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Resumo: Este trabalho apresenta um estudo sobre a Emissão Eletrônica de amostras nanoestruturadas de Carbono sobre a ação de um campo elétrico controlado. Particularmente foram estudadas nanoes- truturas de Carbono tipo Nanotubos (CNTs). Com o intuito de aprimorar as propriedades elétricas destas nano~struturas, também são apresentados estudos sobre os efeitos da irradiação com feixes iônicos de 02+ sobre a superfície local dos emissores. Este processo, que por um lado é um pós- tratamento de purificação, ou remoção seletiva dos defeitos estruturais, e, ao mesmo tempo, um pós- tratamento de dopagem da superfície, ajudando assim na emissão eletrônica. Nos processos de pós-tratamento foram utilizados íons de 02+, N2+, H2+ e combinações destes, todos irradiando com um feixe iônico controlado e in situ após crescimento das nanoestruturas. Sem quebra de vácuo, estas irradiações foram analisadas por espectroscopia de elétrons fotoemitidos por raios-X incidentes, técnica conhecida como XPS. Uma vez as amostras fora do vácuo, elas foram anali- sadas por espectroscopia Raman, microscopia eletrônica de varredura (FEG-SEM) e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HR- TEM). Para a análise da Emissão Eletrônica várias complicações indesejáveis foram com sucesso supe- radas, como, por exemplo, efeitos de borda dos eletrodos que nos levam a cálculos errados da área efetiva de emissão; incertezas do número local de pontas emissoras produto do baixo controle do crescimento das nanoestruturas; como também muitas controvérsias sobre a forma correta de se analisar os dados experimentais. Em relação a este último ponto fizemos um experimento chave no discemimento do correto uso do modelo teórico para a Emissão Eletrônica a partir de sua dedução feita por Fowler e Nordheim. Demonstraremos que o campo elétrico limiar (the threshold electric field), o parâmetro usado para comparar os dados experimentais, não é um parâmetro confiável. Isto foi observado ao medirmos uma única amostra mudando apenas a configuração geométrica do eletrodo usado para efetuar as medições. Este estudo detalhado deixou em evidência fenômenos da emissão que antes não eram perceptíveis, e nos permitiu encontrar a forma correta de analisar os dados expe- rimentais. Propomos então uma norma comparativa para a Emissão Eletrôn1ca, a qual utilizamos nesta Tese. Esta norma correlaciona-se muito bem com todas as outras técnicas acima mencionadas

Resumo: Uma nova técnica de diagnóstico, denominada termo-espectroscópica, foi introduzida neste trabalho para estudo da interação do arco elétrico com o catodo frio de cobre numa instalação coaxial magnética, com catodo não-refrigerado, operando em gases plasmagênicos ar e nitrogênio. A técnica foi aplicada ao estudo da velocidade de rotação da mancha do arco e da densidade efetiva de corrente na mancha. Estes parâmetros têm estreita relação com o fenômeno da erosão de eletrodos frios. A nova técnica combina a técnica óptico-espectroscópica e a técnica térmica, e se baseia na teoria térmica da erosão. Por espectroscopia, registra-se a evolução temporal da intensidade da linha de emissão do vapor de cobre. Pelo método térmico, registra-se a evolução da temperatura da superfície do eletrodo. A técnica permite um grande aumento na sensibilidade de detecção do ponto de transição do regime de micro para macroerosão, através da observação do abrupto aumento da intensidade da linha espectral do cobre. Observamos que para o regime de microerosão, a velocidade é sempre maior, e a dispersão da velocidade sempre menor que na macroerosão. Esse fato confirma a existência de uma força de arraste superficial ao movimento do arco, que pode ser proporcionada pela fusão do eletrodo, por jatos catódicos e/ou por óxidos na superfície do eletrodo. A densidade de corrente na mancha apresenta um grande crescimento para valores baixos do campo magnético e certa saturação para altos valores. Para o ar foi observada uma forte influência dos óxidos na mobilidade da mancha, que é significativamente maior do que com nitrogênio. A diferença entre medidas obtidas no ar e nitrogênio é atribuída ao processo de decomposição de óxidos na superfície, que afeta a determinação correta do ponto de transição. O estudo experimental realizado nesta tese permite uma melhor compreensão dos fenômenos que ocorrem em manchas de arcos elétricos de eletrodos frios

Resumo: O desenvolvimento deste trabalho ocorreu em duas frentes distintas relacionadas à grande área de pesquisa: Fusão Termonuclear Controlada em dispositivos do tipo tokamak. A primeira fase abordou estudos de espectroscopia, tendo como principal motivação o aprimoramento dos métodos de medida e tratamento de dados na área de diagnósticos de plasmas quentes. Os trabalhos consistem no diagnóstico por espectroscopia na região do ultravioleta do vácuo (UVV), realizados nos tokamaks TCABr-USP (Lab. Plasmas USP) e Nova-Unicamp (Lab. de Plasmas IFGW-UNICAMP), e concentraram-se na utilização do detector multicanal do tipo MCP-CCD, acoplado a um espectr ômetro de grade simples McPherson-225 operando na região espectral de 500 a 3200 °A, buscando ordens superiores de difração para o cálculo da temperatura iônica (Ti) via medida do alargamento Doppler (??D). A ideia para o cálculo da Ti é a utilização da relação entre os sinais de ordens superiores de difração (OSD), a fim de reduzir a influência do alargamento instrumental no cálculo do parâmetro ??D, do qual depende a medida de Ti. Também foram coletados dados com fotomultiplicadora, explorando a possibilidade de registrar a evolução temporal (com resolução de 1ms) da intensidade das emissões de algumas das principais impurezas presentes no plasma. Numa segunda fase, realizaram-se estudos do aquecimento do plasma por meio de injeção de partícula neutras (IPN) de alta energia (42-93 keV) no tokamak ASDEX Upgrade (Max-Planck-Institut fur Plasmaphysik; Garching- Alemanha). Tal atividade foi desenvolvida dentro do programa de mestrado em fusão nuclear da União Europeia, ErasmusMundus Fusion-EP, que esteve sob orientação de Dr. Ryter Fran¸cois, e supervisão de Prof. Dr. Stroth Ulrich (Universitat Stuttgart) e Jose Ramon Martin Solis (Universidad Carlos III de Madrid). O tokamak ASDEX Upgrade geralmente opera com plasma de Deutério, sendo a Injeção de Partículas Neutras de Deutério (IPN-D) a principal forma de aquecimento. Para este esquema de operação usual, os perfis de deposição de energia do feixe, ao longo da direção radial, foram extensivamente documentados por meio de cálculos com o código computacional FAFNER. Formulas gerais para os principais parâmetros relacionados à potência depositada e confinamento dos íons rápidos foram desenvolvidas e são rotineiramente utilizadas. No entanto, plasmas de Hélio aquecido por injeção de hidrogênio (IPN-H) e deutério (IPN-D), ocasionalmente são utilizados no ASDEX Upgrade. Uma das motivações para o estudo desse cenário reside na possibilidade de operação do ITER com plasma de hélio, ao menos na fase inicial de baixa ativação. Tal escolha permitiria comissionar os sistemas de controle e diagnóstico sem a necessidade de ativação radioativa das estruturas que compõe o reator, já que as taxas de fusão nuclear seriam mínimas. Até então, a documentação da deposição de potência por IPN em plasma de hélio no tokamak ASDEX Upgrade ainda não havia sido realizada. O objetivo do presente trabalho é a documentação das propriedades de aquecimento por IPN-H e IPN-D em plasma de hélio, utilizando o código FAFNER, sendo de grande interesse viabilizar o uso de uma nova base de dados chamada ADAS. Esta, contém tabelas com coeficientes de atenuação ?s??i adicionais, permitindo levar em conta a presença de átomos excitados no feixe de partículas neutras interagindo com o plasma, o que tem impacto direto sobre a deposição de potência por IPN