Universidade de So Paulo Instituto de Fsica FAP

Universidade de São Paulo Instituto de Física FAP 5844 - Técnicas de Raios-X e de feixe iônico aplicados à análise de materiais Manfredo H. Tabacniks FI. 5 - novembro 2006

Cronograma 2006

• Environmental research • Air quality in an undergroud mine • Tree ring analysis • Solid state physics • Mass transport in thin films and interfaces • Biomedical research • Teeth analysis • Archaeological research and Conservation • Nanotechnology

Air quality and source apportionment in an underground gold mine The mine Metodology: AFG+IC+PIXE Results: source apportionment Chemical mass balance Tabacniks, M. H. , Machado, H. e Pessoa, S. A. . Avaliação da Qualidade do Ar na Mina Velha, da Companhia de Mineração Morro Velho S. A. 83 p, 1991 [relatório técnico].

Tree ring analysis Chemical elements time series Elements in tree rings Metodology RBS PIXE Densitometry Rubber exploitation (1827 -1920) Krakatoa eruption (1883) Foreign maritime commerce (1866) Manaus port construction (1901) Intense drawness (1911, 1926) Martins, J. V. Desenvolvimento de Técnicas Analíticas Nucleares Aplicadas à Análise de Anéis de Crescimento de Árvores da Amazônia e outros Materiais. Mestrado IFUSP (1994) Martins, J. V. ; Artaxo, P. A. ; Ferraz, E. S. B. ; Tabacniks, M. . H. Chronological studies of tree-rings from the Amazon Basin using thick target PIXE and proton backscattering analysis. NIM - B 150 (1999) 240 -247

Mass transport in thin films and interfaces RBS, He+, 2. 3 Me. V@170º Annealing: 100 a 300 C, 0 -243 h 1/n Q(e. V) Ni/Ta/Al 2 O 3 0, 24± 0, 05 0, 64± 0, 05 Ta/Ni/Ta/Al 2 O 3 0, 28± 0, 03 0, 55± 0, 03 Tabacniks, M. H. Kellock, A. J. , Baglin, J. E. E. , Coffey, K. R. , Howard, J. K. , Parker, M. A. Thermal degradation of tantalum-nickel thin film couples. Mat Res. Soc. Symp. Proc. 389 (1995) 389 -94.

Mass transport in thin films and interfaces RBS, He+, 2. 3 Me. V@170º Ta/ Ni 80 Fe 20 /Ta/Al 2 O 3 - 350 C, 0 -243 h grain boundary assisted diffusion Ag/Ni 80 Fe 20/Ag/Al 2 O 3 - 300 C, 0 -243 h Ni. Fe nucleation with diffusion Ta/Fe/Ta/Al 2 O 3. - 300 C, 0 -243 h Fe nucleation without diffusion Baglin, J. E. E. , Tabacniks, M. H. & Kellock, A. J. RBS as a tool for topographic modelling of polycrystalline thin film interactions. Nuc. Instrum. Phys. Res. , B 136 (1998) 136 -138.

Solid State Physics Au (1 nm)/Al N O (1 nm)/ Ta (5 nm) on Si ERDA, E- E 58 Me. V 35 Cl 7+ Z score for thickness (S 1) measurements (at/cm 2) lab. e 9 i 8 g 6 g 10 h 8 j 6 h 9 i 7 g 9 i 10 thick -0. 10 0 -1. 99 0. 40 Al 1. 21 0 -0. 37 -1. 50 0. 20 0. 79 1. 16 -3. 74 1. 65 -1. 15 N 0. 04 -0. 43 -0. 70 1. 95 -0. 66 1. 07 -0. 89 2. 23 -1. 39 1. 00 O -0. 38 1. 91 -1. 07 1. 86 0. 49 -0. 76 -0. 13 -0. 51 1. 28 -2. 99 tot-zatcm 2 0. 54 0. 78 0. 71 1. 77 0. 57 0. 87 0. 51 1. 37 1. 44 1. 71 Barradas, N; Added, N; Arnoldbik, WM; Bogdanovicradovic, I; Bohne, W; Cardoso, S; Danner, C; Dytlewski, N; Freitas, PP; Jaksic, M; Jeynes, C; Krug, C; Lennard, WN; Linder, S; Linsmeier, Ch; Medunic, Z; Pelicon, P; Pezzi, RP; Radtke, C; Rohrich, J; Sajavaara, T; Salgado, TDM; Stedile, FC; Tabacniks, MH; Vickridge, I. A Round Robin Characterisation Of The Thickness And Composition Of Thin To Ultra-Thin Alno Films. NIM B 227, (2005) 397 -419.

Robin Round characterization of the thickness and composition of thin to ultra-thin Al. NO films Si a) Energy spectrum for Al recoils from samples S 5 and S 6, nominally 1000 and 10 A thick; b) Energy spectrum for Al recoils from samples S 2 and S 3, nominally 10 and 100 A thick; c) Biparametric spectra DE x E for sample S 3. (55 Cl beam, 50 Me. V) Samples provided by ITN - Portugal.

Teeth analysis PIXE/PIGE analysis in external beam H+, 12 Me. V 9 human teeth 5 swine teeth 9 cattle teeth Rizzutto, MA. , Tabacniks, MH. , Added, N. , Liguori Neto, R. , Acquadro, JC. , Vilela, MM. , Oliveira, TRCF. , Markarian, RA. , Mori, M. NIM B 190 (2002) 186 -189.

SIPÁN Esplendor e mistério das tumbas reais da cultura Mochica Explorando um artefato arqueológico pré-Inca e os limites da análise elementar Manfredo H. Tabacniks Instituto de Física USP Saettone, E; Matta, JA Sevidanes; Alva, W; Chubaci, JDD; Fantini, MCA; Galvão, RMO; Kiyohara, P; Tabacniks, MH. Journal of Physics - D (Applied Physics) 36 (2003) 842 -848.

peça para análise Chocalhos

Dra. Márcia de A. Fantini, Laboratório de Cristalografia, IFUSP

Análise PIXE da mancha dourada

Análise PIXE da matriz negra

Espectro RBS da mancha dourada e sua simulação teórica feixe de He+, 2, 4 Me. V (alcance ~2 µm) superfícies Ag Au

Espectro RBS da mancha dourada e sua simulação teórica feixe de H+, 2, 4 Me. V (alcance ~20 µm) Au Cu Ag

Composição relativa da “mancha dourada”

Espectro RBS da região negra (matriz) superfície Cu superfície Cl superfície O feixe de He+, 2, 4 Me. V (alcance ~2 µm)

Cultural heritage conservation • External beam PIXE analysis • 50 mm, kapton exit window • H+ 1, 0 Me. V (effective) Relative elementary composition (%) local base arm head ear Si 0. 15 0. 08 0. 13 0. 12 S 1. 7 0. 8 1. 0 0. 8 Cl 0. 69 0. 36 0. 49 0. 81 K 0. 57 0. 20 0. 25 0. 18 Fe 0. 51 0. 33 0. 46 1. 6 Ni 1. 5 1. 0 0. 9 0. 8 Cu 57 42 33 24 Zn 33 43 62 69 Pb 4. 1 1. 3 0. 9 1. 3 Results were used at MAE-USP to improve conservation conditions. Rizzutto, MA; Tabacniks, MH; Added, N; Barbosa, MDL; Curado, JF; Santos JR, WA; Lima, SC; Melo, HG; Neiva, AC. NIM B (2005) (in print)

Cabeça magnética gravador/sensor elemento gravador indutivo espiras de cobre 50Å Ta 100Å Fe. Mn 50Å Ni. Fe contatos blindagem do sensor 22Å Cu 75Å Ni. Fe 50Å Ta substrato sensor magnético disco

PIXE spectrum of a spin-valve-like multilayered thin film RBS spectrum of a spin-valve-like multilayered thin film

Análise PIXE de uma esmeralda merogoviana

Sun ray plot Radar a 100% h b 100% c 50% g d 50% f e 25%

Um problema envolvendo rugosidade de filmes finos Espectro RBS de uma amostra de Ta/Fe/Ta. Espectro ajustado pelo processo de soma de secções. Espectro experimental de uma superfície rugosa. O que ocorre a direita é devido ao fato de que a amostra ao ser aquecida até a temperatura de 300 o. C, o filme de Fe formava elevações que deformavam o filme Ta. Representação “artística” da rugosidade da amostra.

Dependência angular em espectros RBS para filmes rugosos Alessandro Alves da Silva

Espectros RBS para filmes rugosos Filme Substrato

Sensibilidade analítica no tempo