DESENVOLVIMENTO DE UM ESPECTRÔMETRO INFRAVERMELHO PARA MEDIÇÃO DE PROPRIEDADES ÓPTICAS DE ÓXIDOS E SEMICONDUTORES

Documentos relacionados
Medição de temperatura

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Instrumentação Espacial. Parte I

8.4 Termômetros de Radiação

Disciplina: SQM0415 Análise Instrumental I. Professores: Álvaro José dos Santos Neto Emanuel Carrilho

10/03/2016. Diagrama de blocos. 1.Fontes de radiação. - Colorimetria Fotoelétrica (Fotômetro Vis) - Espectrofotometria UV/Vis

QUI346 ESPECTROMETRIA ATÔMICA

Material: 1 lâmpada incandescente 1 resistor 10 Ω 2 multímetros

Espectrofotometria UV-Vis. Química Analítica V Mestranda: Joseane Maria de Almeida Prof. Dr. Júlio César José da Silva

Medidas da radiação luminosa

QUI346 ESPECTROMETRIA ATÔMICA

Disciplina: Bioquímica Clínica Curso: Análises Clínicas 3º. Módulo Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

INICIAÇÃO À PRÁTICA PROFISSIONAL INSTALAÇÕES ELÉTRICAS PREDIAIS ELETRICIDADE BÁSICA

Desenvolvimento de superfícies opticamente seletivas e suas aplicações em painéis solares térmicos

2 Sensoriamento a fibra óptica 2.1. Introdução

ANÁLISES QUÍMICAS EMPREGANDO AS TÉCNICAS DE ABSORÇÃO ATÔMICA, ESPECTROMETRIA DE EMISSÃO ÓTICA E DE MASSAS: POTENCIALIDADES E APLICAÇÕES

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

TERMOGRAFIA TERMINOLOGIA PR-134. Este procedimento define os termos utilizados no método de ensaio não destrutivo de Termografia.

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE BRASÍLIA - IFB PRÓ-REITORIA DE PESQUISA E INOVAÇÃO PRPI

Experiência 07 Diodos de Junção PN e Fotodiodos

Espectrometria de emissão atômica

Centro Universitário Padre Anchieta

ICON Tecnologia Termográfica e Engenharia Consultiva Ltda A Qualidade em Termografia

ESTUDO SOBRE A INFLUÊNCIA DA ALTERAÇÃO DA EMISSIVIDADE EM IMAGENS TERMOGRÁFICAS

Nome: Jeremias Christian Honorato Costa Disciplina: Materiais para Engenharia

Método de calibração simples de um espectrômetro de UV-vis de baixo custo

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Disciplina: Bioquímica Clínica Curso: Análises Clínicas 2º. Módulo Docente: Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO RIO GRANDE DO SUL CAMPUS RIO GRANDE INSTRUMENTAÇÃO INDUSTRIAL

Detectores de Infravermelho e Ultravioleta

Métodos Instrumentais de Análise

M.Sc. Jose Eduardo Ruiz Rosero 1. ENG1116 Tópicos especiais Energia solar

Medição de temperatura. Dr. Evandro Leonardo Silva Teixeira Faculdade Gama

Manual de Utilização do Software Espectroscopia de Terra Rara. Tela Principal. Resumo: Felipe Ferreira

Lab2. Germano Maioli Penello IF-UFRJ aula 2.

Introdução aos métodos instrumentais

TM362 - Sistemas de Medição 2. Prof. Alessandro Marques.

Programa. Universidade de São Paulo Instituto de Física de São Carlos - IFSC

Roteiro do Experimento Medidas da constante de Planck usando LEDs (Diodos Emissores de Luz) Fotoluminescência de uma junção pn.

Balanço de Energia. Capítulo IV. Objetivos:

sistemas fotovoltaicos conectados à rede elétrica

Radiação do corpo negro

Termo-Estatística Licenciatura: 22ª Aula (05/06/2013) RADIAÇÃO TÉRMICA. (ver livro Física Quântica de Eisberg e Resnick)

Avaliação da precisão das análises por pastilhas de Si, KBr e por ATR

Caracterização de uma Lâmpada

4 Sistema OFDR sintonizável

Conteúdo. Conceitos físicos envolvidos no kit:

CAPÍTULO 41 HALLIDAY, RESNICK. 8ª EDIÇÃO

RADIAÇÃO. 2. Radiação Eletromagnética. 1. Introdução. Características da Radiação Eletromagnética

Roteiro do Experimento Radiação de Corpo Negro

Efeitos físicos aplicados a sensores

SOLAR E TERRESTRE RADIAÇÃO O O AQUECIMENTO DA ATMOSFERA. 2. Radiação Eletromagnética. 1. Introdução. Características da Radiação Eletromagnética

EMISSÃO e ABSORÇÃO de radiação

Agronomia Química Analítica Prof. Dr. Gustavo Rocha de Castro. As medidas baseadas na luz (radiação eletromagnética) são muito empregadas

QUI 072 Química Analítica V. Aula 5 - Espectrometria de absorção atômica

Efeitos físicos aplicados a sensores

Temperatura. Adrielle C. Santana

ir c são complexos, devendo-se levar em consideração na medida tanto sua

Diodos Especiais. Prof. Jonathan Pereira

Medição de Temperatura

Heraeus Noblelight Aquecimento infravermelho na indústria náutica

Estudo de propriedades ópticas de vidros aluminosilicato de cálcio dopado com íons Yb3+

Fontes Ópticas - Tipos e principais características -

CQ122 Química Analítica Instrumental II. Turma B 2º semestre 2012 Prof. Claudio Antonio Tonegutti. 1ª Avaliação Teórica 21/12/2012 GABARITO

Heraeus Noblelight Aquecimento infravermelho na indústria automotiva

Temperatura. Termometria INSTRUMENTAÇÃO E CONTROLE. Escalas termométricas. Conceitos importantes. Relação entre as escalas 2/6/2011

ESPECTROFLUORIMETRIA MOLECULAR (FL) Ficha técnica do equipamento Espectrofluorímetro Shimadzu RF-5301PC

K P 10. Concentração. Potência a emissão de fluorescência (F) é proporcional à potência radiante do feixe de excitação que é absorvido pelo sistema

UNIVERSIDADE PAULISTA. A espectrofotometria é uma técnica de análise baseadas na interação entre a radiação eletromagnética e a matéria.

Radiômetros imageadores

Meios físicos. Par Trançado (TP) dois fios de cobre isolados

Fundamentos do Sensoriamento Remoto. Disciplina: Sensoriamento Remoto Prof. Dr. Raoni W. D. Bosquilia

Espectrometria de Absorção Atômica. Prof. Luiz Carlos Farmácia UNIP

Análise Instrumental ESPECTROSCOPIA NA LUZ VISÍVEL E ULTRAVIOLETA

Converta os seguintes dados de transmitâncias para as respectivas absorbâncias: (a) 22,7% (b) 0,567 (c) 31,5% (d) 7,93% (e) 0,103 (f ) 58,2%

COLÉGIO ESTADUAL DO PARANÁ PROFESSOR ANGELO ANTONIO LEITHOLD OPTOACOPLADORES

Sensoriamento Remoto I Engenharia Cartográfica. Prof. Enner Alcântara Departamento de Cartografia Universidade Estadual Paulista

Semana 1. 1 de 6 Prof. Allan Borçari

Questões Disciplina QFL

Espectroscopia de Infravermelho na Indústria Têxtil

QUI 154 Química Analítica V. Aula 3 - Espectrometria de absorção atômica (AAS)

As ondas ou radiações eletromagnéticas não precisam de um meio material para se propagarem.

Utilização da lei de Lambert-Beer para determinação da concentração de soluções

Projeto de Automação I

INSTRUMENTAÇÃO ELETROELETRÔNICA

SENSORES. Acelerômetro. Sensore de temperatura. Sensore de luminosidade. Chave de fim de curso. Interruptor de lâminas. Sensor potenciômetro

Eletrônica Aula 04 - transistor CIN-UPPE

Análise de Alimentos II Espectroscopia de Absorção Molecular

4 Multiplexação TDM/WDM

Fonte de plasma - DCP

Lista de Exercício 2ª TVC Química Analítica V Teoria (1º Sem 2016). Obs.: Entregar antes da 2ª TVC.

Transdutor: É definido como sendo um dispositivo que recebe energia de um sistema e a transforma, geralmente numa forma diferente.

A radiação do corpo negro

5º Teste de Física e Química A 10.º A Abr minutos /

Fenómenos ondulatórios

Espectroscopia Óptica Instrumentação e aplicações UV/VIS. CQ122 Química Analítica Instrumental II 1º sem Prof. Claudio Antonio Tonegutti

PLANO DE ENSINO EMENTA

Transcrição:

DESENVOLVIMENTO DE UM ESPECTRÔMETRO INFRAVERMELHO PARA MEDIÇÃO DE PROPRIEDADES ÓPTICAS DE ÓXIDOS E SEMICONDUTORES MARCUS V.S. DA SILVA, DENIS. F.G. DAVID, I. M. PEPE, Laboratório de Propriedades Ópticas- Instituto de Física Universidade Federal da Bahia

INTRODUÇÃO A espectroscopia de materiais no infravermelho pode trazer informações interessantes para o estudo de novos materiais, particularmente os óxidos que apresentam um momento dipolar elétrico não nulo. Esses óxidos são de grande interesse tanto para a construção de dispositivos semicondutores, quanto para suas aplicações em energia solar. Esta é uma técnica que encontra uma extensa variedade de utilização em laboratórios analíticos industriais e laboratórios de pesquisa de todos os tipos, no fornecimento de informações úteis entre outras já vistas, no cálculo de várias constantes físicas, na determinação da estrutura de compostos, e em muitas outras áreas.

OBJETIVOS Este Projeto propõe-se ao desenvolvimento de um espectrômetro infravermelho, permitindo o estudo de amostras oticamente seletivas, tanto em transmissão e reflexão, quanto em absorção, até 15 µm. O espectrômetro é constituído basicamente de um monocromador de luz na configuração CZERNY-TURNER, no qual a colimação da radiação luminosa é feita através de espelhos esféricos, e a dispersão através de uma grade de difração. A detecção dos sinais será feita por vários sensores: PbS (até 3 µm), piroelétrico (até 15 µm) e foto-térmico (medidas de absorção). Esses métodos de detecção foram desenvolvidos no próprio Laboratório.

ESQUEMA DO MONOCROMADOR

ESQUEMA DO MONOCROMADOR Vista parcial do espectrômetro

CONFIGURAÇÕES DE DETECÇÃO Detecção por Reflexão e Transmissão A detecção é feita através da absorção da radiação por um sensor após ter sido refletido pela amostra a um terceiro espelho. A detecção pode ser feita utilizando sensores PbS, Piroelétrico ou Fototransitores e Fotodiodos de Silício ou Germânio. Cada um dos sensores utilizados cobre uma certa faixa do espectro infravermelho. FONTE DE IR FONTE DE IR amostra sensor amostra sensor

CONFIGURAÇÕES DE DETECÇÃO FONTE DE IR Detecção Foto-térmica por absorção SENSOR FOTO-TERMICO No caso da detecção foto-termica, a luz absorvida pela amostra gera um aquecimento, medido por sensores de temperatura no modo diferencial. A fonte de luz e modulada com um período típico de 20s, o que gera um sinal fototermico também modulado. Os sensores utilizados na detecção dos sinais, possibilitam a varredura de uma região considerável do espectro infravermelho (até 15 µm), nos casos dos sensores PbS e Piroelétrico, além da possibilidade de comparação com os dados detectados com o sensor foto-térmico e com os demais sensores.

SENSOR FOTO-TÉRMICO Na detecção foto-térmica são utilizados transistores tipo SOT23, que são aquecido através da amostra medindo a variação de temperatura sofrida pela mesma. Um outro sensor mede a temperatura ambiente e os sinais são comparados em um circuito diferencial. Uma das vantagens da utilização desses elementos na detecção está no fato de sua massa ser desprezível em relação a amostra.

SENSOR PIROELÉTRICO O sensor piroelétrico funciona a partir do movimento relativo entre a radiação infravermelha e a superfície ativa do sensor. O movimento relativo é gerado através de um alto falante ao qual o sensor é acoplado. Esse movimento relativo causa uma mudança na quantidade de radiação que chega até o sensor, gerando com isso uma variação superficial de carga, que pode ser sensivelmente medida.

SENSOR PbS Os sensores PbS são detectores fotocondutivos cuja a resistência diminui com a absorção de radiação infravermelha. Esses sensores podem trabalhar em temperatura ambiente, mas detectam a luz infravermelha com maior sensibilidade (até 3,2 µm), se forem resfriados. Em nosso caso, o resfriamento Peltier mantem a temperatura em torno -20ºC.

SENSOR de SILÍCIO e GERMÂNIO Os sensores de Silício e Germânio são na verdade transistores e diodos antigos transformados em foto-detectores através da remoção de seus invólucros.

FONTES DE LUZ A caracterização do material analisado se dá através da interação do momento dipolar dos compostos que constitui a amostra com a radiação eletromagnética utilizada na excitação do material. Utilizaremos fontes contínuas de luz que emitam no infravermelho (corpos aquecidos), cuja a faixa de frequência coincide com as frequências de excitação dos óxidos estudados.

CORPO NEGRO Com intuito de calibrar os sensores utilizados na detecção do espectrômetro, estamos construindo uma fonte de radiação infravermelha (corpo negro), que possibilita variar o comprimento de onda da radiação emitida em função da temperatura, chegando a temperaturas de 450 C. É possível então gerar uma curva de calibração para os sensores térmicos e piroelétricos.

CONCLUSÃO A construção do espectrômetro encontra-se praticamente terminada, estando no momento em processo de calibração com auxílio de espectros conhecidos, possibilitando logo em breve a utilização na aquisição de medidas e caracterização das amostras que serão confeccionadas dentro da REMAN (Flexitec, LaPO, etc.). A caracterização de amostra utilizando espectroscopia infravermelha apresenta muitas dificuldades na detecção de sinais, bem como na isolação do sistema de sinais parasitas. Apesar disso, temos conseguido resolver a maioria dos problemas que se apresentam.

EXEMPLOS DE ESPECTROS amplitude Relativa 1,0 0,8 0,6 0,4 Amostra de Óxido de Estanho Espectro de Reflexão Amplitude 120 100 80 60 40 20 rede 162 tensão 25 volts Range: [0,2-10]µm 0,2 0 Y Axis Title 0,0 100 80 60 40 6 7 8 9 Comprimento de Onda (µm) Rede: 54 tr/mm Temperatura: Range: [0,05-24µm] Data:22/03/06 500 pontos/ lambda Amplitude -20 100 50 0 200 400 600 800 1000 comprimento de onda Sensor de Germânio Rede de 600 traços/mm Fonte: Lâmpada Incandescente 20 0-20 0 100 200 300 400 500 X Axis Title 0 0 500 1000 1500 2000 Comprimento de Onda (nm)

BIBLIOGRAFIA Tolstoy, V.P.,Chernyshova, I. V.,Skryshevsky, V. ª, Handbook of infrared spectroscopy of ultrathin films, 2003 by John Wiley & Sons, Inc. Silva, M.V.S, Lemaire, T.J., Estudo de alguns modelos do Espalhamento Eletromagnético, UEFS 2004 Ribeiro, E.S., Francisco, M. S. P., Princípios básicos de XAS E XPS, Campinas, SP. FIORINI, E. J., Fourier Transform Infrared Spectroscopy, UEC, 2000