Dimensionamento e implementação de sistema de controlo digital de lentes eletrostáticas de monocromador trocoidal de electrões

• Autor(a) principal: Araújo, João Carlos Gaspar
• Data de Publicação: 2022
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10362/143688
• topic: Monocromador trocoidal de eletrões; potenciómetro digital; rotary encoder; fonte de alimentação; placa de circuito impresso; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Outras Engenharias e Tecnologias

Nas últimas décadas, a comunidade científica tem assistido a um aumento de interesse na investigação de interações eletrão-molécula a baixas energias (< 100 eV). Crescentemente, estes eletrões de baixa energia têm vindo a tomar maior relevância tanto em contexto científico/académico, como em industrial. O aparelho de feixes cruzados, como o que se encontra instalado no Centro de Física e Investigação Tecnológica (CEFITEC), constitui um dos principais meios de investigação destes processos físicos. O equipamento do CEFITEC dispõe de um monocromador trocoidal de eletrões acoplado a um espetrómetro de massa do tipo tempo-de-voo. O monocromador é constituído por um conjunto de lentes eletrostáticas, polarizadas por um sistema de alimentação externo. A otimização do feixe eletrónico produzido pelo monocromador, e consequentes resultados experimentais, dependem do controlo preciso, estável e reprodutível das tensões aplicadas às lentes. Porém, o desgaste mecânico e instabilidade dos potenciómetros analógicos, integrados no sistema para controlo destas tensões, constituem um obstáculo, necessitando de manutenção periódica. Assim, estes dispositivos devem ser substituídos por uma solução mais robusta. Pretendeu-se, então, dimensionar e implementar um sistema digital capaz de substituir os potenciómetros analógicos, integrando-o no sistema de alimentação pré-existente. No presente projeto de Dissertação, o dimensionamento deste novo circuito é realizado, tendo em consideração os requisitos específicos da aplicação. De seguida, é descrita a prototipagem do circuito em placa perfurada e placa de circuito impresso, com eventual montagem e ensaio no sistema de alimentação do monocromador. Os resultados obtidos mostram que o circuito desenvolvido é capaz de ajustar a tensão de uma lente com uma resolução de 9 bits, embora apresente erros nos extremos do intervalo de tensão. Esta limitação não compromete a operação das lentes, pelo que se considera que este circuito é adequado para substituição dos potenciómetros analógicos. Otimizações adicionais do sistema de alimentação do monocromador terão de envolver o desenho e montagem de novas fontes de alimentação.