CONTATO & EQUIPE
E-mail da Instalação: sabia@lnls.br
Coordenação: Julio C. Cezar
Tel.: +55 19 3512 1292
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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.
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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 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.
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.
| 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 |
| 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 |