Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2007
Autor(a) principal: Ferreira, Marcelo Juni
Orientador(a): Nascente, Pedro Augusto de Paula lattes
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Tese
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de São Carlos
Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
Departamento: Não Informado pela instituição
País: BR
Palavras-chave em Português:
Área do conhecimento CNPq:
Link de acesso: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/673
Resumo: The construction of ultra-high vacuum chambers (UHV) for particle accelerators demands pressure in the range of 10-8 Pa, and this is particularly difficult to achieve in chambers with the length to traverse section rate of approximately 150:1. Among several methods used to obtain this condition, it stands out the internal coating with metallic films capable of absorbing gases, called NEG (Non-Evaporable Getter). These metallic films, cannot have gas molecules on the surface and should be deposited on the internal surface of the chamber, making it a vacuum pump. Usually these materials are constituted by elements of great chemical reactivity and solubility (such as Ti, Zr and V), at room temperature for oxygen and other gases typically found in UHV (H2, CO and CO2), besides having low oxygen temperature diffusion (< 700 K), the so called activation temperature. The objective of this work is to characterize and to evaluate TiZrV alloy and Au films produced by magnet sputtering for UHV application. The structure, morphology and aging of the films have been characterized in order to know how much of the gas absorption property at low temperature can be attributed to the structure formed by the deposition process and the chemical reactivity of the elements. The morphological, structural and chemical characterization was carried out by atomic force microscopy (AFM), high resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and photon stimulated desorption (PSD). The produced materials were compared with commercial TiZrV samples, and this comparison made clear that the desired characteristics are related to the nanometric structure of the films and that the structure is clearly sensitive to the heat treatments.
id SCAR_013605418be910e32880e4ca4aad501d
oai_identifier_str oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/673
network_acronym_str SCAR
network_name_str Repositório Institucional da UFSCAR
repository_id_str
spelling Ferreira, Marcelo JuniNascente, Pedro Augusto de Paulahttp://lattes.cnpq.br/1387043320265189http://lattes.cnpq.br/54719389760131602016-06-02T19:10:04Z2010-08-092016-06-02T19:10:04Z2007-11-27FERREIRA, Marcelo Juni. Characterization and evaluation of metallic films to be used in ultra-high-vacuum. 2007. 146 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2007.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/673The construction of ultra-high vacuum chambers (UHV) for particle accelerators demands pressure in the range of 10-8 Pa, and this is particularly difficult to achieve in chambers with the length to traverse section rate of approximately 150:1. Among several methods used to obtain this condition, it stands out the internal coating with metallic films capable of absorbing gases, called NEG (Non-Evaporable Getter). These metallic films, cannot have gas molecules on the surface and should be deposited on the internal surface of the chamber, making it a vacuum pump. Usually these materials are constituted by elements of great chemical reactivity and solubility (such as Ti, Zr and V), at room temperature for oxygen and other gases typically found in UHV (H2, CO and CO2), besides having low oxygen temperature diffusion (< 700 K), the so called activation temperature. The objective of this work is to characterize and to evaluate TiZrV alloy and Au films produced by magnet sputtering for UHV application. The structure, morphology and aging of the films have been characterized in order to know how much of the gas absorption property at low temperature can be attributed to the structure formed by the deposition process and the chemical reactivity of the elements. The morphological, structural and chemical characterization was carried out by atomic force microscopy (AFM), high resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and photon stimulated desorption (PSD). The produced materials were compared with commercial TiZrV samples, and this comparison made clear that the desired characteristics are related to the nanometric structure of the films and that the structure is clearly sensitive to the heat treatments.A construção de câmaras de ultra-alto vácuo para aceleradores de partículas exige a obtenção de pressões de operação na faixa de 10-8 Pa, particularmente mais difícil para as câmaras de vácuo, com uma relação entre o comprimento e a seção transversal de aproximadamente 150:1. Dentre os vários procedimentos usados para obter esta condição, destaca-se o recobrimento da superfície interna com um filme de metais capazes de absorver gases, chamados de NEG (do inglês Non-Evaporable Getter ). Estes filmes, para poderem apresentar as propriedades desejadas, devem ser depositados por processos compatíveis com a faixa de ultra-alto vácuo (UAV). Usualmente estes materiais são constituídos por elementos de grande reatividade química e solubilidade (no caso, Ti, Zr e V) a temperatura ambiente para oxigênio e outros gases tipicamente encontrados em UAV (H2, CO e CO2), além de ter difusibilidade do oxigênio a baixa temperatura (<700 K), para desfazer a camada superficial oxidada, a chamada temperatura de ativação. O objetivo deste trabalho é caracterizar e avaliar filmes metálicos produzidos por pulverização magnético-catódica da liga TiZrV e de Au para uso em ultra-alto vácuo, quanto a suas estruturas cristalinas, morfológicas e aumento da temperatura de ativação, revelando quanto da propriedade de absorção de gás a baixa temperatura pode ser atribuída à estrutura formada devido ao processo de deposição ou à reatividade química dos elementos. Foram feitas análises de microscopia de força atômica, microscopia de varredura de alta resolução, microscopia de transmissão de alta resolução, espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios x, difração de raios x, espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford e dessorção estimulada por fótons. Os materiais produzidos foram comparados com amostras produzidas comercialmente TiZrV, dando forte indicações que as características desejadas estão vinculadas à estrutura nanométrica dos filmes e que esta é sensível a tratamentos térmicos de forma acentuada.application/pdfporUniversidade Federal de São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEMUFSCarBRMetaisFilmes metálicosUltra-alto vácuoGases em metaisGases - absorção e adsorçãoENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICACaracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuoCharacterization and evaluation of metallic films to be used in ultra-high-vacuuminfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINAL3135.pdfapplication/pdf7156181https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/673/1/3135.pdf1bcf08fcb8737bd297e378a511490e8dMD51THUMBNAIL3135.pdf.jpg3135.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg6007https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/673/2/3135.pdf.jpgca78e1283ec1d5333d3cadf7d1dfa4a8MD52ufscar/6732020-03-23 19:53:18.242oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/673Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-05-25T12:43:34.880728Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false
dc.title.por.fl_str_mv Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
dc.title.alternative.eng.fl_str_mv Characterization and evaluation of metallic films to be used in ultra-high-vacuum
title Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
spellingShingle Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
Ferreira, Marcelo Juni
Metais
Filmes metálicos
Ultra-alto vácuo
Gases em metais
Gases - absorção e adsorção
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
title_short Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
title_full Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
title_fullStr Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
title_full_unstemmed Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
title_sort Caracterização e avaliação de filmes metálicos para uso em ultra-alto vácuo
author Ferreira, Marcelo Juni
author_facet Ferreira, Marcelo Juni
author_role author
dc.contributor.authorlattes.por.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/5471938976013160
dc.contributor.author.fl_str_mv Ferreira, Marcelo Juni
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv Nascente, Pedro Augusto de Paula
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv http://lattes.cnpq.br/1387043320265189
contributor_str_mv Nascente, Pedro Augusto de Paula
dc.subject.por.fl_str_mv Metais
Filmes metálicos
Ultra-alto vácuo
Gases em metais
Gases - absorção e adsorção
topic Metais
Filmes metálicos
Ultra-alto vácuo
Gases em metais
Gases - absorção e adsorção
ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
dc.subject.cnpq.fl_str_mv ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
description The construction of ultra-high vacuum chambers (UHV) for particle accelerators demands pressure in the range of 10-8 Pa, and this is particularly difficult to achieve in chambers with the length to traverse section rate of approximately 150:1. Among several methods used to obtain this condition, it stands out the internal coating with metallic films capable of absorbing gases, called NEG (Non-Evaporable Getter). These metallic films, cannot have gas molecules on the surface and should be deposited on the internal surface of the chamber, making it a vacuum pump. Usually these materials are constituted by elements of great chemical reactivity and solubility (such as Ti, Zr and V), at room temperature for oxygen and other gases typically found in UHV (H2, CO and CO2), besides having low oxygen temperature diffusion (< 700 K), the so called activation temperature. The objective of this work is to characterize and to evaluate TiZrV alloy and Au films produced by magnet sputtering for UHV application. The structure, morphology and aging of the films have been characterized in order to know how much of the gas absorption property at low temperature can be attributed to the structure formed by the deposition process and the chemical reactivity of the elements. The morphological, structural and chemical characterization was carried out by atomic force microscopy (AFM), high resolution scanning electron microscopy (FEG-SEM), high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), X-ray diffraction (XRD), Rutherford backscattering spectroscopy (RBS) and photon stimulated desorption (PSD). The produced materials were compared with commercial TiZrV samples, and this comparison made clear that the desired characteristics are related to the nanometric structure of the films and that the structure is clearly sensitive to the heat treatments.
publishDate 2007
dc.date.issued.fl_str_mv 2007-11-27
dc.date.available.fl_str_mv 2010-08-09
2016-06-02T19:10:04Z
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2016-06-02T19:10:04Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.citation.fl_str_mv FERREIRA, Marcelo Juni. Characterization and evaluation of metallic films to be used in ultra-high-vacuum. 2007. 146 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2007.
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/673
identifier_str_mv FERREIRA, Marcelo Juni. Characterization and evaluation of metallic films to be used in ultra-high-vacuum. 2007. 146 f. Tese (Doutorado em Ciências Exatas e da Terra) - Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2007.
url https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/673
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.publisher.program.fl_str_mv Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais - PPGCEM
dc.publisher.initials.fl_str_mv UFSCar
dc.publisher.country.fl_str_mv BR
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de São Carlos
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFSCAR
instname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron:UFSCAR
instname_str Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
instacron_str UFSCAR
institution UFSCAR
reponame_str Repositório Institucional da UFSCAR
collection Repositório Institucional da UFSCAR
bitstream.url.fl_str_mv https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/673/1/3135.pdf
https://{{ getenv "DSPACE_HOST" "repositorio.ufscar.br" }}/bitstream/ufscar/673/2/3135.pdf.jpg
bitstream.checksum.fl_str_mv 1bcf08fcb8737bd297e378a511490e8d
ca78e1283ec1d5333d3cadf7d1dfa4a8
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)
repository.mail.fl_str_mv
_version_ 1767351055693119488