interaes dos fotons com a matria

Espectroscopia um termo geral que lida com as interaes de vrios tipos de radiao com a matria. Historicamente, as interaes de interesse eram entre a radiao eletromagntica e a matria, mas a espectroscopia abrangeu-se incluindo as interaes entre a matria e outras formas de energia, como por exemplo, as ondas acsticas e os feixes de partculas, como ons e eltrons.Os mtodos espectroscpicos mais usados so baseados na radiao eletromagntica, cujas formas mais reconhecveis so a luz visvel e o calor radiante; outras formas incluem os raios X e a luz ultravioleta.Muitas propriedades da radiao eletromagntica so convenientemente descritas por um modelo clssico de onda senoidal, que inclui parmetros tais quais o comprimento de onda, a frequncia, a velocidade e a amplitude. Em contraste com os outros fenmenos ondulatrios, como o som, a radiao eletromagntica no requer um meio para sua transmisso e assim atravessa facilmente o vcuo. Propriedades gerais da radiao eletromagnticaO modelo ondulatrio no consegue explicar os fenmenos associados absoro e emisso de energia radiante. Para se compreender estes processos, foi necessrio criar um modelo de partcula em que a radiao eletromagntica vista como um fluxo de partculas discretas, chamadas ftons, cuja energia proporcional frequncia da radiao.Os modelos da radiao como ondas e como partculas no so mutuamente excludentes, mas sim complementares.A amplitude, A, da onda senoidal corresponde ao comprimento mximo do vetor eltrico na onda. O tempo em segundos necessrio para a passagem de mximos (ou mnimos) sucessivos por um ponto fixo no espao chamado de perodo, p, da radiao. A frequncia, , o nmero de oscilaes do campo eltrico que ocorre por segundo e igual a 1/p. O comprimento de onda, , a distncia linear entre quaisquer dois pontos equivalentes em ondas sucessivas, como dois mximos (ou mnimos) sucessivos.A velocidade de propagao, v, (m/s) dada pela multiplicao da frequncia (ciclos/s) pelo comprimento de onda (m/ciclo): v = . A frequncia de um feixe de radiao determinada pela fonte e permanece invariante. A velocidade da radiao depende do meio atravs do qual ela passa; ento, o comprimento de onda tambm depende do meio. No vcuo, a velocidade da radiao independente do comprimento de onda e est em seu mximo:c = 2, 99792 x 108 m/s.Em qualquer meio contendo matria, a propagao da radiao reduzida pela interao entre o campo eletromagntico da radiao com os eltrons ligados a matria. Uma vez que a frequncia invariante e fixada pela fonte, o comprimento de onda tem que diminuir quando a radiao passa do vcuo para outro meio.O espectro eletromagntico compreende uma faixa enorme de comprimentos de onda e frequncias, e, portanto, energias. O nmero de onda (cm-1) definido como o recproco do comprimento de ondas em centmetros, e usado na espectroscopia no infravermelho. As divises so baseadas nos mtodos de gerao e deteco dos vrios tipos de radiao. Vrias sobreposies so evidentes.O espectro eletromagnticoTodos os tipos de radiao eletromagntica exibem difrao, um processo no qual um feixe paralelo de radiao dobrado quando passa por uma barreira abrupta ou atravs de uma abertura estreita. Quando a fenda larga relativa ao comprimento de onda, a difrao pequena e difcil de ser detectada. Quando o comprimento de onda e a abertura da fenda so da mesma ordem de tamanho, a difrao pronunciada.A difrao consequncia da interferncia.Difrao da radiaoA taxa a qual a radiao propagada atravs de uma substncia transparente menor que a sua velocidade no vcuo e depende dos tipos e concentraes dos tomos, ons ou molculas no meio.O ndice de refrao de um meio definido por = c / v. A transmisso envolve a polarizao, que a deformao temporria que as nuvens eletrnicas associadas aos tomos, ons ou molculas do meio sofrem pelo campo eletromagntico alternado da radiao.Transmisso da radiaoA energia necessria polarizao retida apenas momentaneamente (10-14 a 10-15 s) pelas espcies do meio e reemitida sem alterao quando a substncia volta ao seu estado original. Uma vez que no h variao lquida de energia, a frequncia da radiao emitida no varia, mas a taxa de propagao diminuda pelo tempo necessrio reteno e reemisso.A variao do ndice de refrao de uma substancia com o comprimento de onda ou frequncia chamada de disperso.Quando a radiao passa atravs da interface entre dois meios transparentes que tenham diferentes densidades, ocorre uma mudana na direo, ou refrao, do feixe em consequncia da diferena na velocidade da radiao nos dois meios.Quando a radiao atravessa uma interface entre meios com ndice de refrao diferentes, tambm ocorre reflexo.Refrao e reflexo da radiaoA radiao produzida quando partculas excitadas (tomos, ons ou molculas) relaxam aos nveis de energia mais baixos, gerando ftons. A excitao pode ser feita por vrios modos: (1) bombardeamento com eltrons ou outras partculas elementares, que geralmente levam emisso de raios X; (2) exposio a uma fasca eltrica ou ao calor de uma chama, arco ou forno, que produz radiao ultravioleta, visvel ou infravermelha; (3) irradiao com um feixe de radiao, que causa fluorescncia.Emisso da radiaoQuando a radiao atravessa uma camada de slido, lquido ou gs, certas frequncias podem ser seletivamente removidas pela absoro, um processo no qual a energia eletromagntica transferida aos tomos, ons ou molculas que compe a amostra. A absoro promove estas partculas de seu estado fundamental a um ou mais estados excitados. Para que a absoro ocorra, a energia do fton tem que ser exatamente igual diferena de energia entre o estado fundamental e um dos estados excitados.Absoro da radiaoFrequncia extremamente baixa: < 3 x 102 Hz, > 1 x 106 m; interao com a matria: transporte de eltron; propriedades dos materiais acessveis: condutividade, concentrao de portadores livres. RadiofrequnciaFrequncia muito baixa: 3 x 102 a 3 x 104 Hz, : 1 x 106 a 1 x 104 m; interaes com a matria: ressonncia magntica nuclear, ressonncia de quadrupolo magntico; propriedades dos materiais acessveis: estrutura microscpica, composio qumica. Espectro Eletromagntico: uma Perspectiva de MateriaisFrequncia baixa: 3 x 104 a 3 x 105 Hz, : 1 x 104 a 1 x 103 m.Frequncia mdia: 3 x 105 a 3 x 106 Hz, : 1 x 103 a 1 x 102 m.Frequncia alta: 3 x 106 a 3 x 107 Hz, : 1 x 102 a 1 x 101 m.Frequncia muito alta: 3 x 107 a 3 x 108 Hz, : 1 x 101 a 1 x 100 m.Frequncia ultra alta: 3 x 108 a 3 x 109 Hz, : 1 x 100 a 1 x 10-1 m.MicroondaFrequncia super alta: 3 x 109 a 3 x 1010 Hz, : 1 x 10-1 a 1 x 10-2 m; interaes com a matria: ressonncia paramagntica eletrnica, rotaes moleculares; propriedades dos materiais acessveis: estrutura microscpica, condutividade de superfcie. Frequncia extremamente alta: 3 x 1010 a 3 x 1011 Hz, : 1 x 10-2 a 1 x 10-3 m.Submilmetro: 3 x 1011 a 3 x 1012 Hz, : 1 x 10-3 a 1 x 10-4 m.InfravermelhoInfravermelho distante: 3 x 1012 a 1,2 x 1013 Hz, : 1 x 10-4 a 2,5 x 10-5 m; interaes com a matria: vibraes moleculares, sobretons vibracionais, transies vibrnicas; propriedades dos materiais acessveis: estrutura microscpica e macroscpica, fases, composio qumica. Infravermelho intermedirio: 1,2 x 1013 a 3 x 1014 Hz, : 2,5 x 10-5 a 1 x 10-6 m.Infravermelho prximo: 3 x 1014 Hz a 3,8 x 1014, : 1 x 10-6 a 7,9 x 10-7 m.Visvel: 3,8 a 7,5 x 1014 Hz, : 7,9 a 4 x 10-7 m; interaes com a matria: camada de valncia, transies eletrnicas da ligao ; propriedades dos materiais acessveis: composio qumica e concentrao.UltravioletaUltravioleta prximo: 7,5 x 1014 a 1,5 x 1015 Hz, : 4 a 2 x 10-7 m; interaes com a matria: camada de caroo, transies eletrnicas da ligao ; propriedades dos materiais acessveis: composio qumica, tipos de ligao e fora de ligao.Ultravioleta de vcuo: 1,5 x 1015 a 3 x 1016 Hz, : 2 x 10-7 a 1 x 10-8 m.Raios X: 3 x 1016 a 3 x 1019 Hz, : 1 x 10-8 a 1 x 10-11 m; interaes com a matria: transies eletrnicas de camada de caroo, reaes nucleares; propriedades dos materiais acessveis: anlise dos elementos, natureza das ligaes qumicas.Raios : > 3 x 1019 Hz, : < 1 x 10-11 m; interaes com a matria: transies nucleares; propriedades dos materiais acessveis: anlise dos elementos, perfilamento.

Anlise Trmica dos Materiais

Informaes que ela fornece sobre o material: A anlise trmica definida como um grupo de tcnicas por meio das quais uma propriedade fsica de uma substncia e/ou de seus produtos de reao medida em funo da temperatura, enquanto essa substncia submetida a uma programao controlada de temperatura e sob uma atmosfera especificada. Esta definio implica que trs critrios devem ser satisfeitos para que uma tcnica trmica seja considerada termoanaltica: a) uma propriedade fsica deve ser medida, b) a medida deve ser expressa direta ou indiretamente em funo da temperatura ec) a medida deve ser executada sob um programa controlado de temperatura. Classificao das principais tcnicas termoanalticas baseada na propriedade fsica medida em funo da temperatura: Massa: Termogravimetria (TG) Deteco de gs desprendido (EGD) Anlise de gs desprendido (EGA) Anlise trmica por emanao Temperatura: Determinao da curva de aquecimento Anlise trmica diferencial (DTA) Entalpia: Calorimetria exploratria diferencial (DSC) Dimenses: Termodilatometria (TD)Caractersticas Mecnicas: Anlise termomecnica (TMA) Anlise termomecnica dinmica (DMA) Acsticas: Termossonimetria (TS) Termoacustimetria pticas: Termoptometria (TO) Emisso de luz: Termoluminescncia (TL) Eltricas: Termoeletrometria (TE) Magnticas: Termomagnetometria (TM)Funcionamento do equipamento:

Tcnicas: Termogravimetria (TG) uma tcnica na qual a variao de massa da amostra determinada em funo da temperatura e/ou tempo, enquanto a amostra submetida a uma programao controlada de temperatura. Amostra: qualquer amostra no estado slido ou no estado lquido pode ser analisada. As massas tpicas ficam na faixa de 2 a 25 mg. Princpio: em TG a amostra aquecida, tipicamente a uma taxa entre 5 e 10C/min, da temperatura ambiente at a temperatura desejada, que pode ser de at 1700C. Em outro modo de operao, a amostra aquecida rapidamente at a temperatura desejada e a perda/ganho de massa seguido em funo do tempo. Muitas vezes, as medidas de TG envolvem vrias combinaes de etapas isotrmicas programadas. A termogravimetria pode ser realizada sob vrias atmosferas, como por exemplo, vcuo, ar esttico, fluxo de ar, oxignio e gases reativos. Aplicaes: decomposio, reaes de oxidao, degradao, estudo da estabilidade, dessoro, etc. Limitaes: a termogravimetria d informaes sobre as mudanas de massa em um material, mas a origem destas mudanas de massa so deixadas para investigaes posteriores por tcnicas adicionais. Assim, para os propsitos prticos, frequentemente usada em combinao com DTA, FTIR e MS.

Anlise trmica diferencial (DTA) e calorimetria exploratria diferencial (DSC)

DTA pode ser usada para detectar mudanas fsicas ou qumicas em um material que so acompanhadas pela absoro ou liberao de calor. DSC fornece informao similar, mas, ao contrrio de DTA, pode quantificar os eventos trmicos. Amostra: materiais no estado slido ou no estado lquido. Normalmente so analisadas amostras com 5 a 15 mg; porm, amostras com 0,1 mg podem ser analisadas. Princpio: muitas transformaes fsicas (ex., evaporao) ou qumicas (ex., decomposio) so associadas absoro de calor (endotrmicas) ou liberao de calor (exotrmicas). DTA mede a diferena de temperatura entre a substncia e o material de referncia (termicamente inerte), sob aquecimento ou resfriamento a uma determinada taxa, ou sob condies isotrmicas. Apenas no caso de um evento trmico caracterstico de um certo material, ocorrer uma diferena de temperatura e DTA registrar um sinal. DTA pode ser usada em vrios ambientes (vcuo, inerte, oxidativo e reativo), vrias taxas (p. ex., de 0,1 a 320C/min) e faixa de temperatura de -150 a 2400C. DSC uma tcnica quantitativa que mede a diferena de temperatura devida ao fluxo de calor. Aplicaes: avaliao das transformaes de fase (transformao vtrea, fuso, solidificao, etc.), decomposio, polimerizao e cura; avaliao dos histricos de processamento, trmico e mecnico; e modelamento de processo. Limitaes: DTA e DSC no so sensveis para detectar transies secundrias, gelatinao, temperatura vtrea em resinas reticuladas ou altamente cristalinas.

Anlise termomecnica (TMA) e Dilatrometria

So tcnicas usadas para medir as mudanas dimensionais nos materiais em funo da temperatura ou em funo do tempo a uma certa temperatura. Amostras: vrios tipos de p, na forma de p, filme, fibra, pea moldada, etc. Princpio: TMA envolve o uso de uma sonda sobre uma amostra submetida a uma carga. Quando a amostra aquecida, resfriada ou mantida isotermicamente, as mudanas dimensionais na amostra so associadas a um deslocamento linear na sonda. A faixa de temperatura vai de -150 a 600C. A dilatometria fornece as mudanas dimensionais sobre uma faixa mais larga de temperatura, da temperatura ambiente at 2000C, em vrias atmosferas, como gs inerte, vcuo, ar, etc. Aplicaes: determinao do coeficiente linear de expanso para todos os tipos de materiais, anisotropia do material, deteco de transies de fase, avaliao do grau de cura em termofixos, histria termomecnica e cintica de sntese. Limitaes: TMA e dilatometria geralmente esto restritas aos slidos, isto , os dados no so confiveis quando obtidos acima da temperatura de fuso ou muito acima da temperatura vtrea. Problemtica tambm a fluncia que ocorre ao mesmo tempo que as variaes dimensionais normais. Mesmo que as transies sejam facilmente detectadas, as suas interpretaes requerem TGA, DSC, difrao de raios X, microscopia, ou outras tcnicas para uma melhor compreenso.

Tcnicas de Caracterizao de Termoplsticos: Calorimetria Exploratria Diferencial - DSC

Informaes que ela fornece sobre o material:As medidas fornecem informaes quantitativa e qualitativa sobre as mudanas fsicas e qumicas que envolvem processos endotrmicos e exotrmicos e ainda mudanas na capacidade calorfica. Processos endotrmicos: que consomem calor Processos exotrmicos: que liberam calor O termo scanning implica que a temperatura variada em funo do tempo (variao conhecida, razo linear)Aplicaes: Transio vtrea, Tg, Temperaturas de fuso, Tm, e ebulio, Te,Temperatura e tempo de cristalizao,Porcentagem ou ndice de cristalinidade,Calor de fuso e de reao ,Calor especfico, Cp, Estabilidade trmica e oxidativa ,Razo e grau de cura, Cintica de reao, de cristalizao, Grau de pureza da amostra, Entalpias de fuso e cristalizao, grau de cristalinidade, transformaesa de fases (diagramas de equilbrio), efeitos de decomposio, Temperatura de Transio Vtrea, TgRepresenta a temperatura a partir da qual ocorre movimento de segmentos da cadeia polimrica (reptao). uma transio caracterstica da fase amorfa do material.Portanto, importante para a caracterizao tanto de termoplsticos amorfos como de semicristalinos.Abaixo desta temperatura, a amostra se encontra rgida e quebradia, e acima dela se torna mais flexvel. uma transio de segunda ordem, sendo um processo acompanhado por uma variao da capacidade calorfica da amostra, que se manifesta como variao da linha base da curva DSC- degrau no termograma representando a transio slido desordenado- lquido.Temperatura de fuso cristalina, Tm uma transio de primeira ordem, onde ocorre a fuso dos cristais lamelares dos polmeros semicristalinos. Ocorre sempre em uma faixa de temperaturas, uma vez que a estrutura cristalina dos materiais polimricos nunca perfeita e cristais de diferentes tamanhos e graus de perfeio so formados. O pico de fuso em uma curva de DSC tido como ponto de fuso do polmero. A temperatura de incio da fuso (Tonset) tambm utilizada para caracterizar o comportamento de fuso do matria. A tf um pico negativo no termograma, indicando a transio ordem-desordem.Temperatura de cristalizao, TC importante no apenas sob o ponto de vista estrutural e morfolgico, mas para o processamento dos materiais polimricos, uma vez que a maioria deles se d no estado fundido seguido por resfriamento a altas taxas. Afeta todas as propriedades dos polmeros: mecnicas, ticas, trmicas, eltricas, entre outras. acompanhada da liberao de calor latente: pico exotrmico bem definido Fatores importantes que influenciam a cristalizao a partir do fundido, massa molar do polmero e taxa de resfriamento (oC/min). O termograma gerado para cristalizao um pico acentuado e positivo, cujo valor mximo indica a temperatura de cristalizao Tc sendo que esta transio desordem-ordem pode ser observada em vidros, metais amorfos, e polmeros.

Avaliao da presena de aditivos e seu efeito sobre o comportamento trmico dos materiais polimricos Cintica de cristalizao Determinao da temperatura de oxidao induzida Relaxao entalpica (histria termomecnica do polmero) Fundamentos tericos: Calor: quantidade macroscpica, cuja origem microscpica o movimento molecular. Temperatura: mais difcil de compreender. Um parmetro intensivo de calor. Calorimetria Exploratria Diferencial (DSC) uma tcnica de anlise trmica que mede a temperatura e o fluxo de calor associados s transies que ocorrem em materiais, em funo do tempo e da temperatura. A amostra e a referncia so mantidas na mesma temperatura, mesmo durante eventos trmicos (na amostra). medida a energia requerida para manter a diferena de temperatura entre a amostra e a referencia (dDq/dt) igual a zero. De acordo com o mtodo de medio utilizado h duas modalidades: Funcionamento do equipamento: Existem 2 tipos de DSC: Compensao de Potncia (Power compensation DSC). Exclusividade da PerkinElmer (1963) Fluxo de calor (Heat Flow DSC). TA Instruments (1964), Setaram, Mettler, Shimadzu, Netzch, etc1) DSC de Compensao de Potncia:Mede diretamente a energia envolvida nos eventos trmicos. a amostra e a referncia so aquecidas em fornos individuais idnticos, mas separados, pressupondo que as amostras so mantidas sempre em condies isotrmicas. em um determinado programa de aquecimento ou resfriamento, se a amostra sofre variaes de temperatura devido a efeitos exotrmicos ou endotrmicos os termopares detectam esta diferena e o equipamento automaticamente modifica a potncia de entrada do forno correspondente, de modo que a diferena de temperatura entre a amostra e a referncia sejam nulos. um sinal proporcional diferena de calor fornecido amostra ou referncia, dH/dt, registrado em funo da temperatura (ou do tempo, em eventos isotrmicos). aquecedores individuaisVantagens do DSC de Compensao de Potncia: Termmetros de Platina (e no termopares) para melhor preciso das medidas de temperatura Forno bastante resistente (platina-irdio) Forno de baixa massa (rapidez, < consumo de amostra e reagentes, > eficincia de aquecimento, < tempo de digesto. Sistemas abertos (radiao focalizada): adio de reagentes ao longo do processo de digesto, possibilidade do uso de H2SO4, emprego de massas de amostra de at 10 g e em procedimentos de extrao.Sistemas fechados (com cavidade): alta presso, menor risco de perda de elementos volteis, menor possibilidade de poluio ambiental. Limitaes: Forno de microondas com cavidade: Reduzidas massas de amostras ( Mtodos de anlise qumica para determinao da composio de substncias ou misturas deles. Ela pode ser dividida em dois campos: Quantitativa: permite identificar a composio quantitativa dos elementos presentes na substncia. Qualitativa: identificao dos elementos ou ons presentes.Ela tambm pode ser dividida em clssica (massa e volume) e instrumental (propriedades fsicas x concentrao). As tcnicas mais comuns baseiam-se no desempenho quantitativo de reaes apropriadas, em medies eltricas apropriadas e em medies de certas propriedades ticas.A sequncia analtica se baseia na definio do problema, escolha do mtodo, amostragem, pr-tratamento da amostra, medida, calibrao, avaliao, ao.1. Espectrometria de Fluorescncia de Raios X (FRX) (Quantitativa e Qualitativa)Princpio: a absoro de raios x por parte do material da amostra provoca excitao dos tomos que emitem radiao secundria que denominada fluorescncia de raios x. Os raios emitidos tm comprimento de onda caracterstico e bem definido para cada elemento qumico constituinte do material irradiado. A irradiao provoca o deslocamento de um eltron de uma camada mais internas. Para substitu-lo, um eltron de uma camada mais externa pode saltar e assim emitir a radiao secundria.Aplicaes: amostras slidas, lquidas e gasosas, detectando elementos com nmero atmico superior a 11 at o urnio.Faixa de concentrao analisada: desde traos at elementos maiores.Caractersticas: fcil preparao da amostra, rpido, elevada preciso e confiabilidade, aplicvel a diversos tipos de materiais, curvas analticas de calibrao de difcil preparo.1. Espectroscopia Atmica:2. Espectroscopia de Absoro Atmica (AAS) 3. Espectroscopia de Fluorescncia Atmica (FAS) 4. Espectroscopia de Emisso Atmica com Plasma (ICP-OES)5. Espectroscopia de Massas com Plasma (ICP-MS)Condies necessrias para analisar amostras slidas ou lquidas: amostra preparada adequadamente (slida p ou cavacos, lquida soluo lmpida isenta de partculas) maior superfcie de contato; soluo representativa do slido original (mtodo de solubilizao); informaes bsicas sobre a constituio da amostra (faixa de concentrao aproximada, constituintes).Teor dos elementos constituintes: 1) maiores: 1 100%; 2) menores: 0,01 1%; 3) traos: < 0,01%, ou seja, < 100mg/kg.Mtodos para determinao de baixas concentraes: espectroscopia de absoro atmica com forno de grafite (GFAAS); espectroscopia de emisso atmica com plasma indutivamente acoplado (ICP OES); espectroscopia de massas com plasma (ICP MS).Princpio: a substncia a ser analisada decomposta em tomos por meio de uma chama, de um forno ou por meio de um plasma (as amostras so vaporizadas na faixa de temperatura entre 2000K a 6000K). E a quantidade presente de cada elemento determinada pela absoro ou emisso de radiao visvel ou ultravioleta por parte dos tomos no estado gasoso.1. Espectroscopia de Absoro Atmica (AAS)

Fonte de radiao: Lmpada de catodo oco -> catodo constitudo de um elemento qumico que ser determinado; anodo de Pt e gs de enchimento inerte; invlucro de vidro borossilicato e janela de quartzo; choques com gs ionizado retiram metal da superfcie do catodo e excitam metal (g).Sistema de introduo de amostras (solues): nebulizador concntrico (efeito Venturi); Aerossol com gotculas diminutas (5 m); gotas maiores so descartadas; eficincia de nebulizao ( 5- 10%).Requisitos do Nebulizador: capaz de produzir gotculas com tamanhos menores do que 5 m com distribuio de tamanho e taxa de gerao constantes; Wash-in e Wash-out times (frequncia de amostragem e efeito de memria); tolerncia a variaes de propriedades fsicas; capaz de suportar solues contendo elevada concentrao de slidos dissolvidos.Mtodos de atomizao em espectroscopia de absoro atmica: Com chama (FAAS) -> Nebulizao pneumtica; Com atomizao eletrotrmica (ETAAS) -> forno de grafite (GFAAS) ou filamento de tungstnio (WCAAS); Com gerao de vapor atmico a frio (CVAAS); Com gerao de hidretos (HGAAS).2. FAASFaixa de trabalho: mg/L Chama: ar/C2H2 (azul) ou N2O/C2H2 (rosa)Problemas: baixa eficincia do processo de introduo de amostra; diluio da nuvem atmica nos gases da chama; gradientes de temperatura e de composio qumica na chama; tempo de residncia dos tomos na zona de observao.

3. GFAASFaixa de trabalho: g/LAtomizador: tudo de grafite (controle do ambiente trmico e qumico, tempo de residncia da nuvem atmica na zona de observao).Idia bsica: gerar uma nuvem de tomos densa e em condies controladas (Lvov, 1958)Forno de grafite: elevada sensibilidade, programa de aquecimento: remoo de interferentes sem perda do analito, monoelementar, alto custo, anlise direta de amostras complexas.Programa de aquecimento: secagem (remoo do solvente), Pirlise (vaporizao concomitantes), atomizao (nuvem atmica), gs de purga (argnio).Sensibilidade: concentrao ou massa caracterstica (valor da concentrao do analito que proporcionar uma leitura de 0,0044 de absorbncia, descontada a leitura do branco.Caractersticas da espectroscopia de absoro atmica: alta sensibilidade, robustez (ponto forte), baixo limites de deteco (ponto forte), baixo custo relativo, curvas analticas de calibrao de fcil preparo, preparo de amostras que representativa do slido original difcil.2. Espectroscopia de Emisso Atmica com Plasma Acoplado Indutivamente (ICP OES)Propriedades: anlise multielementar seqencial ou simultnea; ampla faixa linear de calibrao (3 a 5 ordens de grandeza); alta sensibilidade; preciso; reduzidas interferncias qumicas e fsicas; alta exatido; curvas analticas de calibrao de fcil preparo; fcil e segura operao a partir de 3 variveis principais: vazo do gs nebulizador, potncia incidente e regio de observao.Por que usar plasma induzido em emisso tica? : ICP (tipo de plasma com fonte de energia externa) possui energia suficiente para dissociao de compostos com elevada energia de dissociao (ex, xidos refratrios, carbetos) e tambm possui energia suficiente para promover a excitao da maioria dos elementos qumicos.Interferncias: de transporte (afetam o processo de nebulizao viscosidade e tenso superficial), de ionizao (presena de elementos facilmente ionizveis, Na+ e K+), espectrais (complexidade do espectro de emisso devido elevada temperatura).Por que usar plasma de Argnio? : o gs de argnio possui elevado potencial de ionizao, elevada densidade eletrnica diminui a ocorrncia de interferncias de ionizao, custo atrativo.Parmetros de operao: potncia aplicada, vazo do gs de nebulizao, altura de observao (radial-> ampla faixa linear de calibrao, menores efeitos de matriz, maiores limites de deteco), regio de observao (axial-> maior faixa linear de calibrao, menor limite de deteco, menor R.S.D. background, maior SBR, efeitos de matriz mais severos).Principais compartimentos de um espectrmetro de emisso atmica com plasma: gerador de rdio-frequncia plasma-> transferncia de energia para a atomizao, ionizao e excitao; sistema de introduo de amostras-> produo e transporte de aerossol (lq. ou sl. ou vap.); sistema ptico e deteco-> transferncia de radiao, resoluo espectral e converso de sinal radiante em sinal eltrico.Como feita a calibrao de um ICP OES? : solues multielementares contendo todos os elementos a serem determinados; 3 solues de referncia so suficientes; solues podem ser preparadas a partir da diluio de solues estoques disponveis comercialmente e devem apresentar a mesma acidez das amostras.Ferramentas utilizadas para minimizar erros na determinao por ICP OES: compatibilidade de matriz, material de referncia certificado, adio de analito, padro interno.ICP OES seqencial ou simultneo? : Sequencial (alta versatilidade de execuo de medidas, porm maior tempo de anlise e dependendo do nmero de analitos, requer elevado volume da amostra; Simultneo (leitura simultnea de vrios comprimentos de ondas pr-estabelecidos adequado para laboratrios de rotina).Axial Clssico: Vantagens -> melhora a razo sinal/rudo e melhora a sensibilidade; no requer ajuste da altura de observao; limites de deteco 3-20 vezes melhores que o plasma com viso radial. Limitaes -> faixa de resposta linear menor; aumentam as interferncias de atomizao e ionizao; menor tolerncia para amostras mais complexas (orgnicos, com alto teor de slidos dissolvidos totais).Quais so as figuras de mrito para avaliao de desempenho de um ICP OES? : Nmero de elementos, regime inicial de trabalho do instrumento, seletividade (interferncias espectrais), robustez, exatido, limite de deteco, repetibilidade e reprodutibilidade.Como avaliar a exatido de medidas executadas usando ICP OES? : uso de material de referncia, execuo de medida usando outra tcnica analtica, medidas interlabotariais.Como avaliar a preciso de medidas executadas usando ICP OES? : medir a repetibilidade que reflete a preciso das medidas executadas em um curto perodo de tempo em um mesmo equipamento por um mesmo operador; repetibilidade/desvio padro ou desvio padro relativo das medidas; valor tpico -> menor que 2% rsd.Aperfeioamento do limite de deteco: diminuir o valor do RSD branco, aumentar o valor do SBR.Aplicaes (ICP OES): Implantes Ortopdicos -> caracterizao de ao inox, titnio e suas ligas, ligas de CrCoMo. Caracterizao de aos ferramenta, ligas a base de Nquel, ferro fundido, Misch Metal, liga PbBiSn. Caracterizao de materiais geolgicos.3. Espectroscopia de Massa com Fonte de Plasma Induzido (ICP MS)Por que acoplar ICP e MS? : ICP -> fonte de ons, MS -> separao de ons (m/z), sensibilidade: GFAAS, carter multielementar: ICP OES, Nova capacidade: anlise isotpica.Espectrmetro de massa: separao de ons em um campo eletromagntico em funo da razo massa/carga; baixa resoluo: quadrupolo; alta resoluo: setor eltrico e setor magntico; Aplicaes Tpicas: anlise isotpica e anlise estrutural.Princpio fundamental: ons gasosos gerados no plasma indutivo so introduzidos no espectrmetro de massas, os quais so separados em funo da razo massa/carga atravs do transporte sob ao de campos eltricos e magnticos que modificam as trajetrias.Caractersticas: determinao de mais de 70 elementos presentes em baixas concentraes; espectro de fcil interpretao; multielementar, rpida anlise semi-quantitativa, medidas de istopos.Componentes principais: fonte de ons, interface para amostragem, sistemas das lentes inicas (focalizar os ons para o analisador de massas e remover ftons e partculas neutras), analisador de massas, detector.Por que os ons necessitam ser direcionados para o analisador de massas? : aps o skimmer ocorre um fenmeno conhecido como space charge effect que provoca a repulso entre os ons, influenciando suas trajetrias.Por que o vcuo? : necessrio para evitar colises entre ons e molculas no espectrmetro de massas (consequncia das colises -> alterao da trajetria, transferncia de energia e reaes qumicas).Caractersticas: espectro simples, determinao multielementar (sequencial), baixos limites de deteco, medidas de razo isotpicas, determinaes por diluio isotpica.Problemas: interferncias matriciais, interferncias isobricas, limitada ionizao de elementos com elevada energia de ionizao (halognios), perda de informao qumica (conc. total), custo relativamente elevado.Comparao de tcnicas:

ANLISE DE SUPERFCIES POR ESPECTROSCOPIA DE ELTRONS

1. IntroduoH, atualmente, um grande nmero de tcnicas de anlise de superfcies, que empregam a interao de ftons, eltrons, ons ou tomos com a superfcie do material analisado. Vamos concentrar-nos aqui naquelas que utilizam os eltrons de baixa energia (E < 1,5keV) como sonda.Os eltrons com energia cintica entre 10 e 1500 eV so ideais ao estudo de superfcies, pois seus caminhos livres mdios nos slidos so de apenas algumas camadas atmicas (0,5 a 3,0 nm). A chamada curva universal, mostrada na figura 1, representa a dependncia do caminho livre mdio para diferentes materiais em funo da sua energia cintica. As tcnicas espectroscpicas mais empregadas na anlise de superfcies fazem uso destes eltrons de baixa energia como sonda de uma das seguintes maneiras: (a) eltrons incidentes provocam a emisso de eltrons retroespalhados e secundrios e (b) eltrons so excitados por ftons incidentes. No caso (a) encontram-se a emisso de eltrons de Auger e difrao de eltrons, enquanto que a fotoemisso inclui-se no caso (b) A figura 2 mostra os processos envolvidos na excitao de um fotoeltron e de um eltron de Auger.2. Espectroscopia de fotoeltrons excitados por raios X (XPS)Na espectroscopia de fotoeltrons uma fonte de radiao eletromagntica usada para ejetar os eltrons da amostra. Dois tipos de fontes convencionais de ftons so usadas: lmpada de descarga de hlio, que produz radiao ultra-violeta (h = 21,2 e 40,8 eV para He I e He II, respectivamente), dando origem espectroscopia de fotoeltrons excitados por ultra-violeta (ultraviolet photoelectron espectroscopy - UPS) [3, 8, 9], e raios X moles (h = 1486,6 e 1253,6 eV para as linhas K de Al e Mg, respectivamente), usados na espectroscopia de fotoeltrons excitados por raios X (X-ray photoelectron spectroscopy - XPS). Para anlise de superfcies, XPS muito mais importante que UPS, pois esta mais especfica aos eltrons de valncia.

A figura 2.a mostra um diagrama dos nveis de energia do processo de fotoemisso [11]. Como os nveis de energia so quantizados, os fotoeltrons possuem uma distribuio de energia cintica que consiste de picos discretos, associados s camadas eletrnicas do tomo fotoionizado. Como os termos referentes funo-trabalho, , podem ser compensados eletronicamente, a energia cintica do fotoeltron dada por: EK = h - EB (1), em que EB a energia de ligao deste eltron em relao ao nvel de vcuo e h a energia do fton incidente. A identificao dos elementos presentes na superfcie feita diretamente pela determinao das energias de ligao dos picos dos fotoeltrons de caroo. A intensidade (rea integrada do pico fotoeltrico) proporcional ao nmero de tomos no volume detectado, permitindo, portanto, obter-se informaes sobre a composio da superfcie. A posio exata de um pico fotoeltrico indica o estado qumico do tomo emissor. As energias de ligao dos nveis de caroo dos tomos so suficientemente afetadas pelo seu ambiente qumico (ou seja, estado de oxidao, stios da rede, estrutura molecular, etc) que provocam um deslocamento de 0,1 a 10 eV nas energias dos fotoeltrons. Estes deslocamentos qumicos devem-se s variaes na blindagem eletrosttica sofridas pelos eltrons de caroo quando os eltrons de valncia do tomo de interesse so atrados ou repelidos.As estruturas de estado final em XPS podem fornecer valiosas informaes sobre a superfcie do material analisado. Alm dos picos fotoeltricos e satlites, o espectro pode ainda conter os eltrons de Auger excitados pelo feixe incidente de raios X.3. Espectroscopia de eltrons de Auger (AES)Certos picos na distribuio de eltrons secundrios foram identificados como sendo causados por uma transio de Auger, sugerindo que estes eltrons poderiam ser usados na anlise de superfcies.Seus maiores mritos so: limite de deteo de aproximadamente 1 % de uma monocamada, velocidade na aquisio de dados (< 5 minutos) e capacidade de detetar todos os elementos, exceto H e He (como XPS).A figura 2(b) mostra a emisso de eltrons de Auger, que um processo de trs nveis envolvendo a ejeo de um eltron de um nvel interno causada por um feixe de partculas incidentes (ftons, eltrons, ons ou tomos; normalmente eltrons so usados). O on formado eventualmente perde parte de sua energia potencial pelo preenchimento do buraco de caroo por um eltron de um nvel mais externo, junto com a emisso de um fton (fluorescncia de raios X) ou a emisso de um terceiro eltron, que deixa o tomo com uma energia cintica caracterstica. Esta energia cintica do chamado eltron de Auger independente da energia da fonte excitadora e pode ser representada por:EAuger = Ex - Ey - Ez - Eef (3)em que EAuger a energia cintica do eltron de Auger, Ex, Ey e Ez so as energias de ligao (em relao ao nvel de Fermi) e Eef representa a energia extra necessria para remover um eltron de um tomo duplamente ionizado, e a relaxao dos eltrons durante a emisso dos dois eltrons.Na anlise de superfcies por AES normalmente no preciso entender detalhadamente a origem das transies de Auger. Como os trs nveis de energia na equao (3) esto bem definidos, AES permite a determinao da composio da superfcie de uma amostra.A intensidade do pico diferencial medida pela altura pico-a-pico, e o mnimo deste pico usado para definir a energia da transio. A intensidade do pico informa sobre a concentrao atmica do elemento na superfcieO perfilamento em profundidade uma das mais importantes aplicaes de AES, principalmente em filmes finos semicondutores.O feixe de eltrons incidentes pode ser focalizado e movimentado sobre uma superfcie, sendo ento possvel fazer um mapeamento composicional usando a emisso de eltrons de Auger. Esta tcnica conhecida como microscopia de eltrons de Auger (Auger electron microscopy - SAM) e til na identificao de segregao em superfcies e contornos de gro, no estudo de processos de corroso e na investigao de fratura.4. InstrumentaoUm equipamento para anlise de superfcies composto por uma cmara de UHV, uma fonte de raios X, um canho de eltrons, um canho de ons, um manipulador de amostra, um espectrmetro, um detector de eltrons e computador para controle.Uma melhor resoluo espacial pode ser alcanada utilizando-se a radiao sncrotron como fonte excitadora, com um progresso crescente tanto na focalizao do feixe incidente de raios X como no imageamento dos fotoeltrons. Exatamente devido a sua caracterstica espectromicroscpica, ou seja, sua capacidade em poder registrar imagens fotoeltricas com resoluo em energia, XPI tem um futuro promissor na caracterizao das superfcies de vrios tipos de materiais.5. Procedimentos de anlise5.1XPSAntes da introduo na cmara de ultra-alto vcuo, cada amostra passa por limpeza com solventes (geralmente acetona ou tetracloreto de carbono) em ultra-som. Um espectro exploratrio (tipicamente de 0 a 1200 eV, quando se usa o anodo de Mg, e de 0 a 1400 eV, para o anodo de Al) feito para inspecionar a presena de impurezas na superfcie.Os deslocamentos de energia de ligao (chamados de deslocamentos qumicos) de uma certa linha fotoeltrica so ento medidos.Uma das grandes vantagens de XPS a facilidade com que resultados quantitativos podem ser obtidos de modo rotineiro. Isto feito pela determinao das reas sob os picos fotoeltricos e aplicando os fatores de sensibilidade determinados previamente.5.2 AES/SAMAs amostras so preparadas e introduzidas na cmara de UHV do mesmo modo que em XPS. Um espectro exploratrio, tipicamente de 0 a 2000 eV (todos os elementos com Z 3 produzem linhas de Auger nesta faixa), feito para verificar-se o estado de limpeza da superfcie. A limpeza in situ feita do mesmo modo que em XPS. A identificao dos picos em um espectro de Auger (normalmente usado o espectro derivado) feita diretamente comparando os picos observados com as transies de Auger tabeladas e os espectros padres colecionados em um handbook . A identificao inicial deve concentrar-se nos picos mais intensos, seguindo-se a identificao dos picos menores associados aos elementos predominantes. Os picos restantes devem-se, provavelmente, aos constituintes em menor concentrao.SAM normalmente feita no modo direto. Duas varreduras so feitas para cada linha, uma ajustada ao pico (P) e outra ao background (B). A imagem da diferena (P - B) mostra a variao da intensidade de Auger atravs da rea analisada, porm a intensidade normalizada (P - B)/B fornece uma melhor representao da variao na concentrao elementar, j que os efeitos topogrficos so, em grande parte, removidos.6. Aplicaes na caracterizao de materiais6.1 CatalisadoresA estrutura e a composio da superfcie so crticas na determinao da reatividade e seletividade de um catalisador, e as tcnicas de anlise de superfcies so importantes para caracterizar um catalisador em termos de sua superfcie ao invs do volume.A tcnica de anlise de superfcies mais til na caracterizao de catalisadores XPS, j que no causa tantos problemas de carregamento quanto AES.6.2 PolmerosFornece valiosas informaes a respeito da composio e da estrutura qumica das superfcies de macromolculas.6.3 CermicasSAM pode ser til para mapear os tamanhos de gro e sua distribuio, bem como para localizar os elementos nas microestruturas cermicas. A estrutura e o tamanho dos filmes intergranulares e poros podem ser estudados por XPS, principalmente com o auxlio de um dispositivo de fratura in situ. O perfilamento de composio, tanto por AES como por XPS, importante no estudo da degradao da superfcie.6.4 MetaisAs tcnicas XPS e AES/SAM podem ser usadas com sucesso na resoluo de problemas relacionados s superfcies de metais.A determinao dos elementos na superfcie feita por SAM e, com uma menor resoluo espacial, por XPI. O mapeamento pode ser particularmente til no estudo de materiais multifsicos em que o comportamento da oxidao ou da segregao das fases podem ser diferentes.6.5 SemicondutoresAmbas AES e XPS so usadas satisfatoriamente na investigao dos modos de crescimento de filmes in situ.

MICROSCOPIA TICA (METALOGRAFIA)

Fornece a microestrutura do material (cermicas e metais gros; polmeros esferulitos)Antes de 1990Atualmente

MetalografiaMicroscopia tica de materiais

MetaisMateriais metais, cermica, polmeros, compsitos, vidros

Banco metalogrficoAnalisador de imagens

Aumento (100x)Insero de escalas ou resoluo

Documentao fotogrficaCaptura de imagens

Arquivo de amostras e estrutura (filme, fotos)Arquivo de imagens em CDs de amostras

Laboratrio de metalografia amplo e espaosoLaboratrio de microscopia tica de materiais compacto e produtivo

Tcnico servio braal e de rotina, sem tpicos de atualizaoTcnico especializado, com conhecimentos em informtica, com necessidade constante de atualizao em tpicos (cursos)

Preparao de amostras convencional, superfcie lisa e espelhadaNo aquecer, no deformar, no arrancar partculas

Metalografia quantitativa trabalhosa e rotinaMicroscopia tica quantitativa rpida, automatizada, software, totalmente confivel, qualquer nvel de preciso

Resultado da metalografia: descrio da estrutura observadaResultado da microscopia [tica de materiais, alem da descrio da estrutura observada, entender a relao estrutura propriedade processamento analise de falha do material

Resultado baseado na comparao com outras estruturas similaresResultado: entendimento da estrutura observada com base em cincia dos materiais

Microscpio ticoMicroscpio eletrnico

PrincipioUtiliza faixa da luz visvel, lentes convencionaisOndas eletromagnticas, lentes virtuais

Aumento50x a 2000x50x a 500000x

TipoLuz refletida ou transmitidaMEV ou MET

PreoMenorMaior

ManutenoBaixssimoElevado

FinalidadeAnlise estruturalAnlise estrutural

Preparao da amostraRequer superfcie extremamente lisa e espelhadaQualquer superfcie (fratura) MEV

Preparao da amostraSimplesGeralmente mais complexa (evaporao, rplica, amostras extremamente finas)

Operao do equipamentoRequer treinamento simplesRequer treinamento mais completo e especializado

VantagensImagens coloridasSuperfcie rugosa, superfcie de fratura, defeitos superficiais, ampla variao no poder de resoluo

Gros apresentam tamanhos diferentes devido ao corte, que no acontece na seco do dimetro mdio de todos simultaneamente, resultando em variao de tamanho. Material para embutimento deve ser escolhido de modo a no haver grandes diferenas na resistncia ao desgaste em relao amostra Ataque qumico importante para revelar-se os gros (ataque ao contorno, regio de maior energia) feito de acordo com as normas para cada material especfico (tempo de ataque e reagente) cuidado para que o material no seja queimado Insero de escala: [(valor observado)/(valor real)] = aumento => aumento real = [d/n.0,01)] (d: distancia medida em mm; n: nmero de divises)]INFORMAES FORNECIDAS PELA TCNICA: a microscopia tica fornece a microestrutra do material. Por ela, possvel observar-se os gros e determinar o seu tamanho mdio, determinao de fases, microconstituintes, etc.FUNCIONAMENTO DO EQUIPAMENTO: a) Parte mecnica:a. Base: placa de apoio do microscpio que assenta a mesa e garante estabilidadeb. Coluna (brao): haste vertical fixada a base que suporta as restantes partes componentes.c. Mesa: plataforma onde so colocadas as amostras.d. Revlver: suporte das lentes objetivas, que serve para facilitar a troca de lentes.e. Tubo (canho): suporte cilndrico da ocularf. Parafuso macromtrico: para grandes deslocamentos da amostra em relao ao feixe de luzg. Parafuso micromtrico: permite movimentos lentos da deslocao da platina para focagens precisasb) Parte tica:a. Objetiva: associao de lentes, situada no revlver, que colocada na extremidade mais prxima do objeto, ampliando a imagem (real, ampliada e invertida)b. Ocular: associao de lentes colocada na extremidade do tuco, mais prxima do olho do observador e que recebe a imagem da objetiva, ampliando-a e tornando-a visvel (imagem ampliada, direita e virtual)c) Sistema de iluminao:a. Fonte de luzb. Diafragma: regula quantidade de luzc. Condensador: sistema de lentes q distribui regularmente no campo visual do microscpio. PREPARO DA AMOSTRA Corte da amostra: geralmente realizado na cut-off, com o cuidado devido para evitar a deformao do corpo de prova e refrigerao para evitar o aquecimento, que modifica a microestrutura Embutimento da amostra: geralmente em baquelite, ou outra resina, tomando o cuidado de escolher material com resistncia ao desgaste compatvel com a da amostra para que durante o lixamento o desgaste seja uniforme (da amostra e da resina). Obs: dimenso final da amostra com o corpo de prova imbutido: geralmente cilindro de 30mm de dimetro por 15mm de altura Lixamento: realizado para que a superfcie do corpo de prova fique perfeitamente plana. Geralmente inicia-se em lixa de granulometria 80 (para superfcies muito irregulares), e prossegue-se at a lixa de granulometria 2400. Polimento: realizado para que a superfcie fique perfeitamente lisa e espelhada. Utiliza-se um feltro, acoplado a uma politriz. O polimento se d pelo uso de suspenso de alumina ou pasta de diamante. Ataque qumico: realizado de acordo com as normas para cada material, que determina o tempo de ataque e o reagente adequado.VANTAGENS: Baixo custo de equipamento e preparo da amostra (em relao a microscopia eletrnica) Fcil operao do microscpio (treinamento simples) Imagens coloridas (mev: imagens em preto e branco)DESVANTAGENS: Preparo da amostra bastante trabalhoso No possvel ser usado para analisar superfcies de fratura Faixa de aumento restrita: de 50x a 2000x

DIFRAO DE RAIO-X

INFORMAES FORNECIDAS PELA TCNICA: a difrao de raio-X fornece a(s) estrutura(s) cristalina (s) presente(s) no material e elementos qumicos presentes. FUNDAMENTOS TERICOS: Raios X so ondas eletromagnticas com uma faixa de freqncia entre 3x1016 e 3x1023 Hz, ou seja , com uma faixa de comprimento de onda entre 10-15 a 10-8 m. O comprimento de onda precisa corresponder a uma energia que permita a difrao. Equaes que podem ser utilizadas: Eltrons interagem fortemente com a materia e devido s grandes sees de choque para eltrons com energia entre 10eV e 1keV, apenas 10 a 50 A do material penetrado. So gerados pelo espalhamento (desacelerao) dos eltrons em alvos metalicos ou ela excitao dos eltrons de caroo dos tomos do alvo. Parmetro inicial de impacto representa a distancia da trajetria inicial de um eltron linha paralela que passa pelo centro do ncleo.

Espectro branco: surge do espalhamento (encurvamento) de eltrons da incidncia de um feixe de eltrons acelerados e de velocidade conhecida bombardeado sobre um disco de material monoelementar. Transio eletrnica: ocorre devido aos orbitais vazios ou semipreenchidos, que possibilita a transies dos eltrons entre nveis de energia. Transies provocam absoro ou emisso de ftons. Ocorrer apenas se for permitida (o que depender dos nveis inicial e final) e se houver vaga no nvel de chegada (Pauli). Na figura, o fton absorvido precisa ter energia igual ou maior variao de energia entre os nveis L e M, e o fton emitido ter energia igual variao de energia entre os nveis N e L. Remoo de eltrons de nveis internos pode ser provocada pelo bombardeio por um feixe de eltrons.

Espectro caracterstico: gerado pelas transies eletrnicas que emitem ftons de raios X. Cada transio gera um fton com determinado comprimento de onda, e cada transio especifica de Cada elemento qumico e portanto o espectro emitido identifica o elemento. Alvos sob bombardeamento de eltrons tornam-se fontes de raios X, e cada comprimento de onda emitido ter certa intensidade. Notao: letra maiscula representa camada para qual o eltron foi, letra grega minscula o orbital do qual saiu e algarismo para distino. Aresta de absoro: comprimento de onda de fton com energia mnima e necessria para arrancar um eltron de alguma camada de elemento qumico. Espectro total: superposio do espectro branco ao espectro caracterstico. Monocromatizao de raios X: filtragem do feixe ou difrao. Fenmenos decorrentes da incidncia: transmisso de parte do feixe incidente (mesmos comprimento e direo), emisso de eltrons (qqr direo), gerao de calor, raios-x espalhados em diferentes direes (= e dif. ) Fluorescncia: maiores comprimentos de onda que RX excitadores (fluorescentes tem ftons menos energticos que excitadores) (=coeficiente de absorao linear- depende da composiao e da densidade, e do comprimento de onda do feixe; x=espessura do material) Filtro de RX: material que absorve RX, parcial ou totalmente. Pode ser empregado para monocromatizao a fim de selecionar um especifico.

Lei de Bragg: (d: espaamento interplanar, : ngulo entre o feixe e o plano => cristais cbicos (obs: n=1 na maioria dos casos) - Condio necessria mas no suficiente para difrao, porque define condio para redes de Bravais com ponto de rede apenas nos vrtices da clula unitria. Regras para difrao em outros sistemas:EstruturaNo ocorreOcorre

CCCh+k+l=impar h+k+l=par

CFCh, k, l mistosTodos pares ou impares

HCh+2k=3n, l impar (n inteiro)Todos outros casos

FUNCIONAMENTO DO EQUIPAMENTO: Tubos de raios X: formado por filamento, alvo, cmara de refrigerao e radiao. Mtodo de Laue: feixe de RX com continuo incide sobre monocristal fixo. O cristal seleciona e difrata os valores discretos de para os quais existem planos com espaamentos d e ngulo , satisfazendo a lei de Bragg. Feixes difratados so dirigidos a um filme, onde uma srie de manchas forma o padro de difrao, que mostra a simetria do cristal e pode ser usado na orientaco de monocristais a serem cortados em certos planos. Mtodo cristal girante: feixe monoenergtico de RX incide sobre um monocristal que gira em torno de um eixo fixo. Ocorre difrao quando teta satisfaz a lei de Bragg Mtodo do p: radiao monocromtica incide sobre uma amostra finamente moda. A distribuio das orientaes aproximadamente continua. Conveniente porque no requer monocristais. RX difratam dos pequenos cristais orientados de forma a satisfazer Bragg.PREPARO DA AMOSTRA: amostras podem ser em p (finamente moda) ou corpos de prova com a superfcie plana (lixa de granulometria 600).VANTAGENS: simplicidade no preparo da amostra, tcnica relativamente barata, facilidade de determinao dos picos (atravs de um ndex).DESVANTAGENS: picos no indexados no so determinados.

ESPECTROSCOPIA DE RX Diferenas do espectrmetro e difratmetro: - Amostra fica fora do circulo goniomtrico no espectrofotmetro, dentro de caixa de proteo. Um feixe de RX incide sobre a amostra e provoca emisso de RX fluorescentes da amostra, ou feixe secundrio. O feixe policromatico (composto por diversos comprimentos de onda emisso de cada elemento qumico) - No centro do gonimetro, existe um cristal analisador com plano cristalogrfico conhecido como face de maior rea, sobre onde incide o feixe de RX florescentes gerado pela amostra, que ser separado angularmente no espao em funo dos comprimentos de onda existentes. - Difratograma: aparecem linhas de difrao associadas a planos cristalogrficos da amostra Espectrograma: linhas de emisso associadas ao dos elementos qumicos da amostra. Luz sncrotron: produz feixes monocromatizados e muito intensos de ftons.

Difractmetro espectrmetroMICROSCOPIA DE FORA ATMICA (AFM)

A microscopia de fora atmica utiliza uma ponta muito fina posicionada na extremidade livre de um cantilever. Essa ponta ir vibrar sobre a superfcie ou mesmo toc-la. Em ambos os casos haver foras de interao entre ponta e amostra gerando informaes topogrficas. Pequenas aliteraes da interao estabelecida entre a ponta e a amostra (corrente ou foras) fornecem informao topogrfica da superfcie. Imagens topogrficas 3D.EquipamentoAumento de imagensAmostras

Olho humano1 vezCristais de neve

MO60 a 120 vezesGlbulos vermelhos do sangue, bactrias, clulas animais e vegetais

MEV20 a 100 000 vezesSuperfcie de rgos animais e vegetais, circuitos impressos, componentes da superfcie de metais

MET1000 a 500 000 vezesVrus, molculas orgnicas grandes, estruturas de clulas

AFM10 milhes de vezesMolculas, tomos de superfcie de metais.

AFM gerou progressos na nanotecnologia. Impacto na cincia: ampla variedade de aplicaes, permitiu avanos na pesquisa de manufatura molecular e atmica. Aplica-se a materiais condutores e no condutores. Anlise de amostras: ambiente, imersas em meio lquido e a vcuo.MicroscpioInteraoInformao

AFMFora intermolecularTopografia 3D; tamanho e forma de objetos; rugosidade; propriedades mecnicas.

LFMFora de fricoDissipao de energia, rea de contato, adeso.

MFMForas magnticasTamanho e forma de estruturas magnticas; fora e polarizao de domnios magnticos.

EFMForas eletrostticasGradientes de campo eltricos e domnios ferro eltricos.

1. Microscopia de fora atmica (AFM):Vantagens: Elevada resoluo espacial; permite a visualizao de tomos e medio direta da altura (imagens 3D). Clculo de rugosidade, tamanho de gro, foras de adeso, domnios magnticos, eltricos. Facilidade na preparao das amostras. Medidas ao ar, em soluo e eletroqumicas.Desvantagens: Medidas demoradas Amostras planas Muito dependente da qualidade da sondaInterao da superfcie com uma ponta aguada montada num cantilever que sensvel a pequenas variaes de foras.Cantilever = sistema massa-mola. Lei de Hooke, F = -k x dA deflexo proporcional variao de fora que depende da constante de mola do cantilever.

1. AFM modo contatoVantagens: Alta velocidade de varredura; Obteno de imagens em escala atmica; Amostras speras com grandes mudanas de topografia vertical podem ser analisadas mais facilmente pelo modo contato.Desvantagens: Foras laterais podem distorcer a imagem; Foras normais interao ponta-superfcie em ar podem ser altas, devido s foras capilares de uma camada fluida adsorvida na superfcie da amostra; A combinao fora lateral e foras normais altas podem resultar em resoluo espacial reduzida e podem danificar a superfcie da amostra (amostras biolgicas, de silcio, polmeros,...) devido ao contato da ponta na amostra.2. Microscopia de fora lateral ou de frico (LFM) LFM utiliza uma ponta igual ou similar a de AFM de contato, medindo a deflexo lateral do cantilever, no modo de contato. Essa deflxo devida ao arrastamento da ponta ao longo da direo de varredura rpida, produzindo uma fora paralela superfcie da amostra oque produz um torque no cantilever.3. AFM modo contato intermitente ou tapping A ponta oscila a uma frequncia elevada e toca na superfcie ao fim de um ciclo de oscilao. Permite obter imagens de materiais mais macios (biolgicos, polmeros, etc.). Informao adicional topogrfica (variaes de fase do cantilever oscilante devido presena de materiais com propriedades distintas). As foras de atrito laterais que surgem entre a ponta e a amostra, distores dos dados ou mesmo o carregamento da ponta, so minimizados.4. AFM modo no contato O cantilever oscilante colocado a 10-100nm da superfcie. A amplitude decresce prximo a superfcie devido a foras atrativas de longo alcance. Interaes de Van der Waals- Magnticas- Eltricas5. Microscopia de fora magntica Localizao dos domnios magnticos do material pela interao de uma ponta magnetizada com a amostra. No MFM a amplitude usada como sinal de referncia. Inicialmente, a ponta aproximada da superfcie e um mapa da topografia da mesma adquirido. A ponta ento levantada de aproximadamente 100nm da superfcie e uma nova varredura realizada. Neste caso as foras magnticas de longo alcance predominam gerando ento o contraste observado. A ponta do MFM recoberta com um material magntico (CoCr) e tem seus domnios orientados permanentemente antes da realizao da medida.6. Microscopia de fora eltrica Mede foras eletrostticas ou gradientes de fora entre uma ponta condutora e uma amostra. No EFM a amplitude usada como sinal de referncia. Inicialmente, a ponta aproximada da superfcie e um mapa da topografia da mesma adquirido. A ponta ento levantada de aproximadamente 100nm da superfcie e uma nova varredura realizada. Neste caso as foras eltricas de longo alcance predominam gerando ento o contraste observado. A ponta do EFM condutora. Aplica-se uma voltagem ou na ponta ou na amostra.Aplicaes de AFM Anlise de defeitos e de microestruturas Estudo de interaes de medicamentos e mecanismos de doenas Biosensores. Mtodo para detectar a interao entre biomolculas Determinao do coeficiente de atrito Fotografar uma molcula individual Manipulao de tomos por microscopia de tunelamento (STM). Nanolitografia. possvel escrever e desenhar escala nanomtrica.

Espectroscopia no Infravermelho

Informaes que ela fornece sobre o material: A Espectroscopia na regio do Infravermelho permite conhecer completamente as freqncias vibracionais fundamentais de uma molcula uma das principais tcnicas para a caracterizao de polmeros Anlise qualitativa ( determinao de teores de comonmeros, determinao de teores de aditivos, e determinao do grau de cura)- aplicada segundo a lei de Beer onde A= abc ,onde A = absorbncia, a=absortividade, b= caminho ptico da amostra, c= concentrao do componente) Se a e b constantes podemos determinar a concentrao de determinada ligao (grupo qumico). Quanto maior b(caminho ptico- maior a absorbncia) Identificao de polmeros Identificao de aditivos Identificao de cargas inorgnicas Verificao de degradao ( PE e PP degradam, gerando carbonila C=O, que apresenta uma alta absortividade, assim no espectro observamos bandas intensas na regio da carbonila que so fceis de determinar, assim podemos quantificar a degradao. Verificao da presena de contaminantes Como os dados so avaliados: consulta de tabelas, avaliao comparativa e consulta a bancos de dados. Interpretando os espectros: Ao analisar um espectro no infravermelho, procede-se da seguinte maneira. Primeiro interpreta-se as bandas na regio entre 4000 e 1500 cm-1, pois neste intervalo absorvem os grupos funcionais mais comuns da qumica orgnica De importncia inicialmente as bandas de maior intensidade, normalmente so as mais significativas estruturalmente. No tente identificar todas as bandas, as de menor intensidade normalmente so overtones(mltiplos de uma dada freqncia) ou mesmo rudos. Note a ausncia de bandas, a ausncia de uma banda forte em uma poro do espectro, um diagnstico to importante como a sua presena.Fundamentos tericos: Espectroscopia o estudo da interao da radiao eletromagntica com a matria, que interage atravs da absoro, emisso e espalhamento de radiao. A espectroscopia vibracional estuda a transio dos movimentos vibracionais definos das molculas, e engloba as tcnicas de absoro no infravermelho (IR) e de espalhamento Raman, que identificam e determinam grupos funcionais e so muito teis no estudo da conformao e estrutura das molculas. Radiao eletromagntica: A propagao de uma radiao eletromagntica no vcuo c=. Uma outra unidade muito utilizada o nmero de onda Trabalhos de Einstein Planck e Bohr indicam que a radiao eletromagntica pode ser considerada como um quanta, com energia dada por E= hv, E= hc/ E= hc. v(barra)h= 6,626x10-34J.sc= 2,9979x108m/s A faixa do infravermelho se estende de 780 nm a 400m, ele se encontra acima do visvel e divido em trs grandes reas : prximo(780nm 2,5 m) mdio(2,5 m-5 m) e afastado (50 m-400 m). Radiao Infravermelha: a radiao infravermelha entre 10000 e 100 cm-1 absorvida e convertida por uma molcula orgnica em energia de vibrao molecular. Esta absoro quantizada pela lei de Hooke F=-fr r= raio entre as molculas e o f a constante da fora

A massa e a fora de ligao entre os tomos, iro definir quanto essa molcula vai absorver de radiao infravermelha e aumentar a vibrao A energia vibracional (Vr) pode ser calculada usando o modelo clssico de um oscilador harmonico Usando a equao anterior, a freqncia vibracional pode ser calculada

Assim, cada grupamento qumico apresenta uma freqncia vibracional caracterstica, pois a massa e a fora de ligao entre os tomos so diferentes. Cada modo vibracional um grupamento qumico. A freqncia vibracional aumenta com o aumento da constante elstica (f) que isso mostra um aumento da fora de ligao. A freqncia vibracional aumenta com a diminuio das massas atmicas (). A diferena de energia entre dois nveis (n para n+1) corresponde a energia a ser absorvida da luz (energia vibracional) O espectro vibracional aparace como bandas de absoro ao invs de linhas e picos, pois uma simples mudana de energia vibracional da molcula acompanhada por um nmero de mudanas de energias rotacionais.

Funcionamento do equipamento:So utilizados dois tipos de equipamentos:1. Espectrofotmetro dispersivo (no muito utilizado por ser mais lento e obsoleto)2. Espectrmetro por transformada de Fourier constitudo de um laser, uma fonte, um interferograma, espelhos pticos a amostra e o detector. No detector o resultado enviado para o computador. Antes de cada anlise deve-se obter o espectro da atmosfera presente (subtrai do espectro obtido da amostra), depois se analisa a amostra.Preparo da amostraPode se utilizar amostras slidas, lquidas ou gasosas. Gases= clulas para gases Liquidos e solues: usa um recipiente com janelas u juntas de neoprene para no vazar afixado por placas e colocado dentro do aparelho Slidos: tritura o material e incorpora a cristais de brometo de potssio fazendo cpsulas ou pastilhas o KBr utilizado pois no aborve infravermelho.-Espectros obtidos em emulso: leos minerias so recomendados, uma ou 2 gotas so misturados em 2 a 5 mg de amostra pulverizada. Forma um filme depositado sobre a placa ou a patilha.-Espectros obtidos utilizando filmes: filmes moldados a partir da solubilizao ou fuso do material.Vantagens: Anlise rpida Alto nmero de informaesDesvantagens: Preparao da amostra Interpretao dos resultados Anlises quantitativas

Microscopia Eletrnica de Transmisso - MET

Informaes que ela fornece sobre o material:- Defeitos cristalinos, tais como discordncias, defeitos de empilhamento, defeitos pontuais.- Orientao dos gros.- Precipitados nanomtricos dispersos em uma matriz de outra fase.- Espessura de contorno de gro e interfaces.- Espaamentos entre falhas de empilhamento e entre discordncias.- Entre outras informaes tambm obtidas por microscpios de menor resoluo, como dimetro de subgro e de gro, etc.Fundamentos tericos: Em microscopia eletrnica de transmisso o interesse est em capturar os eltrons que atravessam a amostra quase sem se desviar da direo do feixe incidente. Estes eltrons so provenientes especialmente de espalhamentos elsticos, isto , sem perda de energia, com os centros espalhadores.A imagem observada a projeo de uma determinada espessura do material, havendo uma diferena com relao ao observado numa superfcie. Ocorre uma projeo das linhas, reas e volumes de interesse, podendo ocorrer superposio.O CONTRASTE nas imagens formadas em MET tem diversas origens, tais como diferena de espessura, diferena de densidade ou de coeficiente de absoro de eltrons (contraste de massa), difrao e campos elsticos de tenso. Nos slidos cristalinos h contraste por difrao, enquanto nos amorfos h contraste de massa. Funcionamento do equipamento:O EQUIPAMENTO consiste de um canho para o feixe de eltrons e um conjunto de lentes eletromagnticas, que controlam o feixe, encerrados em uma coluna evacuada com uma presso cerca de 10-5 mm Hg. Um feixe de eltrons produzido e acelerado no canho eletrnico, sofrendo uma primeira focalizao na sua sada, denominada crossover do canho. A seguir, o feixe passa por duas lentes magnticas, que so ajustadas para iluminar a amostra com um feixe de eltrons, geralmente paralelos e com uma seco de alguns micrometros. Ainda neste trecho existe uma abertura (diafragma) que controla a coerncia, intensidade e paralelismo do feixe.Ento, um conjunto de lentes magnticas objetivas captura o feixe espalhado que atravessou a amostra, em especial na direo direta, e trabalha-o para conseguir a formao de uma imagem ntida e ampliada sob uma tela fosforescente. Muitas vezes o que se deseja enxergar o padro de difrao. Entres estas lentes, outros diafragmas so posicionados para controle de intensidade e contraste.OPES DE IMAGEMDurante a operao do MET pode-se escolher entre:- Campo Claro, quando se deseja preferencialmente analisar a morfologia;- Campo Escuro, quando se deseja preferencialmente analisar a disperso de partculas, pois mostra as partculas que os eltrons puderem difratar. Preparo da amostra:As amostras utilizadas em MET devem ser lminas de espessura entre 500 a 5000, superfcie polida e limpa dos dois lados.No caso dos METAIS e ligas, o preparo consiste em corte de lminas de 0,8 a 1,0 mm de espessura, afinamento por polimento mecnico at 0,1-0,2mm de espessura, e polimento eletroltico final.Para materiais POLIMRICOS e outros materiais orgnicos so obtidas laminas finas por microtomia, na qual uma navalha corta pelculas finas e com espessura controlada.Para materiais CERMICOS, o afinamento final das laminas geralmente feito por desbaste inico.Uma maneira alternativa de se obter amostra de espessura fina solubilizar o material e fazer um filme atravs de evaporao do solvente, a amostra resultante comumente chamada de rplica.Vantagens:- Alta resoluo- Fornece grande numero de informaes sobre o material.Desvantagens:- Alto custo do equipamento.- Deve ser feita manuteno frequente.- O preparo da amostra trabalhoso. - Pouca amostragem: paga-se um alto preo por uma imagem de alta resoluo, onde se v somente uma parte muito pequena da amostra. Em geral, quanto maior a resoluo, menor a amostragem.- A imagem uma mdia atravs da espessura da amostra. Portanto, necessrio tomar cuidado na interpretao da imagem, pois ela bidimensional enquanto a amostra est em trs dimenses.- Danos causados pelo feixe de eltrons. O feixe de eltrons funciona como uma radiao ionizante, danificando a amostra, especialmente se ela for cermica ou polmeros.

Microscopia Eletrnica de Varredura MEV

Informaes que ela fornece sobre o material: - topografia da superfcie- composio- cristalografia Fundamentos tericos: Na microscopia eletrnica a rea ou o microvolume a ser analisado irradiado por um fino feixe de eltrons ao invs da radiao da luz. Como resultado da interao do feixe de eltrons com a superfcie da amostra, uma srie de radiaes so emitidas tais como: eltrons secundrios, eltrons retroespalhados, raios-X caractersticos, eltrons Auger, ftons, etc. Os sinais de maior interesse para a formao da imagem so os eltrons secundrios (SE) e os retroespalhados (BSE). A medida que o feixe de eltrons primrios vai varrendo a amostra estes sinais vo sofrendo modificaes de acordo com as variaes da superfcie. Os eltrons secundrios (SE) fornecem imagem de topografia da superfcie da amostra e so os responsveis pela obteno das imagens de alta resoluo, j os retroespalhados (BSE) fornecem imagem caracterstica de variao de composio: quanto maior o numero atmico do elemento, mais clara sua imagem.Funcionamento do equipamento:O MEV consiste basicamente da coluna otico-eletrnica (canho de eltrons e sistema de demagnificao), da unidade de varredura, da cmara de amostra, do sistema de detectores e do sistema de visualizao da imagem. O canho de eltrons usado para a produo do feixe de eltrons com energia e quantidade suficiente para ser captado pelos detectores. Esse feixe eletrnico ento convergido por vrias lentes eletromagnticas, cuja finalidade produzir um feixe de eltrons focado com um pequeno dimetro numa determinada regio da amostra. A maioria dos microscpios equipado com duas lentes condensadoras, cuja funo demagnificar o feixe eletrnico., e uma lente objetiva cujo principal papel focar a imagem variando a distncia focal do feixe eletrnico ao longo do eixo tico (eixo Z) da coluna. INTERAO ELTRON-AMOSTRA O eltron do feixe eletrnico ao atingir a superfcie da amostra ir interagir com os tomos da amostra. Como conseqncia da presena do potencial atmico e nuclear da amostra este eltron sofrer modificao na sua velocidade inicial. Esta variao da velocidade pode ser somente na direo ou pode ocorrer tanto na direo quanto no mdulo (magnitude). As interaes nas quais ocorre a mudana na trajetria do eltron, sem que ocorra variao na sua energia cintica so ditas interaes elsticas. Aquelas em que h transferncia de energia do eltron primrio (ep) para os tomos da amostra so chamadas de interaes inelsticas. TIPOS DE SINALSo produzidos numerosos sinais como resultado desta interao que podem ser detectados, atravs de detectores apropriados, para fornecer informaes sobre a amostra.Estes sinais incluem emisso secundria de baixa energia, gerao de eltron retroespalhados e catodoluminescncia. Este volume de interao, em suma, determina a resoluo espacial e a profundidade das quais a anlise pode ser realizada.A IMAGEMA imagem observada no MEV o resultado da variao de contraste que ocorre quando um feixe de eltrons primrios varre a superfcie da amostra em anlise ponto a ponto. De maneira geral, as variaes de contraste ponto a ponto ocorrem devido a variao do nmero de eltrons que so emitidos da amostra e que atingem o detector. Preparo da amostra:A amostra deve ser preparada do modo que suas dimenses caibam na cmara de amostra que depende do microscpio utilizado. Em geral ela deve ter at 10 cm na horizontal e no mximo 40 mm na vertical. A superfcie de amostras slidas metlicas deve ser polida, se possvel, para facilitar a observao.Vantagens:- comum ter uma tcnica de microanlise qumica acoplada ao equipamento: EDS.- fornece grande numero de informaes sobre o materialDesvantagens:- alto custo do equipamento- deve-se realizar manuteno frequentemente

DIFERENAS ENTRE MET E MEV- As amostras para serem analisadas no Microscpio Eletrnico de Transmisso necessitam de preparo rigoroso da amostra pois devem ser filmes finos de 3mm de dimetro, polidos nas duas superfcies, enquanto o preparo da amostra para Microscpio Eletrnico de Varredura mais flexvel pois o tamanho e o formato podem ser variados, cuidando apenas de uma superfcie.- A Microscopia Eletrnica de Transmisso utiliza tenses de acelerao maiores que a MEV. Para MET a tenso variar entre 50 e 1000 kV, enquanto no MEV trata-se de 200 V a 30 kV. - O feixe de eltrons produzido paralelo no MET, e convergente no MEV.- A quantidade de eltrons (SPOT) que incidem na amostra maior no MET.- O posicionamento da lente objetiva diferente nos dois microscpios. No MET a lente objetiva se localiza lateralmente coluna para que ela foque a amostra que est fica com a superfcie de anlise na direo vertical. No MEV a superfcie em anlise fica na direo horizontal, e a lente objetiva tambm se localiza horizontalmente na coluna do microscpio.SEMELHANAS ENTRE MET E MEV- Ambas as tcnicas so mais utilizadas em alta tenso, sendo a tenso do MET maior que a do MEV.- Ao introduzir a amostra nos microscpios necessrio ajustar a altura nos dois casos (ajuste da distncia de trabalho).- Ambas tem dois modos de incidir eltrons que so mais utilizados. Para o MET escolhe-se campo claro ou campo escuro, e para o MEV escolhe-se SE ou BSE. importante ressaltar que esses modos so todos diferentes entre si.- Tanto no MET quando no MEV existem aberraes da imagem. O astigmatismo pode ser corrigido nas duas tcnicas.MicroanliseSe refere anlise de uma amostra em escala microscpica e resulta em informaes estruturais, de composio qumica da amostra.No equipamento existe um sistema inteiro de tcnicas analticas que podem explorar os vrios sinais que podem ser gerados dentro da amostra. Especificamente, no caso de microanlise por Raios-X, esta fornece informao sobre a composio elementar da amostra, em termos de quantidade e distribuio. Microanlise eletrnica baseada na medida de raios-X caractersticos emitidos de uma regio microscpica da amostra bombardeada por um feixe de eltrons. As linhas de reaios-X caractersticos soa especificas do numero atmico da amostra e os seus comprimentos de onda (ou sua energia) podem identificar o elemento que est emitindo a radiao. A resoluo espacial depende do tipo de equipamento de varredura, para as voltagens normalmente utilizadas, na faixa de microns.A grande vantagem da utilizao de microsonda eletrnica em comparao analise qumica convencional a possibilidade de analise localizada de pequenas regies, sem necessidade de separao fsica das fazes de interesse.Trs tipos de equipamentos podem ser utilizados para microanalise; microscpio eletrnico de varredura (MEV), microscpio eletrnico de transmisso (MET) ou de transmisso-varredura (METV) e microsonda eletrnica, que um equipamento similar a um MEV, porm com caractersticas de corrente de feixe e estabilidade que so particularmente adequadas para microanalise.

Espectroscopia por Disperso de Energia EDS

Informaes que ela fornece sobre o material: - anlise qumica elementar qualitativa e quantitativaFundamentos tericos: O espectrmetro EDS trabalha sobre o principio de que a energia de um fton E est relacionada com a freqncia da onda eletromagntica , pela relao E=h, onde h a constante de Plank. A equao de Moseley pode ser formulada em termos de energia (E/h) =Z-C e portanto a medida da energia de um foton identifica o elemento considerado.Funcionamento do equipamento:Ftons com energias correspondentes a todo o espectro de raios-X atingem o detector do EDS quase que simultaneamente e o processo de medida deve ser rpido, possibilitando analisar todos os comprimentos de onda tambm de modo simultneo. Os pulsos de voltagens so transferidos a um analisador multicanal, que possui da ordem de 1000 canais, cada um correspondendo a uma faixa de voltagem. Quando um pulso de voltagem atinge o detector, ele alocado ao canal apropriado ao seu valor e o analisador armazena todo o espectro, que pode ser obtido em segundos ou minutos.O DETECTOR consiste de um cristal de silcio dopado com ltio, que polarizado por eletrodos em ambas as superfcies. O espalhamento fotoeletronico no silcio cria pares livres eltron-buracos na estrutura de banda do semicondutor que so separados pela polarizao aplicada atravs do detector, sendo a carga coletada na superfcie dos eletrodos. A coleta de raios-X muito eficiente neste tipo de detector, que pode ser colocado muito prximo a amostra para coletas radiao em grandes ngulos. O detector mantido a nitrognio liquido para que o cristal no se deteriore, e nos detectores convencionais isolado da coluna por uma janela. A janela geralmente feita de berlio com espessura de 8m, suficiente para suportar uma atmosfera de presso, entretanto, esta janela suficientemente espessa para absorver praticamente todo raio-X abaixo de 0,75keV o que impossibilita a anlise de elementos leves (Z