CONTATO & EQUIPE
E-mail da Instalação: sabia@lnls.br
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.
A linha de luz SABIÁ (Soft x-ray ABsorption spectroscopy and ImAging) opera na faixa de raios X moles utilizando um ondulador elíptico do tipo Delta com controle de polarização e monocromador de grades planas. As principais análises possíveis nesta linha são espectroscopia 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 beneficia da faixa de energia dos fótons, que corresponde às bordas de absorção $L_2$ e $L_3$ 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 $M_4$ e $M_5$ das terras raras. As mesmas técnicas de dicroísmo podem ser aplicadas com resolução espacial da ordem de dezenas de nanômetros utilizando o microscópio de fotoemissão de elétrons.
Uma particularidade da linha SABIÁ será a estreita colaboração com o Laboratório de Crescimento de Interfaces e Superfícies (LCIS) que dispõe de um sistema versátil de preparação e pré-caracterização de amostras de filmes finos e heteroestruturas. Essas amostras podem ser transferidas em condições de ultra alto vácuo para análise na linha SABIÁ através de câmaras de vácuo portáteis.
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| Elemento | Tipo | Posição [m] | Descrição |
| FONTE | Dispositivo de Inserção | 0,0 | Ondulador DELTA, 52,5 mm de período, 1,2 m de comprimento. Possibilidade de controle da polarização do feixe de raios X (linear ou circular). |
| FOE | Fenda | 21,5 | Fendas absorvedoras de potência e seleção de tamanho de feixe. |
| M1 | Espelho Toroidal | 27,5 | Absorvedor da carga térmica principal proveniente do anel. Focaliza feixe do ondulador na fenda de saída. |
| PGM | Monocromador | 31,5 | Espelho e grade plana com densidade de linha variável. Dispersa verticalmente o feixe em função da energia dos fótons. |
| ES | Fenda de Saída | 39,5 | Seleciona fótons com energia desejada a partir do feixe dispersado pelo PGM |
| M2 | Espelho Toroidal | 43,8 | Refocaliza o feixe no braço A (bobina supercondura HFM) |
| HFM | Estação Experimental | 55,3 | HFM, bobina supercondura, XAS, XMCD, XMLD com controle de campo magnético e temperatura da amostra. |
| M3 | Espelho Toroidal | 82,5 | Refocaliza o feixe no braço B, microscópio PEEM |
| PEEM | Estação Experimental | 86,7 | Microscópio de fotoemissão de elétrons. Imageamento químico e magnético de superfícies |
| Parâmetro | Valor | Condição |
| Faixa de energia [eV] | 200 – 1600 | |
| Resolução de energia [ΔE/E] | ~5×10-4 | |
| Varredura de Energia | Sim | |
| Tamanho do Feixe [μm2] | 20 x 80 | Magneto |
| Tamanho do Feixe [μm2] | Variável, até 15 x 15 | PEEM |
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.
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 os 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.
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 da técnica 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.