Desenho e construção de um UHV-STM / Design and construction of an UHV - STM

AUTOR(ES)
DATA DE PUBLICAÇÃO

2011

RESUMO

O estudo da estrutura de nanosistemas individuais requer o uso de equipamentos capazes de gerar imagens de sistemas com poucos átomos. No caso de nanopartículas metálicas produzidas por síntese química, uma questão relevante e ainda pouco estudada é a organização dos passivantes sobre sua superfície e como isso contribui para a definição de sua estrutura de equilíbrio. Para abordar este tema, devemos ser capazes de gerar imagens de resolução atômica em superfícies com alto grau de curvatura: a microscopia de tunelamento (STM) representa o instrumento mais adequado para este tipo de tarefa. Entretanto, o estudo detalhado requer o uso de métodos não-convencionais de microscopia STM (ex. modulação da tensão de bias ou de setpoint), sendo assim desejável que tenhamos total controle sobre a operação do instrumento. Este domínio preciso sobre as características funcionais consiste na principal razão que justifica a construção de um STM no próprio grupo. Este trabalho descreve o desenho, a construção e a caracterização de um STM de Ultra-Alto Vácuo (UHV). Todo o desenho e a construção foram integralmente realizadas no grupo de pesquisa. Apresentamos e justificamos os parâmetros escolhidos para o projeto, os quais definem o perfil do instrumento. O projeto mecânico consiste em um sistema elástico tipo ¿Parallel-Guiding-Spring Table¿(PSM). O sistema de varredura foi desenvolvido utilizando na configuração tipo tripod para os atuadores piezoelétricos. Desenvolvemos dois protótipos da cabeça STM, ambos compatíveis com UHV. Apresentamos o projeto e a construção da câmara de vácuo e do sistema de amortecimento de vibração. Na parte eletrônica, desenvolvemos um projeto que envolve blocos anal´ogicos de precisão e componentes digitais de 16 bits. O sistema funciona com baixa tensão, o que o torna mais estável e menos suscetível ao ruído e a variações térmicas. O sistema de controle embarcado e seu modelo analítico são analisados de modo a se determinar os parâmetros para operação estável. Caracterizamos todo o sistema e obtivemos imagens para superfícies de Grafite e Au como forma de verificar a performance do equipamento construído. Por fim discutimos as dificuldades do projeto e apresentamos soluções para os pontos que requerem certa otimização

ASSUNTO(S)

microscopia de tunelamento de elétrons instrumentação científica superfícies (física) scanning tunnelling microscopy scientific instrumentation surfaces (physics)

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