| 1. Identificação | ||||||||||
| Tipo de Referência | Tese ou Dissertação (Thesis) | |||||||||
| Site | mtc-m21d.sid.inpe.br | |||||||||
| Código do Detentor | isadg {BR SPINPE} ibi 8JMKD3MGPCW/3DT298S | |||||||||
| Identificador | 8JMKD3MGP3W34T/47JDRKE | |||||||||
| Repositório | sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/09.07.13.32 | |||||||||
| Última Atualização | 2023:02.08.15.06.27 (UTC) simone | |||||||||
| Repositório de Metadados | sid.inpe.br/mtc-m21d/2022/09.07.13.32.45 | |||||||||
| Última Atualização dos Metadados | 2023:03.13.16.43.49 (UTC) simone | |||||||||
| Chave Secundária | INPE-18630-TDI/3266 | |||||||||
| Chave de Citação | Souza:2023:AuFaQu | |||||||||
| Título | Aumento do fator de qualidade de cavidades supercondutoras de nióbio utilizadas no detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg via modificação de propriedades de superfície  | |||||||||
| Título Alternativo | Increase the quality factor of superconductive niobium cavities used in the Mario Schenberg gravitational wave detector via modification of surface properties | |||||||||
| Curso | CMS-ETES-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR | |||||||||
| Ano | 2023 | |||||||||
| Data | 2022-09-09 | |||||||||
| Data de Acesso | 11 maio 2024 | |||||||||
| Tipo da Tese | Tese (Doutorado em Ciência e Tecnologia de Materiais e Sensores) | |||||||||
| Tipo Secundário | TDI | |||||||||
| Número de Páginas | 254 | |||||||||
| Número de Arquivos | 2 | |||||||||
| Tamanho | 27816 KiB | |||||||||
| 2. Contextualização | ||||||||||
| Autor | Souza, Renata Lopes Gonçalves de | |||||||||
| Grupo | CMS-ETES-DIPGR-INPE-MCTI-GOV-BR | |||||||||
| Banca | Oliveira, Rogério de Moraes (orientador/presidente) Mineiro, Sergio Luiz Savonov, Graziela Oliveira, Aline Capella de Silva, Maria Margareth da | |||||||||
| Endereço de e-Mail | renata.lopesg@hotmail.com | |||||||||
| Universidade | Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) | |||||||||
| Cidade | São José dos Campos | |||||||||
| Histórico (UTC) | 2022-09-07 13:34:11 :: renata.goncalves@inpe.br -> administrator :: 2022-09-09 12:26:20 :: administrator -> pubtc@inpe.br :: 2022-09-09 12:27:11 :: pubtc@inpe.br -> renata.goncalves@inpe.br :: 2022-10-25 17:02:31 :: renata.goncalves@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2022-10-27 19:15:42 :: pubtc@inpe.br -> renata.goncalves@inpe.br :: 2022-11-03 10:33:30 :: renata.goncalves@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2022-11-03 19:30:20 :: pubtc@inpe.br -> renata.goncalves@inpe.br :: 2022-11-04 21:57:42 :: renata.goncalves@inpe.br -> pubtc@inpe.br :: 2023-02-17 19:26:09 :: pubtc@inpe.br -> simone :: 2023-02-17 19:26:49 :: simone :: -> 2022 2023-02-17 19:27:37 :: simone -> administrator :: 2022 2023-03-13 16:43:15 :: administrator -> simone :: 2022 2023-03-13 16:43:49 :: simone :: 2022 -> 2023 2023-03-13 16:43:49 :: simone -> :: 2023 | |||||||||
| 3. Conteúdo e estrutura | ||||||||||
| É a matriz ou uma cópia? | é a matriz | |||||||||
| Estágio do Conteúdo | concluido | |||||||||
| Transferível | 1 | |||||||||
| Palavras-Chave | nióbio cavidades supercondutoras implantação iônica por imersão em plasma ondas gravitacionais detector Mario Schenberg niobium reentrant cavities surface treatment plasma immersion ion implantation Mario Schenberg detector gravitational waves detection | |||||||||
| Resumo | Nesta tese é apresentado um estudo sobre o tratamento de superfície de cavidades reentrantes supercondutoras de nióbio utilizadas como transdutores no detector de ondas gravitacionais Mario Schenberg (MS), via implantação iônica por imersão em plasma de nitrogênio com temperatura controlada (3IPTC) e eletropolimento (EP), visando o aumento dos fatores de qualidade elétrico (Q). A finalidade desse trabalho é compreender mecanismos envolvidos na variação dos fatores-Q a partir dos métodos de tratamento propostos, contribuindo com o aumento da sensibilidade do detector MS. Para realização do trabalho foram usinadas 60 cavidades tipo klystron a partir de um tarugo de nióbio RRR 300. Após a medição das frequências de ressonância de todas as cavidades, o processo de implantação de nitrogênio foi realizado variando-se parâmetros como: temperatura das amostras, tempo de tratamento e energia/duração/frequência dos pulsos de alta tensão. Além da implantação iônica, algumas cavidades também foram submetidas à descarga em plasma de argônio, para realização de limpeza da superfície, buscando eliminar contaminantes. Já o processo de EP foi monitorado quanto ao tempo de tratamento, temperatura da solução e quanto à intensidade da corrente elétrica drenada da fonte de tensão frente à voltagem aplicada. Esta técnica foi utilizada em dois momentos do trabalho: - para a preparação da superfície após a usinagem, removendo camada de material com defeitos, minimizando a rugosidade e removendo impurezas; - após a implantação iônica para controle da porcentagem atômica do N implantado. As superfícies das cavidades foram caracterizadas por meio das técnicas de: MEV-EDS, DRX, e Perfilometria Ótica, enquanto a medida dos fatores Q, feita em criogenia, utilizou He líquido, proporcionando resfriamento a 4,2 K. Devido à limitação da disponibilidade de He líquido, foi necessário dividir as medidas em dois grupos para melhor avaliação dos fatores-Q. A depender dos resultados alcançados, algumas cavidades foram re-submetidas a novos processos de EP e 3IPTC, para serem caracterizadas via EDS e reavaliadas quanto a alterações nos fatores-Q. Tanto o processo de 3IPTC quanto o de EP mostraram problemas com reprodutibilidade. Sendo assim, a obtenção de altos fatores-Q foi possível de ser alcançada não somente através do controle das variáveis dos processos, mas aliando à caracterização das superfícies tratadas. Foi possível concluir que a reprodutibilidade dos altos fatores-Q se baseia principalmente na obtenção da superfície final da cavidade com características de baixa contaminação por carbono e oxigênio associado a um teor de nitrogênio também reduzido, de forma a evitar a formação de óxidos, carbetos e alguns nitretos de nióbio, deletérios à supercondutividade em 4,2 K. Foi assim possível obter fatores-Q aumentados em até duas ordens de magnitude em relação a cavidades que não foram submetidas a qualquer tratamento (Q ~ 0,5 a 1 x 103), além de alcançar fator-Q recorde, de 4,21x105. ABSTRACT: This thesis presents a study on the surface treatment of superconducting niobium reentrant cavities used as transducers in the Mario Schenberg gravitational wave detector (MS), via nitrogen plasma immersion ion implantation with controlled temperature (3IPTC) and electropolishing (EP), aiming at increasing electrical quality factors (Q). The purpose of this work is to understand mechanisms involved in the change of Q-factors from the proposed treatment methods, contributing to the increase in the sensitivity of the MS detector. To carry out the work, 60 klystron-type cavities were machined from an RRR 300 niobium billet. After measuring the resonance frequencies of all cavities, nitrogen implantation was carried out by varying parameters such as: sample temperature, treatment duration and energy/length/frequency of the high voltage pulses. In addition to ion implantation, some cavities were also subjected to argon plasma discharge to perform surface cleaning, to eliminate contaminants. The EP process was monitored in terms of treatment duration, temperature of the solution and the intensity of the electrical current drained from the voltage source against the applied voltage. This technique was used in two moments of the work: for surface preparation after machining, removing layer of material with defects, minimizing roughness and removing impurities; after ion implantation to control the atomic percentage of implanted N. The cavity surfaces were characterized using the following techniques: SEM-EDS, XRD, and Optical Profilemetry, while the measurement of Q factors, carried out in cryogenics, used liquid He, providing cooling to 4.2 K. Due to limited availability of liquid He, it was necessary to divide the measurements into two groups for a better evaluation of the Q-factors. Depending on the results achieved, some cavities were resubmitted to new EP and 3IPTC processes, to be characterized via EDS and reevaluated for changes in Q-factors. Both the 3IPTC and EP processes presented problems with reproducibility. Thus, high Q-factors were achieved not only through the control of process variables, but also through the characterization of the treated surfaces. It was possible to conclude that the reproducibility of the high Q-factors is mainly based on obtaining the final surface of the cavity with characteristics of low contamination by carbon and oxygen associated with a reduced nitrogen content, in order to avoid the formation of oxides, carbides and some niobium nitrides, deleterious to superconductivity at 4.2 K. It was thus possible to obtain increased Q-factors by up to two orders of magnitude in relation to cavities that were not subjected to any treatment (Q ~ 0.5 to 1 x 103), in addition to achieving a record Q-factor of 4.21x105. | |||||||||
| Área | ETES | |||||||||
| Arranjo 1 | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção a partir de 2021 > CGCE > Aumento do fator... | |||||||||
| Arranjo 2 | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção a partir de 2021 > CGCE > Aumento do fator... | |||||||||
| Arranjo 3 | urlib.net > BDMCI > Fonds > Produção a partir de 2021 > CGIP > Aumento do fator... | |||||||||
| Conteúdo da Pasta doc | acessar | |||||||||
| Conteúdo da Pasta source |
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| Conteúdo da Pasta agreement |
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| 4. Condições de acesso e uso | ||||||||||
| URL dos dados | http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34T/47JDRKE | |||||||||
| URL dos dados zipados | http://urlib.net/zip/8JMKD3MGP3W34T/47JDRKE | |||||||||
| Idioma | pt | |||||||||
| Arquivo Alvo | publicacao.pdf | |||||||||
| Grupo de Usuários | pubtc@inpe.br renata.goncalves@inpe.br simone | |||||||||
| Visibilidade | shown | |||||||||
| Licença de Direitos Autorais | urlib.net/www/2012/11.12.15.10 | |||||||||
| Detentor dos Direitos | originalauthor yes | |||||||||
| Permissão de Leitura | allow from all | |||||||||
| Permissão de Atualização | não transferida | |||||||||
| 5. Fontes relacionadas | ||||||||||
| Repositório Espelho | urlib.net/www/2021/06.04.03.40.25 | |||||||||
| Unidades Imediatamente Superiores | 8JMKD3MGPCW/3F358GL 8JMKD3MGPCW/46KTFK8 8JMKD3MGPCW/46KUES5 | |||||||||
| Lista de Itens Citando | sid.inpe.br/bibdigital/2013/10.14.21.39 2 | |||||||||
| Acervo Hospedeiro | urlib.net/www/2021/06.04.03.40 | |||||||||
| 6. Notas | ||||||||||
| Campos Vazios | academicdepartment affiliation archivingpolicy archivist callnumber contenttype copyholder creatorhistory descriptionlevel dissemination doi electronicmailaddress format isbn issn label lineage mark nextedition notes number orcid parameterlist parentrepositories previousedition previouslowerunit progress readergroup resumeid schedulinginformation secondarydate secondarymark session shorttitle sponsor subject tertiarymark tertiarytype url versiontype | |||||||||