NOE GABRIEL PINHEIRO MACHADO
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Artigo IPEN-doc 30367 Development of a pulsed laser deposition system suitable for radioactive thin films growth2024 - MACHADO, N.G.P.; GENEZINI, F.A.; RAELE, M.P.Radioactive thin films have a direct application in the development of beta-voltaic batteries. The main advantage of that kind of nuclear battery is its durability, which can range from a hundred years, depending on the half-life of the radioisotope used. In this context, Pulsed Laser Deposition (PLD) is an important tool. A relevant aspect of a system using this technique is that the main equipment is outside the chamber where the material is processed. Consequently, this feature allows the growth of radioactive thin films, as it enables the development of an arrangement where the contaminated area is controlled. In this way, the present work proposed the development of a PLD system for the growth of radioactive thin films. The PLD system was then implemented and radioactive copper targets were processed for 60 min and 120 min, resulting in radioactive thin films with an average thickness of (167.8 ± 3.7) nm and (313.5 ± 9.2) nm, respectively. Then, a study was performed about the radioactive contamination spread in the PLD system in order to prove if the filtering implemented was effective in retaining the contamination inside the vacuum chamber. Thus, it is demonstrated for the first time the feasibility of using the PLD technique in the growth of radioactive thin films, making its use possible in future studies on the development of beta-voltaic nuclear batteries.Dissertação IPEN-doc 27297 Desenvolvimento de um sistema baseado em deposição por laser pulsado para o crescimento de filmes finos radioativos2019 - MACHADO, NOE G.P.Filmes finos radioativos possuem aplicação direta no desenvolvimento de baterias betavoltaicas e alfavoltaicas. Sendo que, a principal vantagem dessas baterias nucleares é a sua durabilidade que pode variar de dezenas a até uma centena de anos, dependendo da meia-vida do radioisótopo utilizado. Nesse contexto, a Deposição por Laser Pulsado (PLD) apresenta-se como uma importante ferramenta. Um aspecto relevante de um sistema que utiliza essa técnica, é que os principais equipamentos ficam fora da câmara onde o material é processado. Logo, tal característica viabiliza o crescimento de filmes finos radioativos, pois possibilita o desenvolvimento de um arranjo onde a área contaminada, devido o processamento de um alvo radioativo, seja controlada. Dessa maneira, o presente trabalho aborda o desenvolvimento de um sistema PLD destinado ao crescimento de filmes finos radioativos. Assim, no que concerne à obtenção da câmara de vácuo e montagem das peças, o sistema foi em grande maioria projetado em um software CAD 3D. Posteriormente, as peças que estariam sujeitas à contaminação por material radioativo foram usinadas e também obtidas através de impressão 3D, sendo assim, de fácil reposição. Como no processo de ablação há a formação de material particulado, um filtro com capacidade para retenção de 99,95% de partículas com até 0,3 µm foi acoplado à câmara, para que o material radioativo não fosse disperso para o restante dos equipamentos de vácuo. O sistema foi então implementado e alvos de Cobre radioativo foram processados durante 60 min e 120 min, resultando em filmes finos radioativos com espessura média de (167,81 ± 3,67) nm e (313,47 ± 9,17) nm, respectivamente. Dessa forma, foi realizado um estudo acerca da dinâmica de contaminação do sistema, em que o filtro utilizado mostrou-se eficiente na retenção do material radioativo, possibilitando que a contaminação ficasse retida na câmara de vácuo. Portanto, demonstra-se pela primeira vez a viabilidade da utilização da técnica PLD no crescimento de filmes finos radioativos, sendo então, possível a utilização desta em estudos futuros acerca do desenvolvimento de baterias nucleares betavoltaicas e alfavoltaicas.Resumo IPEN-doc 25359 Caracterização de ligas a base de tungstênio para atenuação da radiação gama2018 - SOUZA, A.C.; ROSSI, J.L.; CIONE, F.C.; SILVA, W.F. da; PEREIRA, M.F.; MACHADO, N.G.P.A ciência e tecnologia de materiais têm um grande interesse no desenvolvimento de novos compósitos de tungstênio, devido sua grande aplicabilidade na área de transporte de material nuclear, o qual representa ainda um grande problema para o Brasil, considerando que o País não possui um equipamento de fabricação nacional para esse fim. Na indústria nuclear o tungstênio possui muitas aplicações, devido às suas boas propriedades mecânicas, alto ponto de fusão e excelente seção de choque com nêutrons térmicos, sendo usado para blindagem de radiação de alta energia. Alguns dos principais elementos de liga adicionados ao tungstênio são Nb, Cr, Cu, Fe, Ni, Mo, Co, Sn, Ti e Ta, sendo os responsáveis pelas mudanças das propriedades físicas e químicas do material, principalmente sua blindagem a radiação. A finalidade deste trabalho é realizar o processamento de pós metálicos para a obtenção de uma nova liga metálica para atenuação da radiação gama, usando como matriz o tungstênio e os elementos infiltrantes cobre e níquel. O material será caracterizado utilizando as técnicas de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), com energia dispersiva (EDS) e as medidas de atenuação da radiação gama, usando como fonte radioativa o Co-60 com picos característicos de 1173 e 1332 MeV. Os resultados mostraram que foi possível obter as novas ligas e determinar os coeficientes de atenuação da radiação gama na ordem de 16% menor, quando comparado com o elemento padrão de W. O trabalho contribuirá diretamente no processo de fabricação de um embalado que possa transportar substância com alta atividade nuclear com tecnologia nacional pertencente ao IPEN.Resumo IPEN-doc 25015 Analysis of temperature on microscope slide by a boron pulsed laser deposition process2018 - SILVA, ANDRE F.; COSTA, PRISCILA; MACHADO, NOE G.P.; SAMAD, RICARDO E.; ZEZELL, DENISE M.; RAELE, MARCUS P.; ZAMATARO, CLAUDIA B.A boron thin ¯lm can be used for neutrons conversion and in electrically charged particles and further detection. Since boron has a high evaporation temperature and the thickness of the boron layer needs to have few microns, pulsed laser deposition also known as PLD can be used. When producing thin ¯lms with the PLD technique, the target absorbs energy promoting the material ablation creating a plasma plume that deposits material on a substrate, thus creating a thin ¯lm. Since all the deposition occurs in a vacuum chamber, the residual heat of the plasma that condensate at the substrate can build up, thus potentially source of concern if the substrate sensitive to temperature somehow. This work reports the analysis of the variation of temperature in a microscope slide (substrate) as a function of the energy of femtosecond laser pulses. For measuring the substrate temperature a type-K thermocouple was used together with associated electronics. The thermocouple was ¯xed to the back of substrate with thermal grease for vacuum and connected to the microchip using a feed through in the vacuum chamber. Was detected the increase of the substrate+¯lm starting at 6oC from initial temperature (room) for the minimal laser energy 100 microjoules (25 femtoseconds).