Laboratório Nacional
de Luz Síncrotron

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Carnaúba

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Carnaúba (Copernicia prunifera) é uma árvore endêmica do semiárido da Região Nordeste do Brasil. (Foto: Otávio Nogueira)

Carnaúba (Coherent X-rAy NAnoprobe BeAmline) é uma linha de luz com múltiplas técnicas avançadas utilizando a absorção, espalhamento e emissão de raios X e combinando luz coerente com focalização nanométrica. Ela é a linha mais longa do Sirius, com 145 metros de distância entre a fonte de luz e o ambiente de amostra. Este comprimento é necessário para produzir uma alta demagnificação óptica e atingir um tamanho de foco de cerca de 30 nm.

 

A Linha de Luz Carnaúba cobrirá a faixa de energia de 2 a 14 keV, o que permite descer às bordas K dos elementos mais leves, como fósforo e enxofre. Vários tipos de análises de materiais nano-estruturados serão possíveis, permitindo obter imagens 2D e 3D com resolução nanométrica de composição e estrutura utilizando contraste de espectroscopia de absorção, emissão e difração. Essas imagens são obtidas por meio de varreduras com precisão nanométrica da amostra em relação ao feixe de luz síncrotron. Algumas das principais áreas beneficiadas por estas técnicas serão Ciência de materiais (catalisadores, magnetismo, semicondutores); Nanotecnologia (saúde, informação); Ciência ambiental (geociência, matérias em pressões extremas, petrologia); e Ciências da vida (aplicações médicas e biológicas).

 

O projeto óptico desta linha de luz aproveita-se da baixa emitância do Sirius, permitindo que o feixe na amostra seja, ao mesmo tempo, nanométrico e relativamente de baixa divergência, com grande profundidade de foco. Este último é um aspecto importante para a técnica de difração com contraste de fase.

 

Carnaúba está em fase de desenho preliminar. Ela já teve seu Relatório de Desenho Conceitual (Conceitual Design Report – CDR) apresentado e avaliado pela equipe internacional de avaliação das linhas de luz e ajustado de acordo com as recomendações. Todos os seus principais componentes foram especificados e protótipos estão sendo construídos.

LAYOUT


ELEMENTOS ÓTICOS

Elemento Tipo Posição[m] Descrição
SOURCEInsertion DeviceDelta Undulator X-ray Source
M1First Mirror27Focusing
SSASecondary Source54Defining source aperture
M2Second Mirror56Deflection
4CMFour-bounce Monochromator136Monochromatization
KB MvVertical KB Mirror144.64Vertical Focusing
KB MhHorizontal KB Mirror144.88Horizontal Focusing

PARÂMETROS

Parâmetro Valor Obs. | Condição
Faixa de energia (keV)2-14Si(111)
Resolução de energia [$ \Delta$E/E]$ 10^{-4}$ - $ 10^{-5}$
Conteúdo de Harmônicos < $ 10^{-5}$
Varredura de energiaSim
Tamanho do feixe [ $ \mu \rm m$ ] 0,03 x 0,03 (0.12 x 0.12)8 keV (2 keV)
Divergência do feixe (mrad) < 2 (5 x 5)8 keV (2 keV)
Modo de imagem Varredura
Modos de coerência ~1

Técnicas Experimentais

Algumas das técnicas que serão exploradas nesta linha:

 

  • CDI – Imagem com difração de Raios X coerente;
  • Ptychografia de Raios X;
  • Tomografia de varredura com contraste elementar e de difração;
  • Absorção, emissão, espalhamento e difração de Raios X com nanofoco;