Dimensionamento e implementação de fontes de tensão para lentes eletrostáticas de monocromador trocoidal de eletrões

Abstract

Este trabalho está assente na melhoria de um equipamento experimental existente no departamento de Física, no grupo de física atómica e molecular, liderado pelo profes- sor Filipe Ferreira da Silva, pertencente ao Centro de Física e Investigação Tecnológica (CEFITEC) desta faculdade. O propósito do equipamento no qual vai ser alvo de reformulações no âmbito deste tra- balho, tem como finalidade o estudo de interações entre eletrões de baixa energia (LEE) e alvos moleculares no estado gasoso. Sendo um equipamento composto por diversas partes sendo algumas delas com tecnologia proveniente da década de 60, é o intuito deste tra- balho proceder à sua renovação e reestruturação, sendo esta enquadrada com o conteúdo aplicável a uma tese de mestrado em engenharia eletrotécnica e de computadores. Através da aplicação de tecnologia mais recente, adicionando funcionalidades e au- mentando a eficiência do mesmo, será possível após a conclusão deste trabalho, o equipa- mento experimental proporcionar uma sensibilidade e valências adicionais, fundamentais para a produtividade de investigação científica nos dias correntes. Particularizando, o equipamento é composto entre outros, por fontes de tensão inde- pendentes que alimentam um monocromador trocoidal de eletrões (TEM) para produção de um feixe de partículas elementares. É de interesse primordial que as estabilidades dos potenciais aplicados sejam garantidas, assim como o isolamento galvânico entre as diversas fontes de alimentação seja maximizado e o ruído eletromagnético minimizado. No âmbito deste trabalho a substituição das placas existentes produzidas manual- mente por novos circuitos otimizados projetados considerando a utilização de componen- tes com tecnologia de montagem superficial (SMD) e fabricados em placas de circuito impresso (PCB), irão permitir atingir uma estabilidade, sensibilidade e resolução em ener- gia do sistema experimental superiores aos anteriores.

This work is based on the improvement of an existing experimental setup located in the physics department, belonging to the atomic and molecular physics group, led by Professor Filipe Ferreira da Silva, part of the Physics and Technological Research Centre (CEFITEC) of this faculty. The purpose of the equipment in which it will be redesign in the scope of this work is the study of interactions between low energy electrons (LEE) and molecular targets in the gaseous phase. Being an equipment composed of several parts, some of them with technology from the 60’s, it is the commitment of this work to proceed with its redesign, which is enclosed with the content applicable to a master’s thesis in electrical and computer engineering. Using the latest technology in existence, adding functionalities, and increasing its efficiency, it will be possible after the conclusion of this work, for the experimental equip- ment to provide additional sensitivity and valences, fundamental for the productivity of scientific research nowadays. Particularly, the equipment is comprised, among others, by independent voltage power supplies that feed a trochoidal electron monochromator (TEM) to produce an electron beam. It is of primary interest that the stabilities of the applied potentials are guaranteed, as well as the galvanic insulation between the several power supplies is maximized and the electromagnetic noise minimized. In the scope of this work, the replacement of the existing boards produced manually by new optimized circuits designed considering new surface mount components (SMD) and manufactured in printed circuit boards (PCB), will allow additional stability, sensi- tivity, and energy resolution of the experimental system to be greater than the previous ones.