Apresentação Pública Do Projeto De Tese De Doutoramento Do Mestre Ricardo Silva

Tema: Manómetro de ionização de elevada estabilidade

Mestre Ricardo Silva (aluno PDEF)

Local: Sala de Seminários 213 do Edifício I

Resumo:

Pressões de alto e ultra alto vácuo desempenham um papel fundamental em várias áreas científicas, incluindo física de plasmas, física de partículas e análise de superfícies. Além disso, essas condições de vácuo também são indispensáveis em setores industriais, como produção de filmes finos e fabrico de semicondutores. Apesar dos notáveis avanços na tecnologia de vácuo, a medição precisa da pressão dentro desses intervalos ainda é um desafio. Os manómetros de ionização são o único instrumento capaz de cobrir totalmente todo esse intervalo de pressão e possuem limitações em termos de precisão e exatidão. Num período de 72 horas, podem existir desvios de algumas decimas percentuais na sensibilidade e de várias unidades percentuais em seis meses. Além disso, as variações na sensibilidade entre medidores do mesmo modelo podem chegar a ±20%. A falta de reprodutibilidade e exatidão nas medições podem ter consequências significativas, especialmente em ambientes industriais, onde podem impactar a fiabilidade dos processos, aumentar o tempo de inatividade e resultar em custos elevados devido à necessidade de recalibração frequente. Nas ciências experimentais, a exatidão das medições de pressão é fundamental para a interpretação precisa dos resultados e a criação de ambientes controlados. Portanto, o desenvolvimento de um medidor mais estável pode reduzir significativamente a frequência de recalibração e manutenção, aumentando o desempenho e a fiabilidade dos sistemas de vácuo.

O plano de doutoramento proposto insere-se nesta área de desenvolvimento e otimização de manómetros de ionização de cátodo quente. Este tem como principal objetivo o desenvolvimento de um medidor com mais exatidão e estabilidade, com limite inferior de medição mais baixo possível.

Em paralelo, o plano de trabalho inclui a colaboração no projeto europeu do programa EMPIR (16NRM05 ‘Ion gauge’), participando ativamente na simulação de diversos designs de medidores, no teste de dois dos protótipos construídos e na discussão de resultados.

As simulações de manómetros de ionização representam uma grande parte do plano de trabalho desta tese. Não só para identificar as fontes de instabilidade presentes nos medidores atuais, mas como ferramenta de desenvolvimento de novos designs que mitiguem o efeito desses fenómenos indesejados. O principal software utilizado para simulação é o SIMION 8.1, correndo em paralelo scripts escritos pelo utilizador que acrescentam funcionalidades ao simulador. Entre elas, a possibilidade de simulação de fenómenos como ionização ou retrodispersão de eletrões.

O principal design de estudo nesta tese é o de um manómetro de geometria cilíndrica, em que um feixe de eletrões em forma de cinto efetua a sua trajetória entre dois elétrodos de forma circular e os iões produzidos são extraídos radialmente da região de ionização. O plano inclui a simulação, construção de protótipos, e teste dos mesmos em câmaras de vácuo.

É também relevante, no âmbito deste plano de doutoramento, o estudo e desenvolvimento de designs que permitam ionizar gases de forma eficiente, produzindo elevadas correntes de iões com reduzidas correntes de eletrões. Assim como, formas de detetar pequenas correntes de iões sem que a medição seja afetada por fenômenos indesejados.

Para que seja feita a disseminação de resultados, está incluída no plano de trabalhos a publicação de artigos em jornais da área da Tecnologia de Vácuo, assim como a redação da tese.