Tratamento de cavidades reentrantes de nióbio via implantação iônica por imersão em plasma de nitrogênio para o detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg

• Autor(a) principal: Michel Felipe Lima de Araújo
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do INPE
• Texto Completo: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/08.03.00.09

Cavidades supercondutoras de nióbio, usadas como parte dos transdutores paramétricos do detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg, foram tratadas pelo método de implantação iônica por imersão em plasma em alta temperatura (3IP-AT). O objetivo final é o de aumentar os respectivos valores dos fatores de qualidade elétricos (Qe) implicando no aumento da sensibilidade do detector. Inicialmente, as implantações se deram em amostras de nióbio sob distintas condições experimentais, variando-se parâmetros como: temperatura das amostras, tempo de tratamento, energia/duração/frequência dos pulsos de alta tensão negativa. Procedimentos de limpeza da superfície pós-implantação envolvendo descarga luminescente de argônio e/ou ataques químicos foram avaliados quanto a sua efetividade para eliminar impurezas das amostras. Elas foram caracterizadas quanto à morfologia, formação de fases e perfil de concentração atômica dos elementos presentes na superfície. Tais caracterizações foram imprescindíveis para nortear a escolha de parâmetros da implantação de nitrogênio para serem replicados nas cavidades ressonantes. Buscou-se formar camada supercondutora de nitreto de nióbio na superfície do metal, mas a utilização do 3IP-AT corroborou também para à co-formação de fases não supercondutoras. Entretanto, foram obtidos aumentos nos valores de Qe de até duas ordens de grandeza para cavidades implantadas em comparação com as que não sofreram implantação iônica de nitrogênio. Notouse que os maiores valores de Qe foram alcançados para parâmetros de tratamento que propiciassem a formação da fase Nb-N, em que o nitrogênio, em baixas concentrações atômicas, encontra-se dissolvido no nióbio, formando solução sólida e ocupando posição intersticial na rede cristalina. Esta pesquisa corrobora hipóteses levantadas por estudos recentes envolvendo o tratamento de cavidades de nióbio utilizadas em aceleradores de partículas.