1º Exercício de Fixação e Avaliação de Conteúdo - 2/2015
Graduação – Engenharia Metalúrgica - UFMG
Prof. Herman Mansur - Duração: 13:00 ás 16:30 h
1) Detalhe e conceitue com suas palavras os seguintes itens:
a) Interfaces e Superfícies; Elétrons secundários; Elétrons retroespalhados; Raios-X
característicos;
b) Contraste, Resolução, profundidade de foco, profundidade de campo, distorção
cromática, distorção geométrica;
c) Caracterização de um material ou sistema;
2) Cite e explique as diferenças entre as imagens obtidas por Elétrons secundários e Elétrons
retroespalhados em MEV, e suas principais utilizações na caracterização morfológica.
3) Identifique no diagrama a seguir cada um dos efeitos do feixe eletrônico utilizado na
técnica de Microscopia eletrônica de varredura (MEV) na amostra e explique cada um
deles (1,2,3,4).
(4)
(3)
(2)
AMOSTRA
(1)
4) Porque as técnicas de microscopia eletrônica de varredura e transmissão (SEM, TEM ou
MEV, MET)) requerem materiais estáveis em alto vácuo? Estes materiais precisam
obrigatoriamente ser condutores? Justifique e discuta. Compare estas técnicas com a AFM
e E-SEM e justifique a(s) eventual(is) diferença(s).
5) Cite e explique com suas palavras pelo menos 3 metodologias ou técnicas para
preparação da amostra para análise em TEM? Qual material iria necessitar maior tensão
de operação, para a mesma espessura, um filme cerâmico de óxido de ferro vanádio ou de
polietileno? Por quê?
6)
a) Sabendo que o comprimento de onda (λ1) associado a um feixe de elétrons
acelerado com uma tensão (V1, kV) em TEM (MET), calcule o que acontece com o
comprimento de onda (λ2) quando a tensão for reduzida em um quarto (V2= 1/4 *
V1). Dica: utilize a equação “dualidade onda-partícula de Louis-Victor de Broglie”.
b) Sabendo que a redução de penetração (Intensidade do feixe, I) de um feixe
eletrônico decai exponencialmente com o aumento da espessura da amostra em
análise por TEM, qual seria a alteração relativa percentual (%) de profundidade de
uma amostra de espessura preparada com 50 nm para uma amostra de 25 nm?
I=I0 x Exp (-At) sendo, A= Constante do Material; t= espessura do material.
c) Qual seria a relação final de probabilidade de retroespalhamento de um feixe
eletrônico cuja tensão foi reduzida em 1/4? E para um material-A de peso atômico
Za=10 u.a. para um material-B de peso atômico Zb=40 u.a.?
7) (A) Desenhe e explique o diagrama completo de operação de um microscópio de força
atômica, ressaltando as forças atuando em cada região e os diferentes modos de
operação. (B) Qual técnica de microscopia de força atômica (e suas derivadas) você usaria
para analisar os seguintes sistemas? Justifique cada uma de suas respostas, enfatizando os
modos de operação. a) Na2CO3 particulado sólido; b) Tecido sintético de polímero, como
por exemplo: poliéster; c) recobrimento de pintura de poliuretano; d) tubulação de cobre.
8) Considerando o diagrama de feixe eletrônico a seguir, coloque em ordem DECRESCENTE,
para as situações (1,2,3), os seguintes parâmetros e explique:
a) Número Atômico, Z;
b) Energia do Feixe eletrônico utilizado, E;
(3)
(2)
(1)
Profundidade
de penetração
Volume
de
interação
Dados para Realização:
qe = carga elétrica negativa = −1,6 × 10−19 Coulomb
me = massa de 9,10 × 10−31 kg
c0 = 3,0 x 108 m/s
ATENÇÃO:
- Faça TODAS as considerações que julgar necessário para resolução dos problemas;
- Escolha uma questão que você NÃO quer fazer! (se preferir faça todas, e a questão com a pior
nota será descartada automaticamente);
- O teste poderá ser enviado para o email: [email protected] e [email protected] e
[email protected] OBRIGATORIAMENTE ATÉ AS 17:00 do dia da avaliação (29/09/2015).
NÃO SE ESQUEÇA DE ESCREVER SEU NOME NA PROVA
A AVALIAÇÃO É INDIVIDUAL! RESPOSTAS IGUAIS DIVIDIRÃO AS NOTAS! CONSULTA DE MATERIAL
PRÓPRIO!
BOM TRABALHO!!!