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@MastersThesis{Silva:2017:EsEfIm,
               author = "Silva, Carla da",
                title = "Estudo dos efeitos de implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica, 
                         sputtering e deposi{\c{c}}{\~a}o em diferentes materiais 
                         causados pela implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o 
                         em plasma (IIIP) no interior de tubos condutores",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2017",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2017-02-23",
             keywords = "implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma, 
                         sputtering, deposi{\c{c}}{\~a}o no interior de tubos 
                         met{\'a}licos, plasma immersion ion implantation, deposition 
                         inside metal tubes.",
             abstract = "Tratamentos superficiais foram realizados utilizando a 
                         implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma 
                         (3IP), na presen{\c{c}}a de sputtering e deposi{\c{c}}{\~a}o no 
                         interior de tubos met{\'a}licos visando, em particular, o estudo 
                         dos efeitos do sputtering. Entre v{\'a}rias 
                         configura{\c{c}}{\~o}es poss{\'{\i}}veis usando descarga 
                         luminescente em tubos condutores, este estudo foi realizado 
                         utilizando descarga de catodo oco como fonte de plasma, onde o 
                         catodo tem uma ou duas extremidades abertas. Estas 
                         configura{\c{c}}{\~o}es permitiram o estudo do plasma com alto 
                         confinamento e densidade, al{\'e}m dos tratamentos da 
                         superf{\'{\i}}cie do interior de tubos met{\'a}licos 
                         cil{\'{\i}}ndricos para diferentes aplica{\c{c}}{\~o}es. Tubos 
                         de a{\c{c}}o inoxid{\'a}vel de 16, 11, 4 e 1,1 cm de 
                         di{\^a}metro e tubo de Ti-6Al-4V de 1,1 cm de di{\^a}metro foram 
                         utilizados como catodo oco. Amostras de a{\c{c}}o inoxid{\'a}vel 
                         304, Ti-6Al-4V, tit{\^a}nio puro e l{\^a}minas de 
                         sil{\'{\i}}cio (utilizadas como monitor) dispostas no interior 
                         (e as vezes fora) dos tubos foram tratadas com 3IP de 
                         nitrog{\^e}nio ou arg{\^o}nio visando melhores propriedades 
                         superficiais. As amostras foram caracterizadas por 
                         Difra{\c{c}}{\~a}o de Raio-X, Microscopia Eletr{\^o}nica de 
                         Varredura, Perfilometria {\'o}ptica, Microscopia Eletr{\^o}nica 
                         de Varredura por Emiss{\~a}o de Campo, ensaios de tribologia tipo 
                         pino-sobre-disco, indenta{\c{c}}{\~a}o instrumentada e 
                         espectroscopia por el{\'e}trons Auger. Os resultados destas 
                         an{\'a}lises mostraram modifica{\c{c}}{\~o}es superficiais mais 
                         expressivas para os casos de descargas de catodo oco com uma 
                         extremidade fechada. Observou-se tamb{\'e}m nas amostras de 
                         sil{\'{\i}}cio que ocorreu deposi{\c{c}}{\~a}o significativa 
                         de material removido da parede interna do tubo. A densidade do 
                         plasma apresentou a tend{\^e}ncia de ser inversamente 
                         proporcional ao di{\^a}metro do tubo, para uma determinada 
                         pot{\^e}ncia aplicada, o que resultou no aumento da temperatura 
                         do tubo quando se diminuiu o seu di{\^a}metro. A 
                         utiliza{\c{c}}{\~a}o de uma tampa condutora numa das 
                         extremidades do tubo resultou em um plasma de catodo oco mais 
                         denso e est{\'a}vel. No tubo de menor di{\^a}metro testado (1,1 
                         cm) notou-se que houve a sobreposi{\c{c}}{\~a}o da bainha, o que 
                         provavelmente reduziu a energia recebida pelos {\'{\i}}ons de 
                         nitrog{\^e}nio. Nem a adi{\c{c}}{\~a}o da tampa resolveu neste 
                         caso, sendo talvez poss{\'{\i}}vel reverter o caso com a 
                         aplica{\c{c}}{\~a}o de maior pot{\^e}ncia no pulso. Al{\'e}m 
                         de melhor compreens{\~a}o dos processos de 
                         implanta{\c{c}}{\~a}o, sputtering e deposi{\c{c}}{\~a}o em 3IP 
                         de tubos condutores, a presente tese permitiu que o aumento da 
                         temperatura m{\'a}xima obtida com essas descargas possibilitasse 
                         tratamentos em batelada de amostras de tit{\^a}nio e suas ligas 
                         com implanta{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio, obtendo-se TiN e 
                         Ti\$_{2}\$N. ABSTRACT: Aiming the study of sputtering effects, 
                         several surface treatments have been performed using plasma 
                         immersion ion implantation (PIII), in the presence of sputtering 
                         and deposition inside metal tubes. Among several possible 
                         configurations using glow discharges in conductive pipes, this 
                         study have been conducted using a hollow cathode as the plasma 
                         source, where the cathode has one or two open ends. These 
                         configurations allowed the study of plasmas with high confinement 
                         and density, in addition to the treatments of the inner surface of 
                         cylindrical metal tubes for different applications. Stainless 
                         steel tubes with 16, 11, 4 and 1.1 cm of diameter and Ti-6Al-4V 
                         tube with 1.1 cm of diameter were utilized as the hollow cathodes. 
                         Samples of stainless steel AISI304, Ti-6Al-4V, pure titanium and 
                         silicon wafer (used as monitors) placed inside (and sometimes 
                         outside) the tubes were treated by nitrogen or argon PIII aiming 
                         better surface properties. The specimens were characterized by 
                         x-ray diffraction, scanning electron microscopy, optical 
                         profilometry, field emission scanning electron microscopy, 
                         pin-on-disk tribology tests, instrumented indentation and Auger 
                         electron spectroscopy. The results showed significant surface 
                         modifications for discharges in the hollow cathode with one closed 
                         end. It was also observed by silicon samples that occurred 
                         significant deposition of sputtered material in the tube inner 
                         wall. The plasma density exhibit the tendency of being inversely 
                         proportional to the tube diameter, for a determined applied power. 
                         PIII tests also showed an increase of the tube temperature, by 
                         decreasing its diameter. Using a conductive lid in one of the tube 
                         ends resulted in a denser and more stable hollow cathode plasma. 
                         In the smallest diameter tube tested (1.1 cm), it was noticed that 
                         the sheaths overlapping occurred, which probably reduced the 
                         energy of nitrogen ions being implanted. The addition of a lid did 
                         not solve this problem but it could be possible to reverse the 
                         case with a higher power high voltage pulser application. In 
                         addition to a better understanding of the ion implantation 
                         processes, sputtering and PIII deposition in conductive pipes, the 
                         present dissertation allowed the increase of the maximum 
                         temperatures obtained in such discharges, making it possible to 
                         carry out batch treatment of titanium samples and its alloys by 
                         nitrogen implantation, obtaining TiN and Ti\$_{2}\$N phases.",
            committee = "Ueda, Mario (presidente/orientador) and Mello, Carina Barros 
                         (orientadora) and Berni, Luiz Angelo and Silva, Maria Margareth 
                         da",
           copyholder = "SID/SCD",
         englishtitle = "Study of effects of ion implantation, sputtering and deposition in 
                         different materials caused by plasma immersion ion implantation 
                         (PIII) inside metal tubes",
             language = "pt",
                pages = "209",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3NAA9M5",
                  url = "http://urlib.net/rep/8JMKD3MGP3W34P/3NAA9M5",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "04 dez. 2020"
}


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