2002
• Autor(a) principal: José Américo Neves Gonçalves
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Tecnológico de Aeronáutica
• Palavras-chave em Português: Catodos; Diamantes; Filmes finos; Emissão termiônica; Boro; Difração por raios x; Microscopia eletrônica; Deposição em vapor; Crescimento de cristais; Eletroquímica; Físico-Química; Espectroscopia Raman; Engenharia de materiais
• Link de acesso: http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=2542

O presente trabalho está voltado ao estudo e desenvolvimento de catodos de filmes de diamante dopados com boro destinados à geração de elétrons primários e neutralizadores para o propulsor iônico (PION), ora em desenvolvimento pelo Laboratório Associado de Plasmas do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE). Este protótipo está dimensionado para produzir 1 mN de empuxo, utilizando argônio ou xenônio como propelente. Tal propulsor poderá ser utilizado na descarga elétrica ou no controle de atitude e órbita de satélites do programa espacial brasileiro.Os catodos foram confeccionados utilizando-se o método de deposição química a vapor (CVD) no crescimento dos filmes de diamante sobre substratos de silício (111) e a inserção de boro na rede cristalina do diamante foi obtida por meio de uma solução de óxido de boro dissolvido em metanol.O desenvolvimento dos catodos compreendeu a confecção de vários filmes de diamante com diferentes níveis de dopagens e ativados por meio de plasma de hidrogênio após terminado o processo de crescimento para a formação de um momento de dipolo elétrico e, assim, gerar uma afinidade eletronegativa superfícial e, consequentemente, uma redução na função trabalho. Estes filmes foram caracterizados por meio das técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia Raman, difração de raios-x, fotoelétron espectroscopia de raios-x (XPS) e fotoespectroscopia de ultravioleta (UPS).As propriedades de emissão eletrônica foram estudadas em um dispositivo construido especificamente para esta finalidade. Foram feitas medidas de emissão por campo elétrico a temperaturas ambientes e de emissão termoeletrônica a temperaturas de 1000 K. A geração de correntes da ordem de 15 mA/cm2 em regime de emissão de campo elétrico demonstra todo o potencial destes catodos em satélites de pequeno porte, como os atualmente desenvolvidos pelo INPE, onde os catodos devem gerar correntes da ordem de 30 mA.