Fechar

@PhDThesis{Silva:2021:EsImIô,
               author = "Silva, Carla da",
                title = "Estudo da implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em 
                         plasma e dos fen{\^o}menos de sobreposi{\c{c}}{\~a}o da bainha 
                         de plasma, sputtering e deposi{\c{c}}{\~a}o presentes em 
                         tratamentos realizados no interior de tubos met{\'a}licos",
               school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
                 year = "2021",
              address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
                month = "2021-04-27",
             keywords = "implanta{\c{c}}{\~a}o i{\^o}nica por imers{\~a}o em plasma, 
                         sputtering, deposi{\c{c}}{\~a}o, sobreposi{\c{c}}{\~a}o das 
                         bainhas de plasma, plasma immersion ion implantation, deposition, 
                         plasma sheath overlapping.",
             abstract = "As bainhas de alta tens{\~a}o s{\~a}o formadas quando o plasma 
                         {\'e} produzido pela aplica{\c{c}}{\~a}o de pulsos de alta 
                         tens{\~a}o negativa a suportes ou componentes condutores, como 
                         nos tratamentos de superf{\'{\i}}cies met{\'a}licas por 
                         implanta{\c{c}}{\~a}o de {\'{\i}}ons por imers{\~a}o em 
                         plasma (3IP). Para pe{\c{c}}as com formato tubular, essas bainhas 
                         se comportam de forma bastante diferente, de acordo com a 
                         configura{\c{c}}{\~a}o e o tamanho do tubo, bem como a 
                         press{\~a}o de opera{\c{c}}{\~a}o e os par{\^a}metros de 
                         pulsos do tratamento. Neste trabalho, diferentes valores de 
                         corrente foram utilizados para produzir plasma com bainhas que se 
                         sobrepunham ou n{\~a}o. Para estudar esse comportamento da 
                         bainha, uma t{\'e}cnica simples de diagn{\'o}stico foi 
                         utilizada, baseada no mapeamento bidimensional da 
                         deposi{\c{c}}{\~a}o de materiais removidos pelo plasma e 
                         ejetados do tubo de 1,1 cm Ø em uma l{\^a}mina de Si. Este 
                         mapeamento mostrou claramente a condi{\c{c}}{\~a}o de fronteira 
                         entre as bainhas sobrepostas e n{\~a}o sobrepostas no tubo de 
                         pequeno di{\^a}metro, e permitiu estimar a densidade do plasma em 
                         cerca de 1011 cm-3 nessa condi{\c{c}}{\~a}o. Acima dessa 
                         condi{\c{c}}{\~a}o de fronteira, o tratamento de 
                         Implanta{\c{c}}{\~a}o I{\^o}nica por Imers{\~a}o em Plasma de 
                         Nitrog{\^e}nio (3IP-N) foi obtido com sucesso em um tubo de 
                         pequeno di{\^a}metro de a{\c{c}}o inoxid{\'a}vel AISI 304, 
                         produzindo TiN e Ti2N em amostras de Ti-6Al-4V colocadas dentro do 
                         tubo, quando temperaturas superiores a 800\℃ foram 
                         atingidas. Sob este tipo de configura{\c{c}}{\~a}o experimental, 
                         agora {\'e} poss{\'{\i}}vel explorar diferentes propriedades do 
                         catodo oco, condi{\c{c}}{\~o}es para 3IP eficientes e novas 
                         utiliza{\c{c}}{\~o}es do plasma ejetado do tubo. Um tubo em 
                         formato de espiral foi testado e amostras foram posicionadas 
                         dentro e fora dele. Embora tenha havido uma alta 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o de nitrog{\^e}nio para as amostras 
                         expostas ao plasma central do tubo espiral, uma menor 
                         concentra{\c{c}}{\~a}o foi observada em amostras posicionadas na 
                         lateral e na extremidade da espiral. A deposi{\c{c}}{\~a}o de 
                         material proveniente do fio foi bastante reduzida, uma vez que a 
                         {\'a}rea total do tubo foi tamb{\'e}m reduzida, em 
                         compara{\c{c}}{\~a}o com um tubo cont{\'{\i}}nuo de 
                         dimens{\~o}es semelhantes. As an{\'a}lises das amostras de 
                         Ti-6Al-4V mostraram que a dureza superficial aumentou pela 
                         forma{\c{c}}{\~a}o de fases TiN e Ti2N, especialmente nas 
                         amostras expostas ao plasma central do tubo espiral. O tratamento 
                         3IP-N foi ainda mais satisfat{\'o}rio quando as extremidades do 
                         tubo espiral foram fechadas, devido {\`a} penetra{\c{c}}{\~a}o 
                         mais eficiente do campo el{\'e}trico pulsado atrav{\'e}s das 
                         espiras, em contraste com o resultado obtido anteriormente no tubo 
                         cont{\'{\i}}nuo com ambas as extremidades fechadas. ABSTRACT: 
                         High voltage sheaths are formed when plasmas are produced by 
                         application of high negative voltage pulses to conductive supports 
                         or components, as in treatments of metallic surfaces by Plasma 
                         Immersion Ion Implantation (PIII). For tubular shape parts, these 
                         sheaths behave quite differently, according to the configuration 
                         and size of the tube, as well as the operating pressure and pulse 
                         parameters of the treatment. In this work, different currents 
                         values were used to produce plasma with sheaths that overlapped or 
                         not. To study these sheath behaviors, a simple plasma diagnostic 
                         technique was used, based on two-dimensional mapping of the 
                         deposition of materials removed by the plasma and ejected from the 
                         1.1 cm diameter tube on a Si wafer target. This mapping clearly 
                         showed the boundary condition between the overlapping and 
                         nonoverlapping sheaths in that small tube and allowed to estimate 
                         the plasma density at about 1011 cm-3 in this condition. Above 
                         this boundary condition, the Nitrogen Plasma Immersion Ion 
                         Implantation (N-PIII) treatment was successfully obtained in a 
                         small diameter tube of Stainless Steel 304, producing TiN and Ti2N 
                         in samples of Ti-6Al-4V placed inside the tube, when temperatures 
                         above 800\℃ have been reached. Under this type of 
                         experimental configuration, it is now possible to explore 
                         different hollow cathode properties, efficient PIII conditions and 
                         new utilizations of the plasma ejected from the tube. A 
                         spiral-shaped tube was tested, and samples were placed inside and 
                         outside it. Although there was a high concentration of nitrogen 
                         for the samples exposed to the core plasma of spiral tube, a lower 
                         concentration was observed in samples placed at the side and at 
                         the end of the spiral tube. The deposition of material from the 
                         wire was greatly reduced, since the total area of the tube was 
                         also reduced, compared to a continuous tube of similar dimensions. 
                         The analysis of the Ti-6Al-4V samples showed that the surface 
                         hardness increased by the formation of TiN and Ti2N phases, 
                         especially in the samples exposed to the core plasma of the spiral 
                         tube. The PIII-N treatment was even more satisfactory when the 
                         ends of the spiral tube were closed, due to the more efficient 
                         penetration of the pulsed electric field through the turns, in 
                         contrast to the result obtained previously in the continuous tube 
                         with both ends closed.",
            committee = "Ueda, Mario (presidente/orientador) and Mello, Carina Barros 
                         (orientadora) and Corat, Evaldo Jos{\'e} and Berni, Luiz 
                         {\^A}ngelo and Souza, Gelson Biscaia de and Silva, Maria 
                         Margareth da",
         englishtitle = "Studies of plasma immersion ion implantation and phenomena plasma 
                         sheath overlapping, sputtering and deposition present in the 
                         treatments performed inside metallic tubes",
             language = "pt",
                pages = "173",
                  ibi = "8JMKD3MGP3W34R/44E8KPL",
                  url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34R/44E8KPL",
           targetfile = "publicacao.pdf",
        urlaccessdate = "06 maio 2024"
}


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