English
Linha de Luz Sabiá

A linha de luz SABIÁ (Soft x-ray ABsorption spectroscopy and ImAging) opera na faixa de raios X moles utilizando onduladores com controle de polarização e monocromador de grades planas. As principais análises possíveis nesta linha são especroscopia de absorção de raios X (XAS) e microscopia de fotemissão de elétrons (PEEM). Além disso diversas variações de dicroísmo em absorção de raios X permitirão a investigação de propriedades estruturais e magnéticas com seletividade química. Esse aspecto se beneficiará da faixa de energia dos fótons, que corresponde às bordas L de absorção de metais de transição 3d, como manganês, ferro, cobalto, às bordas K de absorção de elementos leves como carbono, nitrogênio e oxigênio, e às bordas M4 e M5 das terras raras. Utilizando o microscópio de fotoemissão de elétrons, as mesmas técnicas de dicroísmo poderão ser aplicadas com resolução espacial da ordem de dezenas de nanômetros.

Uma particularidade da linha SABIÁ será a estreita colaboração com o Laboratório de Crescimento de Interfaces e Superfícies (LCIS) que dispõe de um sistema muito versátil de preparação e pré-caracterização de amostras de filmes finos e heteroestruturas. Essas amostras poderão ser transferidas em condições de ultra alto vácuo para análise na linha SABIÁ.

CONTATO & EQUIPE

Coordenação: Julio C. Cezar
Tel.: +55 19 3512 1292
E-mail: julio.cezar@lnls.br

Clique aqui  para mais informações sobre a equipe responsável por esta Instalação.

TÉCNICAS EXPERIMENTAIS

Dicroísmo Linear Natural ou Magnético ou Raios X (XLD, XMLD)

Variações na estrutura cristalina dos materiais fazem com que a absorção de raios X seja diferente dependendo da orientação entre o campo elétrico do feixe de raios X e os eixos cristalinos da amostra. Esse efeito é conhecido como dicroísmo linear natural (XLD, X-ray linear dichroism) e é uma poderosa fonte de informação sobre variações na estrutura das interfaces e superfícies de filmes finos e multicamadas. Além disso, a absorção da radiação linearmente polarizada pode variar com a magnetização da amostra. Nesse caso estamos tratando de dicroísmo linear magnético (XLMD, X-ray linear magnetic dichroism) e temos informação magnética com sensibilidade química.

Dicroísmo Circular Magnético de Raios X (XMCD)

Materiais que apresentam um momento magnético não nulo absorvem de forma diferente as duas possíveis helicidades de raios X circularmente polarizados (polarizações circulares à esquerda e direita). Essa diferença é chamada de dicroísmo circular, e quando realizada na borda de absorção dos componentes da amostra permite obter as contribuições magnéticas de cada elemento químico de forma independente. Além disso, em muitos casos é possível determinar os componentes de spin e orbital do magnetismo. O sinal de dicroísmo em geral é máximo no pico da borda e absorção de cada elemento. Mantendo a energia fixa nesse ponto do espectro e variando o campo magnético aplicado, é possível obter curvas de histerese magnética para cada elemento na composição da amostra. Esse aspecto é particularmente importante na caracterização de novos imãs permanentes.

Microscopia de Emissão de Fotoelétrons

A matéria ao interagir com o feixe de raios X emite elétrons. Esse efeito é particularmente importante na região de raios X moles. Utilizando uma coluna similar à de um microscópio eletrônico de transmissão, é possível se obter imagens baseadas nos elétrons emitidos no processo de absorção. Esse é o princípio básico do PEEM (photoemission electron microscopy), que permite obter informações espectroscópicas com resolução espacial de até poucas dezenas de nanômetros. Além disso, os métodos de XMLD e XMCD continuam válidos, e utilizando de forma adequada a polarização do feixe de raios X, é possível obter informação magnética com tal resolução espacial. Essa possibilidade é particularmente interessante no estudo de paredes de domínio magnéticos e sua dinâmica. Além disso, dada a sensibilidade química inerente à absorção de raios X, a técnica é de grande potencial em geociências, estudos ambientais, entre outros, onde é importante localizar as concentrações espaciais dos diversos elementos químicos da amostra.

LAYOUT & ELEMENTOS ÓTICOS

Elemento Tipo Posição (m) Descrição
FONTE Dispositivo de Inserção 0,0 Ondulador Delta com possibilidade de controle da polarização do feixe de raios X (linear ou circular)
M1 Espelho Plano 31,3 Absorvedor da carga térmica principal proveniente do anel
M2 Espelho Plano 28,0 Parte da óptica do Monocromador
G1 (M3) Grade de Difração 31,5 Elemento principal do monocromador. Grade plana com densidade de linha variável
ES Fenda de Saída 39,5 Parte final da monocromatização do feixe
M4 Espelho Toroidal 43,8 Focalização do feixe no braço A (bobina supercondura)
HFM Estação Experimental 55,3 Bobina Supercondutora
M5 Espelho Toroidal 78,5 Focalização do feixe no braço B  (PEEM)
M6 Espelho Toroidal 78,5 Focalização do feixe no braço C  (disponível)
PEEM Estação Experimental 82,8 Microscópio de fotoemissão de elétrons
Braço C Estação Experimental 90,0 Posição disponível para outros experimentos

PARÂMETROS

Parâmetro Valor Condição
Faixa de energia 100 – 2000 eV
Resolução de energia (ΔE/E) ~5×10-4
Varredura de Energia Sim
Tamanho do Feixe 20 x 80 μm2 Magneto
Tamanho do Feixe Variável, até  4 x 12 μm2 PEEM
Tamanho do Feixe ~10 x 30 μm2