Perda de energia de íons (H+ and He+) na matéria: medidas de alta acurácia e comparação com o modelo de FEG (2017)
- Authors:
- Autor USP: MORO, MARCOS VINICIUS - IF
- Unidade: IF
- Sigla do Departamento: FAP
- Subjects: FÍSICA ATÔMICA; FÍSICA NUCLEAR; FÍSICA EXPERIMENTAL
- Language: Inglês
- Abstract: O fenômeno de perda de energia quando um íon interage com a matéria, também conhecido como poder de freamento, vem sendo investigado por mais de um século, gerando grandes descobertas. Entretanto, conseguir obter medidas experimentais com alta precisão, ou elaborar um completo entendimento teórico dos processos de perda de energia são tarefas extremamente difíceis e ainda muito requeridas pela comunidade científica. Além disso, dados de perda de energia são pré-requisitos em várias aplicações e ramos da ciência moderna, tais como: engenharia, implantação e modificação de materiais, danos em dispositivos eletrônicos (radiação espacial), física médica (próton terapia), etc. Esta tese tem dois focos: i) desenvolver um rigoroso protocolo experimental para medir stopping power com alta precisão e ii) investigar a quebra de validade do modelo de Gás de Elétrons Livres (FEG) para a perda de energia de prótons lentos em metais de transição e terra raras. Na primeira parte apresentamos uma abordagem experimental para obter com alta precisão o poder de freamento em materiais puros (Al e Mo) para prótons no intervalo de energia de [0,9 - 3,6] MeV pelo método de transmissão. A rastreabilidade das fontes de incerteza foi determinada e as incertezas finais encontradas foram: 0,63 % (0,32 % aleat. e 0,54 % sist.) para Al e 1,5 % (0,44 % aleat. e 1,4 % sist.) para Mo, ambas devido a qualidade e homogeneidade das folhas freadoras. Para Al, esta acurácia representa um avanço comparado com publicações anteriores e, assim, serviu como uma referência de nosso procedimento. As mais importantes fontes de incerteza foram: aleatória incerteza das posições dos picos e dos ajustes Gaussianos e sistemática não-uniformidade das folhas-alvo (um procedimento foi desenvolvido para corrigir isso). (CONTINUA)(CONTINUAÇÃO) Embora a incerteza final do Mo é um pouco maior do que do Al, nossos resultados ajudaram a complementar a baixa quantidade de dados disponíveis para o intervalo de energia considerado. Ambos conjuntos de dados foram comparados com os mais comuns modelos teóricos e códigos de Monte Carlo na literatura. Para a segunda parte, poder de freamento em metais não tão comuns tais como transição (Ta) e terras-raras (Gd) para prótons com baixas velocidades foram experimentalmente investigados, e os dados comparados com resultados de Pt e Au, a fim de entender como o stopping power destes metais está correlacionado com as estruturas de bandas eletrônicas, e assim tentar explicar a falha do modelo de FEG. Os altos valores das perdas de energias encontradas para Ta e Gd não puderam ser explicadas pelo modelo de FEG, e portanto foram correlacionados com a densidade de estados (DOS) em ambos os níveis ocupados e não ocupados destes metais. Para o caso do Gd, os dados experimentais foram estendidos em um intervalo de energia até alcançarem o pico de Bragg. A primeira parte desta tese foi publicada na Physical Review A 93 022704 (2016), e a segunda parte na Physical Review Letters 18 103401 (2017).
- Imprenta:
- Data da defesa: 29.06.2017
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ABNT
MORO, Marcos Vinicius. Perda de energia de íons (H+ and He+) na matéria: medidas de alta acurácia e comparação com o modelo de FEG. 2017. Tese (Doutorado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2017. Disponível em: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-18092017-095345/. Acesso em: 23 abr. 2024. -
APA
Moro, M. V. (2017). Perda de energia de íons (H+ and He+) na matéria: medidas de alta acurácia e comparação com o modelo de FEG (Tese (Doutorado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-18092017-095345/ -
NLM
Moro MV. Perda de energia de íons (H+ and He+) na matéria: medidas de alta acurácia e comparação com o modelo de FEG [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-18092017-095345/ -
Vancouver
Moro MV. Perda de energia de íons (H+ and He+) na matéria: medidas de alta acurácia e comparação com o modelo de FEG [Internet]. 2017 ;[citado 2024 abr. 23 ] Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/43/43134/tde-18092017-095345/ - Estudo de técnicas de feixes iônicos para a quantificação do elemento químico boro
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