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Tipo do documento: Dissertação
Título: Estudo e desenvolvimento de um sistema de colimação de raios x para um equipamento de SAXS
Estudo e desenvolvimento de um sistema de colimação de raios x para um equipamento de SAXS
Título(s) alternativo(s): Study and development of an x-ray collimation system for a SAXS equipment
Study and development of an x-ray collimation system for a SAXS equipment
Autor: Costa, Rauni Coelho da 
Primeiro orientador: Campos, José Brant de
Primeiro membro da banca: Amaral, Jorge Luís Machado do
Segundo membro da banca: Soeiro, Francisco José da Cunha Pires
Terceiro membro da banca: Lima Júnior, Herman Pessoa
Quarto membro da banca: Cardoso, Rodrigo Felix de Araujo
Resumo: Com o aumento da utilização de nanomateriais, busca-se cada vez mais a criação de técnicas e equipamentos que determinem propriedades de interesse na escala nanométrica. Desta forma, as técnicas de SAXS (Small Angle X-Ray Scattering), permitem a análise de nanomateriais e determinam diversos parâmetros como tamanho de nanopartículas, densidade e morfologia. Este trabalho contribui na construção de um equipamento fundamental no estudo das características nanométricas de novos materiais, que são empregados largamente na indústria por apresentarem propriedades diferentes em comparação com as propriedades microscópicas. Normalmente, os raios X atravessam a amostra (modo de transmissão) e cada nanopartícula interage com os raios X emitindo um sinal, que é detectado e analisado. Como em outras áreas de pesquisa, existem grandes desafios para o desenvolvimento de instrumentação para a aplicação desta técnica. Os desafios desta pesquisa estão no projeto da parte óptica, a partir da plataforma de um equipamento de difração de raios X convencional. Em um SAXS, o feixe de raios X deve ter a menor atenuação possível no trajeto entre o tubo de raios X e o detector, e esta condição é obtida com a evacuação de todo o caminho óptico percorrido. Software de CAD 3D e 2D foram utilizados na elaboração e desenvolvimento de todo o conjunto óptico e de evacuação do sistema que compõe o dispositivo. Toda a instrumentação foi fabricada no Laboratório de Instrumentação e Tecnologia Mecânica (LITMec) do CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) e no LNA (Laboratório Nacional de Astrofísica). Foram realizados testes no sistema óptico do equipamento a fim de avaliar as dimensões do feixe colimado utilizando fendas de 5 mm e 1 mm, que apresentaram erro de 8,9% e 2,5% respectivamente, em comparação com as análises teóricas realizadas em software 3D. Todo o equipamento está sujeito a uma patente, pois a tecnologia empregada nos detectores sensíveis a posição desenvolvido no CBPF é detentora de uma patente internacional e a configuração de toda a instrumentação que compõe o SAXS estabelece um novo modelo de equipamento.
Abstract: The increasing use of nanomaterials requires the creation of techniques, and the associated equipments, to allow the property evaluation at the nanometer scale. The SAXS (Small Angle X-Ray Scattering) technique allows the analysis of nanomaterials and the determination of various parameters such as nanoparticle size, density and morphology of nanoparticles. This project contributes in the construction of fundamental equipment for the study of the nanometric characteristics of new materials, which are being used widely in the industry to present different properties in comparison with the microscopic properties. Normally, X-rays pass through the sample (transmission mode) and each nanoparticle interacts with the X-ray emitting a signal which is detected and analyzed. As in other areas of research, there are major challenges associates to the development of instrumentation for the application of this technique. The challenges of this work are the optical part of the project, from the platform of conventional X-ray diffraction equipment. In a SAXS, the X-ray beam must have the least possible attenuation in the path between the X-ray tube and the detector and this condition is obtained by evacuating the entire optical path. 3D CAD software was used in the design and development of the entire optical assembly and evacuation of the system that compound the device. All the instrumentation has been manufactured in the Laboratório de Instrumentação e Tecnologia Mecânica (LITMec) of the CBPF (Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas) and in the LNA (Laboratório Nacional de Astrofísica). Tests were performed on the optical system of the equipment in order to evaluate the dimensions of the collimated beam using slits of 5 mm and 1 mm, which presented an error of 8.9% and 2.5%, respectively, compared to the theoretical analyzes performed in 3D software. All the equipment is subject to a patent, because the technology used in position sensitive detectors developed in the CBPF holds an international patent and the configuration of all the instrumentation that will make up the SAXS establishes a new equipment model.
Palavras-chave: Mechanical engineering
X-Ray Diffraction
Radiation
SAXS
X-Ray Optics
Collimation
Engenharia mecânica
Difração de raios X
Radiação
SAXS
Óptica de raios X
Colimação
Área(s) do CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Idioma: por
País: BR
Instituição: Universidade do Estado do Rio de Janeiro
Sigla da instituição: UERJ
Departamento: Centro de Tecnologia e Ciências::Faculdade de Engenharia
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica
Citação: COSTA, Rauni Coelho da. Estudo e desenvolvimento de um sistema de colimação de raios x para um equipamento de SAXS. 2018. 103 f. Dissertação (Mestrado em Fenômenos de transporte; Mecânica dos sólidos) - Universidade do Estado do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, 2018.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://www.bdtd.uerj.br/handle/1/11743
Data de defesa: 8-Fev-2018
Aparece nas coleções:Mestrado em Engenharia Mecânica

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