Técnicas de Caracterização de Materiais

Transcrição

1 Técnicas de Caracterização de Materiais º Semestre de 06 Instituto de Física Universidade de São Paulo Professores: Antonio Domingues dos Santos Manfredo H. Tabacniks de setembro

2 Caracterização dos Materiais Energia / Momento Matéria Fótons (luz) Íons Átomos Elétrons Neutrons Prótons Propriedade a ser caracterizada Fótons (luz) Elétrons Íons Átomos Neutrons Prótons Energia / Momento Matéria Interação da Radiação Luminosa com a matéria

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4 (na sua origem)

5 Arranjo ótico Koehler

6 Montagem Koehler

7 Montagem Koehler Sistema de iluminação

8 Montagem Koehler Sistema de iluminação Filtros - Dicrói Fontes de luz - Lâmpadas de arco: mercúrio, xenônio - Lâmpadas incandescentes halógenas - LEDs - Lasers - Filtros neutros de densidade - Filtros de vidro coloridos - Filtros interferenciais

9 Sistema de imagem Montagem Koehler Dois tipos principais de montagem

10 Sistema de imagem Montagem Koehler Aberrações cromática Aberrações esférica

11 Sistema de imagem Objetivas Montagem Koehler

12 Sistema de imagem Objetivas Montagem Koehler Espessura de lamínulas

13 Sistema de imagem Objetivas Montagem Koehler Abertura numérica

14 Sistema de imagem Oculares Montagem Koehler Ajuste focal para o olho Máscaras Retículas micrométricas

15 Técnica de Campo Escuro Iluminadores

16 Técnica de Campo Escuro

17 Técnicas de Polarização

18 Técnicas de Polarização

19 Dependência com o tamanho Em função da diminuição do tamanho, temos: Organização em multidomínios magnéti Após um certo volume limite V e até um volume V ( V > V ) as partículas não formam mais domínios magnéti e se comportam com um único domínio. Estas partículas são chamadas de Monodomínios Magnéti. Para volumes menores que V a partícula se comporta como um material paramagnético, porque o momento magnético da partícula pode variar termicamente. Isto é conhecido como Superparamagnetismo e depende da forma da partícula e das anisotropias da mesma. Multidomínios Monodomínio Superparamagneto

20 Efeitos Kerr magnetoóti Como obtemos o sinal magnetoóptico? Efeito Kerr magnetoóptico (MOKE - Magneto-optical Kerr Effect): é a dependência da polarização ou da intensidade da luz refletida com a magnetização apresentada pela superfície. Há três tipos de Efeito Kerr: Kerr Polar: incidência normal, qualquer polarização. Kerr Longitudinal: sensível a magnetização paralela tanto a superfície de reflexão quanto ao plano de incidência da luz. Kerr Transversal: polarização é paralela ao plano luminoso.

21 EFEITOS KERR MAGNETOÓTICOS Ondas planas em meios metáli Tensor Permissividade Matriz de Fresnel E ˆ c - k *(k *E) x y x z y z m iq m iq m iq m iq m iq m iq ˆ os op F r s r p E E R E E ) n )(n n (n )Q m sen (m n in r ) n )(n n (n )Q m sen (m n in r n n n n r n n Q m sen n in n n n n r z y sp z y ps ss x pp ss sp ps pp F r r r r R

22 Magnetômetro TMOKE laser semicondutor polarizador H dc analisador fotodiodo Microscópio LMOKE ^ i ^r amostra

23 Efeitos Kerr magnetoóti

24 Algumas aplicações em materiais magnéti Fitas amorfas de Co 70.4 Fe 4.6 Si 5 B 0 a) b) H dc 3 a) b) 0Hz c) 00Hz 0 c) -3 d) H ac 3 d) khz e) 0kHz f) 0kHz e) 0 f) -3 g) 3 g) 50kHz h) 00kHz i) MHz h) 0 i) Estrutura de Domínios e Curvas de Histerese Magnetoóticas Para uma corrente elétrica alternada de amplitude 0 ma e frequências a)0 Hz, b)khz, c)0 khz, d)5 khz, e)50 khz, f)00 khz, g)00 khz, h)500 khz and, i) MHz.

25 Técnicas de Fluorescência Clorofila

26 Técnicas de Fluorescência Absorve no violeta e no vermelho Clorofila a Fluoresce no vermelho Porque as folhas são verdes?

27 Técnicas de Fluorescência Alguns corantes comerciais

28 Técnicas de Fluorescência Vantagens: - Embora a resolução esteja limitada ao Critério de Rayleigh, é possível detetar objetos menores. (~50 moléculas por m 3 podem ser detetadas) - Permite discriminar entre áreas fluorescentes e não-fluorescentes. - Permite a identificação de áreas através de corantes fluorescentes com afinidade química específica.

29 Técnica de Microscopia Confocal à Laser

30 Técnica de Microscopia Confocal à Laser

31 Técnica de Microscopia Confocal à Laser

32 Técnica de Microscopia Confocal à Laser Vantagens desta técnica

33 Técnica de Microscopia Confocal à Laser

34 Câmeras para Microscopia Câmera à tubo

35 Câmeras para Microscopia Câmera CCD

36 Câmeras para Microscopia Câmera CCD Vantagens do CCD

37 Processamento de Imagens - Em tempo real - A posteriori FFT Filtros de convolução