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Cleber.. Guilherme… Igor… Raphael „ Yasmin… TRABALHO DE ELETROMAGNE ISMO ACELERADOR DE PARTÍCULAS São Paulo 2011 FISP – FACULDADES Cleber. Igor.. Raphael… ULO org to view nut*ge TRABALHO DE ELETROMAGNETISMO Trabalho apresentado à disciplina de Eletromagnetismo, do curso de Engenharia Mecatrônica/FlSP, sob orientação da Professora Rosângela Mengai. sao paulo “A unidade é a variedade, 12 5. 5.

C N PEM • • • • • • • • • • • • • • 13 5. 6. LNLS . 14 5. 7. Luz Sincrotron — 15 5. 8. Divisão Cientifica . . 16 6. Conclusão . 17 7. Fonte de Pesquisa 18 INTRODUÇAO Antes de aceleradores começarem a ser empregados, nos anos 50 já eram fabricados válvulas, diodos e transistores, mas sem aceleradores os tamanhos de qualquer circuito eletrônico seriam milhões de vezes maiores que hoje. ? difícil para nós imaginar que até 200 anos atrás não se soubesse nada sobre átomos (Teoria o gen é estudado como formado por grupos de átomos; estudamos a temperatura da Terra e a intensidade de radiação ultravioleta pelas colisões entre moléculas na atmosfera e somos capazes de calcular propriedades de compostos químicos os ais diversos, nas fases gasosa, líquida ou sólida, usando a Mecânica Quântica. Estamos rodeados de materiais artificiais, como plásticos, remédios, ligas metálicas e cerâmicas, desconhecidos por nossos antepassados.

A descoberta e produção de muitos deles só foi possÑ’el usando propriedades atômicas e moleculares. Foram experiências com aceleradores que nos permitiram a compreensão que temos dos átomos e das substâncias que nos rodeiam, fornecendo a base para a Mecânica Quântica no início deste século, por sua vez permitindo a compreensão teórica dos fenômenos químicos. 6 O ACELERADOR DE PARTÍCULAS Um acelerador de partículas é um aparelho que produz feixes de átomos, elétrons, moléculas ou algumas partículas mais exóticas, como antiprótons, pósitrons ou mesons, com velocidades altas.

Para que sejam atingidas estas velocidades, que em alguns casos chegam quase na velocidade da luz, as partículas sofrem a ação de forças eletromagnéticas. O feixe de partículas ocorre quando as trajetórias dessas partículas são razoavelmente paralelas e distam menos de um centímetro umas das outras. Um feixe é caracterizado então AIGF3rl(Fq omposição química de objetos sólidos. A Medicina Nuclear, por exemplo, usa aceleradores para produzir radioisótopos usados em terapias ou em diagnósticos, para produzir raios-X ou para irradiação de tumores com elétrons ultrarrápidos.

O CERN na Europa e o Fermilab na América do Norte têm como subprodutos aplicações tecnológicas em mecânica fina, novos materiais, eletrônica e supercondutividade, sendo isto uma das principais motivações de seus orçamentos anuais de centenas de milhões de dólares. Já os aparelhos eletrônlcos funcionam baseados em componentes – os circuitos integrados ou hips, que podem conter o equivalente a dezenas de milhões de transistores – fabricados por implantação de átomos de velocidade alta, obtida usando aceleradores de íons em cristais de silício.

Alguns destes aparelhos, como microcomputadores ou simples televisões, são eles próprios aceleradores, acelerando elétrons até velocidades de da velocidade da luz. 07 O PELLETRON O Acelerador Pelletron é uma máquina eletrostática tipo Tandem, construída pela NEC (Natlonal Electrostatic Corporation) tendo sido adquirido pela Universidade de São Paulo e instalado no Instituto de Física da USP em 1972. O acelerador também é uma evolução dos aceleradores Van de Graaf.

O nome Pelletron origina-s esso inovador, de volts. A tensão gerada possui potencial positivo. No oitavo andar do laboratório fica a fonte de íons, onde o pesquisador gruda um elétron (partícula subatômica negativa) no átomo, deixando com a carga elétrica negativa. É dada uma pequena energia inicial de 90 quilos-elétrons-volts, mas a maior aceleração acontece quando o íon se sente atraído pelo potencial positivo no centro do acelerador.

Os feixes de íons viajam em tubos de vácuo e recebem a influência de campos magnéticos, erados por eletroímãs em determinados trechos, para que não haja divergência das partículas. É por esse motivo que os feixes são monitorados por equipamentos de medição ao longo de todo o seu percurso. Os íons, quando dentro do terminal do acelerador, recebem uma mudança de carga, arranca-se elétrons passando por uma folha de carbono, chamada de stripper. Agora o potencial positivo vai repeli-lo, ou seja, ele é duplamente acelerado.

O processo, que começou no oitavo andar, termina no térreo. As partículas aceleradas na vertical são usadas nas experiências na posição horizontal. Se o pesquisador quer, por exemplo, conhecer as interações e propriedades dos núcleos de oxigênio e carbono, ele começa no oitavo andar com um feixe de íons oxigênio que chega acelerado no térreo para se chocar contra uma folha fina de carbono. O resultado da collsão é captado por uma série de detectores colocados atrás dessa folha de carbono. projetada e construída por brasileiros.

Esse modelo de organização permitiu aos pesquisadores de universidades e institutos de pesquisa de todo o pais – e do exterior — desenvolver investigações no estado da arte do onhecimento das propriedades físicas, biológicas e químicas de materiais sólidos, líquidos e gasosos. O Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), constituído por quatro Laboratórios Nacionais – de Luz Sincrotron (LNLS), de Biociências (LNBio), de Ciência e Tecnologia do Bioetanol (CTBE) e de Nanotecnologia (LNNano) – é um dos maiores complexos de pesquisas do Hemisférios Sul.

Sua missão é atuar como laboratório nacional, aberto, multiusuário e multidisciplinar e prover as comunidade acadêmica e empresarial com uma complexa e atualizada infraestrutura para tilização de luz sincrotron e de técnicas avançadas nas áreas de nanoclêncla e nanotecnologia. Sua visão é disponibilizar instalações experimentais no estado da arte, fomentar pesquisas diferenciadas, complexas e de excelência, contribuir para o desenvolvimento da C TAI (Ciência, Tecnologia e Sustentabilidade) do País e promover sua inserção internacional.

O LNBio desenvolve pesquisas de excelência nas áreas de biologia molecular, principalmente em genômica e proteômica; o CTBE investiga novas tecnologias para a produção do bioetanol; e o LNNano conta com o maior e mais fecundo parque e microscopia eletrônica do continente. O LNLS é uma instituição d sponsável pela operação Engloba também as áreas de Microscopia Eletrônica, de Microscopia de Tunelamento e Força Atômica, de Micro fabricação e de Síntese Química de Nanoestruturas, para análises de materiais em níveis atômico e molecular e para o desenvolvimento de pesquisa aplicada.

Ele é utilizado anualmente por cerca de 2. 700 pesquisadores de todo o País e da América Latina comprometidos, em média, com mais de 500 estudos que resultam em aproximadamente 250 artigos publicados em revistas cientficas indexadas. Cerca de 20% desses estudos são propostos por estrangeiros. LUZ SI NCOTRON Luz Sincrotron é a radiação emitida por partículas carregadas, como elétrons, com velocidade próxima à da luz (300. 000 km por segundo ou cerca de um bilhão de km por hora), quando têm sua órbita curvada pela ação de um campo magnético.

Sincrotrones são aceleradores de partículas em forma de anel, onde os elétrons circulam em feixes com velocidade relativistica e que, defletidos por ação de dipolos magnéticos, emitem radiação eletromagnética. Essa radiação abrange uma ampla faixa do espectro, do infravermelho os raios X, passando pelo ultravioleta e pela luz visível. A Fonte de Luz Sincrotron do LNLS é formada por um conjunto de três aceleradores: o anel de armazenamento e dois aceleradores auxiliares, o acelerador linear e o sincrotron Injetor (booster).

O estudo dos materiais é feito por meio de técnicas de absorção ou espalhamento: PAGFarl(Fq nanomateriais, farmacologia, materiais magnéticos, superficies, geoffsica, energia e meio ambiente, dentre outras. As técnicas de espalhamento possibilitam a investigação – por meio da análise da direção e intensidade do feixe espalhado – da estrutura atômica os materiais, com aplicação em análise de monocristais, cristais de prote(nas ou macromoléculas, cristais na forma de pó, superfícies e filmes finos. 0 A Luz Sincrotron também permite obter imagens bi e tridimensionais de vários materiais, com altíssima resolução, por meio do uso de técnicas como microtomografia e microscopia de raios X. Essas técnicas trazem importantes informações para investigações em éreas como cosméticos, geologia, cimentos, metalurgia, tecidos animais e vegetais, materiais compósitos, arqueologia e paleontologia, dentre outras. DIVISÃO CIENTíACA DO LNLS

A divisão cientifica do LNLS é responsável pela coordenação das pesquisas desenvolvidas nas linhas de Luz do Anel Sincrotron e é constituída pelos grupos de: • Difração de raios X: Análise da estrutura de monocristais, policristais, filmes e d fração magnética; • Cristalografia e Espectros PAGF8t(Fq romoléculas: Estudos de eletrônica e propriedades magnéticas. 201 1 IMAGENS FEIXE DE PRÓTONS FEIXE DE ELÉTRONS-PRÓSITONS FEIXE DE PARTÍCULAS RESULTANTES (SUAS COMPONENTES) PELLETRON 13 CNPEM – CENTRO NACIONAL DE PESQUISA EM ENERGIA E MATERIAIS 14 PAGFgrl(Fq