Relatório SEM - Grupo 3

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UNIVERSIDADE	
  DE	
  SÃO	
  PAULO	
  -­‐	
  USP	
  
ESCOLA	
  DE	
  ENGENHARIA	
  DE	
  SÃO	
  CARLOS	
  -­‐	
  EESC	
  
DEPARTAMENTO	
  DE	
  ENGENHARIA	
  DE	
  MATERIAIS	
  -­‐	
  SMM	
  
PÓS-­‐GRADUAÇÃO	
  EM	
  CIÊNCIA	
  E	
  ENGENHARIA	
  DE	
  MATERIAIS	
  
	
  
TÉCNICAS	
  EXPERIMENTAIS	
  II	
  
	
  
	
  
MICROSCOPIA	
  ELETRÔNICA	
  DE	
  VARREDURA	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
BRUNA	
  CALLEGARI	
  
MONICA	
  GUIMARÃES	
  
RICARDO	
  HENRIQUE	
  BUZOLIN	
  
RAFAEL	
  PAIOTTI	
  M.	
  GUIMARÃES	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
SÃO	
  CARLOS,	
  22	
  DE	
  SETEMBRO	
  DE	
  2015	
  
	
  
PARTE	
  I:	
  ANÁLISE	
  DE	
  IMAGENS	
  
OBJETIVOS	
  E	
  METAS	
  
	
   A	
   prática	
   foi	
   realizada	
   com	
   o	
   objetivo	
   de	
   possibilitar	
   a	
   observação	
   do	
   procedimento	
   de	
  
análise	
   e	
   obtenção	
   de	
   imagens	
   de	
   uma	
   amostra	
   de	
   polpa	
   de	
   celulose	
   utilizando	
   microscopia	
  
eletrônica	
   de	
   varredura,	
   e	
   a	
   avaliação	
   da	
   influência	
   dos	
   principais	
   parâmetros	
   da	
   análise,	
   como	
  
voltagem	
   de	
   aceleração,	
   distância	
   de	
   trabalho	
   e	
   corrente	
   do	
   feixe	
   na	
   qualidade	
   final	
   e	
   na	
  
interpretação	
  das	
  imagens	
  obtidas.	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
INTRODUÇÃO	
  
Fibras	
  de	
  Celulose	
  
A	
   celulose,	
   importante	
   componente	
   das	
   fibras	
   naturais,	
   é	
   o	
   polímero	
  mais	
   abundante	
   na	
  
Terra,	
  e	
  constitui	
  uma	
  das	
  maiores,	
  mais	
  limpas	
  e	
  renováveis	
  fontes	
  de	
  matéria-­‐prima.	
  Além	
  de	
  ser	
  
renováveis,	
   ela	
   também	
  é	
  biodegradável,	
   biocompatível	
   e	
  possui	
  propriedades	
  antibacterianas.	
  As	
  
fibras	
   naturais	
   de	
   celulose	
   são	
   comumente	
   utilizadas	
   como	
   reforço	
   para	
   compósitos	
   de	
   matriz	
  
polimérica	
  [1].	
  
A	
   celulose	
   é	
   o	
   principal	
   componente	
   de	
   diversas	
   fibras	
   vegetais,	
   tais	
   como	
   algodão,	
   juta,	
  
sisal,	
  cana,	
  entre	
  outras,	
  representando	
  cerca	
  de	
  um	
  terço	
  dos	
  tecidos	
  vegetais.	
  Ela	
  consiste	
  de	
  uma	
  
macromolécula	
   linear	
   composta	
   primariamente	
  por	
   C,	
  H	
   e	
  O,	
   apresentando	
   a	
   fórmula	
   C6H10O5	
   [1]	
  
[2].	
   Suas	
   fibras	
   apresentam	
  dimensões	
   típicas	
   de	
   10	
   a	
   50	
   e	
   de	
   1	
   a	
   3	
  mm	
  de	
   comprimento,	
   e	
   são	
  
constituídas	
  por	
  microfibrilas,	
  as	
  quais	
  possuem	
  dimensões	
  que	
  variam	
  de	
  2	
  a	
  20	
  μm	
  de	
  diâmetro	
  e	
  
de	
  100	
  a	
  40000	
  nm	
  de	
  comprimento,	
  dependendo	
  da	
   fonte	
   [2][3].	
  Estas	
  microfibrilas	
  são	
  envoltas	
  
por	
   hemicelulose	
   e	
   lignina	
   [1][2][3].	
   A	
   Figura	
   1	
   apresenta	
   as	
   estruturas	
   químicas	
   da	
   celulose,	
   da	
  
hemicelulose	
  e	
  da	
  lignina.	
  
	
  
	
  
	
  
a)	
  
b)	
  
	
  
	
  
Figura	
  1.	
  Estruturas	
  químicas	
  da	
  celulose	
  (a),	
  da	
  hemicelulose	
  (b)	
  e	
  da	
  lignina	
  (c)	
  [1].	
  
A	
   hemicelulose	
   é	
   o	
   segundo	
   principal	
   constituinte	
   das	
   fibras	
   naturais,	
   e	
   é	
   composta	
   por	
  
diferentes	
   tipos	
   de	
   sacarídeos	
   cíclicos,	
   tais	
   como	
   xilose,	
   manose	
   e	
   glucose,	
   apresentando	
   uma	
  
estrutura	
   altamente	
   ramificada	
   e	
   aleatória,	
   sendo	
   predominantemente	
   amorfa.	
   A	
   hemicelulose	
  
apresenta	
   peso	
   molecular	
   inferior	
   ao	
   da	
   celulose.	
   Já	
   a	
   lignina	
   consiste	
   em	
   um	
   polímero	
   amorfo	
  
altamente	
   ramificado,	
   formado	
   por	
   unidades	
   de	
   fenilpropano	
   organizadas	
   em	
   uma	
   estrutura	
  
tridimensional,	
   e	
   responsável	
   por	
   proteger	
   a	
   celulose	
   e	
   a	
   hemicelulose	
   do	
   ambiente.	
   As	
   fibras	
  
naturais	
  apresentam	
  quantidades	
  variáveis	
  de	
  celulose,	
  hemicelulose	
  e	
  lignina	
  [3].	
  
A	
  parede	
  da	
  fibra	
  é	
  composta	
  por	
  camadas	
  bem	
  definidas,	
  que	
  incluem	
  a	
  parede	
  primária	
  e	
  
três	
   camadas	
   secundárias	
   (S1,	
   S2	
   e	
   S3).	
   Cada	
   uma	
   destas	
   camadas	
   se	
   caracteriza	
   por	
   um	
   arranjo	
  
específico	
  das	
  microfibrilas	
   [3].	
  A	
  Figura	
  2	
  mostra	
  detalhes	
  das	
   camadas	
  de	
  uma	
   fibra	
  de	
   celulose	
  
proveniente	
  de	
  polpa	
  de	
  madeira,	
  onde	
  é	
  possível	
  ver	
  as	
  microfibrilas.	
  
	
  
	
  
Figura	
   2.	
   a)	
   Detalhe	
   das	
   microfibrilas	
   na	
   superfície	
   da	
   fibra;	
   b)	
   seção	
   transversal	
   mostrando	
   as	
  
camadas	
  S1,	
  S2	
  e	
  S3;	
  c)	
  seção	
  transversal	
  de	
  uma	
  fratura	
  mostrando	
  as	
  microfibrilas	
  na	
  camada	
  S2	
  
[3].	
  
c)	
  
	
  
Em	
   termos	
   de	
   constituição	
   da	
   célula	
   vegetal,	
   a	
   celulose,	
   envolta	
   por	
   uma	
   matriz	
   de	
  
hemicelulose	
  e	
   lignina,	
  compõe	
  as	
  quatro	
  camadas	
  que	
  formam	
  a	
  parede	
  celular	
   [1][2].	
  A	
  Figura	
  3	
  
mostra	
  a	
  esquema	
  da	
  participação	
  da	
  celulose	
  na	
  formação	
  da	
  célula	
  vegetal.	
  
	
  
Figura	
  3.	
  Representação	
  esquemática	
  indicando	
  a	
  constituição	
  das	
  paredes	
  das	
  células	
  vegetais	
  pela	
  
celulose	
  [4].	
  
A	
   celulose	
   possui	
   potencial	
   para	
   aplicação	
   como	
   fonte	
   de	
   matéria-­‐prima	
   para	
   indústrias	
  
bioquímicas	
   e	
   bioenergéticas	
   e	
   como	
   reforço	
   em	
   compósitos	
   biodegradáveis	
   [3].	
   Sendo	
   assim,	
  
tornou-­‐se	
   alvo	
   do	
   interesse	
   de	
   pesquisadores,	
   principalmente	
   no	
   que	
   diz	
   respeito	
   à	
   extração	
   de	
  
celulose	
  a	
  partir	
  de	
  fibras	
  naturais.	
  Dentre	
  as	
  diversas	
  classes	
  de	
  materiais	
  compósitos,	
  os	
  polímeros	
  
reforçados	
  com	
  fibras	
  naturais	
  vêm	
  ganhando	
  espaço	
  devido	
  ao	
  seu	
  processamento	
  relativamente	
  
simples	
   e	
   às	
   vantagens	
   ambientais.	
   Polímeros	
   biorrenováveis,	
   tais	
   como	
   as	
   fibras	
   de	
   celulose	
  
naturais,	
  têm	
  sido	
  estudados,	
  tanto	
  em	
  sua	
  forma	
  natural	
  como	
  modificados,	
  para	
  uma	
  ampla	
  gama	
  
de	
   aplicações.	
   As	
   fibras	
   naturais	
   apresentam	
   algumas	
   propriedades	
   mecânicas	
   inferiores	
   às	
   das	
  
fibras	
  sintéticas	
  e,	
  também,	
  outras	
  desvantagens,	
  tais	
  como	
  sua	
  natureza	
  hidrofílica,	
  a	
  absorção	
  de	
  
água,	
   e	
   a	
   baixa	
   estabilidade	
   térmica.	
   No	
   entanto,	
   o	
   fato	
   de	
   que	
   estes	
   problemas	
   podem	
   ser	
  
contornados,	
   em	
   sua	
  maioria,	
   através	
  de	
   tratamentos	
   superficiais,	
   e	
   as	
  diversas	
   vantagens	
  que	
  as	
  
fibras	
   naturais	
   apresentam	
   em	
   relação	
   às	
   sintéticas,	
   como	
  menor	
   densidade,	
   preço	
  mais	
   baixo	
   e	
  
caráter	
  renovável	
  e	
  biodegradável,	
  superam	
  as	
  desvantagens.	
  Além	
  disso,	
  elas	
  apresentam	
  valores	
  
consideráveis	
  de	
  módulo	
  específico,	
  o	
  que	
  as	
  torna	
  preferíveis	
  principalmente	
  no	
  setor	
  automotivo,	
  
onde	
  rigidez	
  e	
  peso	
  são	
  fatores	
  de	
  grande	
  importância	
  [1][2][5].	
  
	
  
Durante	
  a	
  produção	
  das	
  fibras,	
  diversos	
  fatores	
  afetam	
  suaqualidade	
  final,	
  desde	
  o	
  cultivo	
  
da	
   planta,	
   passando	
   pela	
   colheita	
   e	
   pela	
   extração	
   das	
   fibras,	
   até	
   a	
   etapa	
   de	
   fornecimento	
   das	
  
mesmas	
  [1].	
  A	
  Tabela	
  1	
  traz	
  uma	
  relação	
  destes	
  fatores.	
  O	
  processo	
  de	
  extração	
  geralmente	
  envolve	
  
tratamento	
  das	
  fibras	
  para	
  separar	
  a	
  lignina	
  e	
  a	
  hemicelulose.	
  Para	
  isto,	
  são	
  aplicados	
  tratamentos	
  
químicos	
   às	
   fibras,	
   seguidos	
   por	
   processos	
   mecânicos.	
   O	
   tratamento	
   alcalino,	
   um	
   dos	
   principais	
  
métodos	
   industriais	
   utilizados	
   para	
   remoção	
   da	
   lignina,	
   consiste	
   na	
   dissolução	
   da	
   lignina	
   em	
  uma	
  
solução	
   de	
   hidróxido	
   de	
   sódio	
   (NaOH).	
   Tratamentos	
   utilizando	
   enzimas	
   também	
   podem	
   ser	
  
aplicados	
   para	
   facilitar	
   a	
   desintegração	
   das	
   fibras.	
   Outro	
   tratamento	
   bastante	
   utilizado	
   é	
   o	
  
tratamento	
   de	
   oxidação,	
   que	
   serve	
   para	
   modificar	
   a	
   superfície	
   das	
   fibras	
   de	
   celulose,	
   gerando	
  
repulsão	
   entre	
   elas	
   e	
   facilitando	
   sua	
   separação.	
   Além	
   disso,	
   as	
   fibras	
   podem	
   ser	
   submetidas	
   a	
  
tratamentos	
  de	
  hidrólise,	
  que	
  removem	
  as	
  partes	
  amorfas,	
  dando	
  origem	
  a	
  nanocristais	
  de	
  celulose	
  
chamados	
   whiskers.	
   Após	
   os	
   tratamentos	
   químicos,	
   as	
   fibras	
   são	
   processadas	
   mecanicamente,	
  
utilizando-­‐se	
  discos	
  ou	
  rolos,	
  de	
  modo	
  a	
  separá-­‐las.	
  Os	
  processos	
  de	
  extração	
  podem	
  ser	
  realizados	
  
de	
   diferentes	
   maneiras,	
   cada	
   qual	
   com	
   suas	
   vantagens	
   e	
   desvantagens	
   no	
   que	
   diz	
   respeito	
   à	
  
quantidade	
  e	
  à	
  qualidade	
  (composição	
  e	
  propriedades	
  finais)	
  da	
  celulose	
  [1][5][6].	
  
Tabela	
  1.	
  Fatores	
  que	
  afetam	
  a	
  qualidade	
  da	
  fibra	
  em	
  vários	
  estágios	
  de	
  sua	
  produção	
  [1].	
  
Estágio	
   Fatores	
  
Crescimento	
  
da	
  planta	
   Espécie,	
  cultivo,	
  localização	
  da	
  plantação,	
  clima	
  local,	
  localização	
  da	
  fibra	
  na	
  planta	
  
Colheita	
   Maturação	
  da	
  planta,	
  que,	
  por	
  sua	
  vez,	
  afeta	
  a	
  espessura	
  da	
  parede	
  celular,	
  o	
  refinamento	
  das	
  fibras	
  e	
  a	
  aderência	
  entre	
  as	
  fibras	
  e	
  a	
  estrutura	
  da	
  matriz	
  
Extração	
  da	
  
fibra	
   Processos	
  de	
  decapagem	
  e	
  maceração	
  das	
  fibras	
  
Fornecimento	
   Condições	
  de	
  transporte,	
  de	
  armazenamento	
  e	
  idade	
  da	
  fibra	
  
	
  
	
   As	
  técnicas	
  mais	
  comuns	
  para	
  análise	
  das	
  fibras,	
  em	
  especial	
  de	
  sua	
  morfologia	
  e	
  superfície,	
  
são:	
   microscopia	
   eletrônica	
   de	
   transmissão,	
   microscopia	
   eletrônica	
   de	
   varredura,	
   microscopia	
   de	
  
força	
   atômica,	
   e	
   espalhamento	
   de	
   raios-­‐x	
   de	
   alto	
   ângulo	
   [5][7].	
   As	
   Figuras	
   4	
   e	
   5	
   apresentam	
  
microscopias	
  eletrônicas	
  de	
  varredura	
   feitas	
  para	
  análise	
  do	
  efeito	
  do	
   tratamento	
  de	
  hidrólise	
  em	
  
fibras	
  de	
  algodão.	
  
	
   	
  
	
  
	
  
Figura	
  4.	
  Imagens	
  de	
  MEV	
  de	
  fibras	
  de	
  algodão	
  sem	
  tratamento	
  [7].	
  
	
  
	
   	
  
	
  
Figura	
  5.	
  Imagens	
  de	
  MEV	
  de	
  fibras	
  de	
  algodão	
  após	
  hidrólise	
  de	
  11,8%	
  da	
  celulose	
  [7].	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
MEV:	
  características	
  gerais	
  e	
  formação	
  de	
  imagens	
  	
  
De	
  acordo	
  com	
  Goldstein	
  et	
  al.	
  [8],	
  a	
  microscopia	
  eletrônica	
  de	
  varredura	
  (ou	
  MEV)	
  permite	
  
a	
   observação	
   e	
   caracterização	
   de	
  materiais	
   homo	
   ou	
   heterogêneos,	
   orgânicos	
   ou	
   inorgânicos	
   em	
  
escala	
  nano	
  e	
  micrométrica,	
  além	
  de	
  da	
  obtenção	
  de	
  imagens	
  de	
  caráter	
  tridimensional	
  da	
  superfície	
  
de	
  uma	
  variedade	
  de	
  materiais.	
  
A	
  versatilidade	
  desse	
  tipo	
  de	
  microscopia	
  a	
  transformou	
  numa	
  das	
  principais	
  opções	
  quando	
  
há	
  necessidade	
  de	
  análise	
  topográfica	
  ou	
  de	
  caracterização	
  com	
  respeito	
  a	
  composição	
  qualitativa.	
  
Adiante	
  um	
  esquema	
  representativo	
  da	
  coluna	
  do	
  microscópio	
  onde	
  o	
   feixe	
  de	
  elétrons	
  é	
  gerado,	
  
acelerado	
  e	
  colimado	
  em	
  direção	
  a	
  amostra.	
  Os	
  principais	
  componentes	
  do	
  MEV	
  são	
  os	
  sistemas	
  de	
  
lente,	
   o	
   canhão	
   de	
   elétrons,	
   sistema	
   de	
   detecção	
   e	
   armazenamento	
   de	
   imagens,	
   eletrônica	
  
associada	
  e	
  detectores	
  de	
  tipos	
  específicos	
  de	
  sinais.	
  
	
  
Figura	
   6.	
   Esquema	
   da	
   coluna	
   de	
   um	
  microscópio	
   eletrônico	
   de	
   varredura	
   exibindo	
   seus	
   principais	
  
constituintes	
  [9].	
  
Com	
  relação	
  ao	
  esquema	
  de	
  operação,	
  a	
  primeira	
  etapa	
  se	
  dá	
  pela	
  geração	
  de	
  elétrons	
  no	
  
canhão	
   (ou	
   electron	
   gun)	
   em	
   razão	
   do	
   efeito	
   termoiônico.	
   Aqui,	
   materiais	
   como	
   tungstênio,	
  
hexaboreto	
  de	
   lantânio	
   (LaB6)	
  ou	
   tungstênio	
   recoberto	
   com	
  óxido	
  de	
   zircônio	
   (field	
  emission	
  gun)	
  
são	
   os	
  mais	
   comuns	
   e	
   funcionam	
   como	
   cátodo	
   emissor	
   de	
   elétrons.	
   Após	
   geração	
   e	
   emissão	
   tais	
  
partículas	
  serão	
  aceleradas	
  através	
  da	
  coluna	
  numa	
  diferença	
  de	
  potencial	
  na	
  faixa	
  de	
  0.2	
  a	
  40	
  KeV,	
  
dependendo	
  da	
  intenção	
  da	
  análise	
  e	
  do	
  material-­‐alvo.	
  	
  
O	
   conjunto	
   geração	
   contínua/aceleração	
   forma	
   um	
   feixe	
   (electron	
   beam)	
   que	
   é	
   colimado	
  
pelas	
   lentes	
   condensadoras	
   a	
   fim	
   de	
   ajustar	
   o	
   spot	
   size	
   ou	
   diâmetro	
   do	
   feixe	
   incidente.	
   Esse	
  
diâmetro	
  pode	
  variar,	
  mas	
  comumente	
  está	
  na	
  faixa	
  de	
  0.4	
  a	
  10	
  nm	
  [8][10],	
  contendo	
  um	
  número	
  
suficiente	
  de	
  elétrons	
  para	
  a	
  geração	
  de	
   informação.	
  Por	
   fim,	
  as	
  bobinas	
  defletoras	
   (ou	
  deflection	
  
coils)	
   promovem	
   a	
   deflexão	
   do	
   feixe	
   nos	
   eixos	
   x	
   e	
   y	
   permitindo	
   a	
   varredura	
   de	
   uma	
   área	
  
determinada	
   através	
   da	
   superfície	
   visando	
   a	
   obtenção	
   de	
   imagens;	
   quando	
   se	
   objetiva	
   a	
   análise	
  
	
  
pontual	
  o	
  feixe	
  é	
  mantido	
  estático	
  sob	
  o	
   local	
  a	
  ser	
  examinado	
  [8].	
   Independente,	
  há	
   interação	
  do	
  
feixe	
   com	
   a	
   amostra	
   e	
   o	
   sinal	
   gerado	
   é	
   posteriormente	
   captado	
   e	
   transformado	
   em	
   imagem	
   ou	
  
dados.	
  
Tais	
  sinais	
  provenientes	
  da	
  interação	
  dos	
  elétrons	
  com	
  o	
  material	
  levam	
  ao	
  conhecimento	
  de	
  
características	
  específicas	
  do	
  último.	
  Eles	
  variam	
  em	
  função	
  do	
  volume	
  de	
  interação,	
  que	
  por	
  sua	
  vez	
  
depende	
  da	
  energia	
  do	
  feixe	
  incidente	
  e	
  do	
  número	
  atômico	
  da	
  amostra.	
  	
  
	
  
Figura	
  7.	
  Imagem	
  ilustrativa	
  do	
  volume	
  de	
  interação	
  do	
  feixe	
  com	
  o	
  material	
  [11].	
  
Essa	
   interação	
   feixe-­‐amostra	
   será	
   de	
   dois	
   tipos:	
   elástica	
   ou	
   inelástica.	
   No	
   primeiro	
   caso	
   o	
   feixe	
   é	
  
defletido	
  sem	
  quehaja	
  perda	
  de	
  energia	
  cinética	
  dos	
  elétrons	
  constituintes,	
  configurando	
  assim	
  um	
  
espalhamento	
   elástico.	
   	
   Tal	
   espalhamento,	
   quando	
   atinge	
   um	
   fluxo	
   constante,	
   é	
   responsável	
   pela	
  
formação	
  de	
  um	
   feixe	
   advindo	
  da	
   amostra;	
   como	
  esse	
   novo	
   feixe	
   é	
   espalhado	
   lateralmente	
   ele	
   é	
  
classificado	
   como	
   retroespalhado,	
   consequentemente,	
   esse	
   ele	
   é	
   denominado	
   feixe	
   de	
   elétrons	
  
retroespalhados	
   (ou	
   backscattered	
   electrons,	
   BSE).	
   A	
   intensidade	
   desse	
   é	
   intimamente	
   ligada	
   ao	
  
número	
   atômico,	
   pois	
   com	
   o	
   aumento	
   do	
   último	
   a	
   carga	
   no	
   núcleo	
   também	
   aumenta,	
   portanto,	
  
aumentando	
  a	
  influência	
  do	
  centro	
  de	
  espalhamento	
  elástico.	
  Por	
  outro	
  lado,	
  o	
  aumento	
  da	
  energia	
  
de	
  incidência	
  faz	
  com	
  que	
  essa	
  mesma	
  intensidade	
  diminua	
  em	
  razão	
  de	
  uma	
  maior	
  interação	
  com	
  o	
  
material.	
  	
  
Os	
  elétrons	
  retroespalhados	
  constituem	
  uma	
   importante	
  fonte	
  em	
  termos	
  de	
  formação	
  de	
  
imagem	
  no	
  MEV.	
  Quando	
  dois	
  ou	
  mais	
  elementos	
  de	
  diferentes	
  números	
  atômicos	
  constituem	
  uma	
  
mesma	
   amostra,	
   o	
   contraste	
   entre	
   eles	
   devido	
   a	
   diferença	
   da	
   intensidade	
   do	
   espalhamento	
   é	
  
evidente,	
  assim,	
  pode	
  se	
  determinando-­‐se	
  áreas	
  com	
  diferentes	
  composições.	
  Ainda	
  com	
  relação	
  ao	
  
BSE,	
  o	
  feixe	
  pode	
  sofrer	
  difração	
  dando	
  origem	
  a	
  difração	
  de	
  elétrons	
  retroespalhados	
  (ou	
  electron	
  
backscattered	
  diffraction,	
  EBSD),	
  uma	
   importante	
  maneira	
  de	
  se	
  obter	
   informações	
  cristalográficas	
  
do	
  material	
  [8].	
  	
  
	
  
A	
   interação	
   inelástica	
   pode	
   acontecer	
   simultaneamente	
   a	
   elástica,	
   porém,	
   de	
   maneira	
  
gradual	
  a	
  medida	
  que	
  a	
  energia	
  do	
   feixe	
  aumenta.	
  Dessa	
  maneira	
  os	
  elétrons	
  espalhados	
  perdem	
  
energia	
   em	
   detrimento	
   da	
   interação	
   produzindo	
   feixes	
   de	
   baixa	
   energia	
   (<	
   50	
   eV)	
   e	
   ângulo	
   de	
  
espalhamento	
   rasante	
   (poucos	
   nanometros	
   acima	
   da	
   superfície)	
   [8].	
   O	
   resultado	
   vem	
   de	
   duas	
  
maneiras:	
  elétrons	
   secundários	
   (secondary	
  electrons	
  ou	
  SE),	
   responsáveis	
  pelos	
   sinais	
  das	
   imagens	
  
topográficas	
  no	
  MEV,	
  e	
  os	
  raios-­‐x	
  característicos,	
  a	
  fonte	
  analitica.	
  	
  
Assim,	
   a	
   combinação	
   entre	
   espalhamento	
   elástico	
   e	
   inelástico	
   distribuído	
   em	
   um	
   espaço	
  
tridimensional	
  abaixo	
  da	
  superfície	
  da	
  amostra	
  e	
  que	
  alcança	
  alguns	
  poucos	
  micrometros	
  constitui	
  o	
  
volume	
  de	
   interação,	
  Fig.	
  7	
   [8].	
  O	
  conhecimento	
  do	
  material	
  é	
  de	
  prima	
   importância	
  para	
  análise,	
  
pois	
  assim	
  pode	
  se	
  determinar	
  a	
  energia	
  do	
  feixe	
  e,	
  consequentemente,	
  o	
  tamanho	
  do	
  volume	
  de	
  
interação	
   que	
   pode	
   funcionar	
   como	
   um	
   fator	
   limitante	
   de	
   performance	
   analítica	
   quando	
  
excessivo[8].	
   A	
   título	
   de	
   ilustração,	
   o	
   tamanho	
   desse	
   volume	
   pode	
   ser	
   simulado	
   com	
   base	
   no	
  
Método	
   de	
  Monte	
   Carlo;	
   softwares	
   como	
  o	
   Cassino	
   [12]	
   são	
   encontrados	
   na	
  web	
   e	
   permitem	
   ao	
  
usuário	
   regular	
   parâmetros	
   importantes	
   da	
   análise	
   com	
   base	
   em	
   características	
   do	
   material	
  
evitando,	
  assim,	
  conclusões	
  errôneas.	
  
	
   Por	
   fim,	
  pode-­‐se	
   concluir	
   que	
  os	
  elétrons	
   secundários	
   (SE)	
   e	
   retroespalhados	
   (BSE)	
   são	
  de	
  
particular	
   interesse	
   no	
   que	
   tange	
   a	
   formação	
   devido	
   ao	
   fato	
   de	
   ter	
   suas	
   variações	
   intimamente	
  
ligadas	
   a	
   diferenças	
   no	
   relevo	
   superfícial;	
   enquanto	
   o	
   primeiro	
   se	
   faz	
   importante	
   no	
   quesito	
  
resolução,	
  o	
  contraste	
  entre	
  ambos	
  assim	
  como	
  a	
  grande	
  profundidade	
  de	
  campo	
  torna	
  a	
  aparência	
  
da	
  imagem	
  em	
  3D	
  possível	
  [8].	
  
Parâmetros	
  utilizados	
  na	
  aquisição	
  de	
  imagens	
  
	
   Adiante	
  serão	
  abordados	
  alguns	
  dos	
  parâmetros	
  mais	
  importantes	
  a	
  serem	
  setados	
  durante	
  
a	
  aquisição	
  das	
  imagens,	
  os	
  quais	
  podem	
  ser	
  encontrados	
  na	
  parte	
  inferior	
  de	
  toda	
  a	
  imagem	
  obtida	
  
em	
  MEV.	
  	
  
Em	
  primeiro	
  plano	
  pode-­‐se	
  colocar	
  o	
  modo	
  de	
  coleta	
  de	
  imagem,	
  ou	
  Imaging	
  mode,	
  onde	
  se	
  
determina	
   o	
   tipo	
   de	
   sinal	
   que	
   será	
   coletado	
   para	
   a	
   formação	
   de	
   imagem.	
   Como	
   já	
   explicitado	
  
anteriormente,	
  cada	
  tipo	
  de	
  sinal	
  produz	
  uma	
   informação	
  e	
  elas	
  são	
  complementares.	
  Portanto,	
  é	
  
de	
  suma	
   importância	
  especificar	
  qual	
  o	
   tipo	
  sinal	
  está	
   sendo	
  usando	
  na	
  coleta	
  para	
  que	
  haja	
  uma	
  
interpretação	
  correta	
  da	
  imagem.	
  	
  
Dentre	
   os	
   tipos,	
   pode-­‐se	
   nomear	
   dois:	
   imagens	
   geradas	
   por	
   elétrons	
   secundários	
   e	
  
retroespalhados.	
  No	
  primeiro	
  caso,	
  o	
  detector	
  é	
  carregado	
  positivamente	
  com	
  a	
  finalidade	
  de	
  atrair	
  
os	
  portadores	
  de	
  carga,	
  assim,	
  possibilitando	
  que	
  eles	
  viagem	
  de	
  modo	
  não	
   linear	
  até	
  a	
  detecção.	
  
Isso	
   torna	
   possível	
   a	
   observação	
   de	
   orifícios,	
   fendas	
   e	
   arestas	
   quando	
   as	
   partículas	
   são	
   atraídas	
  
dessa	
   região,	
   fazendo	
   com	
   que	
   a	
   imagem	
   pareça	
   iluminada.	
   A	
   intensidade	
   do	
   sinal,	
   e	
   em	
  
consequência	
   o	
   brilho	
   da	
   imagem	
   produzido,	
   dependem	
   do	
   ângulo	
   entre	
   amostra	
   e	
   detector,	
  
portanto,	
  são	
  de	
  natureza	
  topográfica.	
  Com	
  relação	
  a	
  condução	
  de	
  cargas,	
  os	
  elétrons	
  secundários	
  
são	
  facilmente	
  defletidos	
  por	
  regiões	
  que	
  apresentam	
  gradientes	
  (tanto	
  positivos	
  como	
  negativos);	
  a	
  
não	
   condução	
   leva	
   a	
   distorção	
   da	
   imagem	
   e	
   o	
   acúmulo	
   aparece	
   como	
   regiões	
   mais	
   brilhantes,	
  
normalmente	
  rodeados	
  por	
  halos	
  escuros	
  [13].	
  
	
  
No	
  modo	
   restroespalhado,	
  os	
  elétrons	
  de	
  alta	
  energia	
   viajam	
  em	
   linha	
   reta	
  devido	
  ao	
   seu	
  
espalhamento	
  em	
  altos	
  ângulos,	
  portanto,	
  o	
  detector	
  é	
  colocado	
  logo	
  acima	
  da	
  amostra.	
  A	
  imagem	
  
resultante	
  possui	
  um	
  menor	
  caráter	
  topográfico,	
  porém,	
  quanto	
  maior	
  o	
  número	
  atômico	
  médio	
  da	
  
área	
  em	
  análise	
  maior	
  a	
  probabilidade	
  da	
  geração	
  de	
  elétrons	
  retroespalhados.	
  Como	
  resultado	
  as	
  
imagens	
  dessa	
  natureza	
  apresentam	
  contraste	
  em	
  função	
  do	
  número	
  atômico,	
  como	
  explicitado	
  na	
  
seção	
   anterior,	
   com	
   áreas	
   mais	
   claras	
   para	
   regiões	
   de	
   maior	
   número	
   atômico.	
   Além	
   disso,	
   com	
  
relação	
   ao	
   gradiente	
  de	
   cargas,	
   tal	
   sinal	
   é	
  menos	
   susceptível	
   e	
  mais	
   apropriado	
  para	
   a	
   análise	
   de	
  
superfícies	
  isolantes[13].	
  Adiante	
  pode-­‐se	
  ter	
  uma	
  idéia	
  da	
  influência	
  do	
  tipo	
  de	
  sinal	
  na	
  obtenção	
  
da	
  imagem.	
  
	
  
Figura	
  8.	
  Imagens	
  obtidas	
  por	
  elétron	
  secundário	
  e	
  retroespalhados,	
  respectivamente,	
  da	
  superfície	
  
de	
  uma	
  amostra	
  de	
  borracha	
  com	
  preenchimento	
  [13].	
  
É	
   muito	
   comum	
   combinar	
   os	
   sinais	
   de	
   diferentes	
   detectores	
   em	
   uma	
   única	
   imagem,	
   por	
  
exemplo	
  quando	
  a	
   topografia	
   superficial	
   e	
   sua	
   composição	
   são	
  de	
   igual	
   importância,	
  podendo	
   ser	
  
feito	
   pelo	
   simples	
   ajuste	
   de	
   sinal	
   para	
   a	
   optimização	
   do	
   combinado.	
   Ademais	
   e	
   como	
   título	
   de	
  
ilustração,	
  pode-­‐se	
  citar	
  o	
  modo	
  de	
  aquisição	
  com	
  variação	
  de	
  pressão	
  dentro	
  da	
  coluna	
  do	
  feixe	
  e	
  o	
  
obtido	
  por	
  raios-­‐x,	
  porém,	
  ambos	
  fogem	
  do	
  escopo	
  do	
  presente	
  trabalho	
  [13].	
  
O	
  tempo	
  de	
  permanência,	
  ou	
  dwell,	
  varia	
  de	
  acordo	
  com	
  o	
  modo	
  de	
  aquisição	
  e	
  corresponde	
  
ao	
  tempo	
  de	
  coleta	
  de	
  informação	
  enquanto	
  o	
  feixe	
  permanece	
  sobre	
  um	
  único	
  pixel.	
  A	
  distância	
  de	
  
trabalho,	
  ou	
  working	
  distance,	
  é	
  tida	
  como	
  a	
  distância	
  entre	
  a	
  abertura	
  da	
  lente	
  final	
  até	
  o	
  topo	
  da	
  
amostra.	
   Com	
   relação	
   ao	
   diâmetro	
   do	
   feixe,	
   esse	
   é	
   diretamente	
   proporcional	
   a	
   diferença	
   de	
  
potencial	
  aplicada	
  na	
  coluna	
  e	
  é	
  chamado	
  de	
  spot	
  size.	
  
	
   Por	
  fim,	
  a	
  magnificação	
  corresponde	
  ao	
  aumento	
  da	
  área	
  específica	
  de	
  análise	
  com	
  relação	
  
ao	
   tamanho	
   do	
   objeto	
   a	
   qual	
   ela	
   pertence	
   –	
   não	
   se	
   deve	
   confundir	
   com	
   resolução,	
   que	
   é	
   a	
  
quantidade	
  de	
  informação	
  que	
  se	
  pode	
  obter	
  a	
  partir	
  da	
  imagem.	
  No	
  microscópio	
  de	
  varredura	
  ela	
  
pode	
  ser	
  de	
  10	
  a	
  106	
  vezes,	
  porém,	
  um	
  grande	
  aumento	
  não	
  significa	
  que	
  a	
  solução	
  do	
  problema	
  é	
  
garantida,	
  pois	
  a	
  área	
  a	
  ser	
  analisada	
  compreenderá	
  um	
  parte	
  por	
  milhão,	
  ou	
  até	
  mesmo	
  bilhão	
  da	
  
amostra.	
  Dessa	
  maneira,	
  a	
  combinação	
  de	
  imagens	
  de	
  alta	
  e	
  baixa	
  magnificação	
  se	
  torna	
  necessária	
  
[8].	
  Por	
  fim	
  e	
  ainda	
  dentro	
  do	
  quesito	
  magnificação,	
  a	
  largura	
  da	
  imagem	
  (ou	
  horizontal	
  field	
  width,	
  
HFW)	
   será	
   informada	
   na	
   parte	
   junto	
   a	
   escala	
   das	
   imagens	
   como	
   uma	
  maneira	
   de	
   se	
   estimar	
   tal	
  
característica	
  da	
  imagem	
  [8].	
  
	
  
	
  
	
  
MATERIAIS	
  E	
  MÉTODOS	
  
	
   O	
  material	
   analisado	
   consistia	
   de	
   fibras	
   de	
   celulose,	
   as	
   quais	
   foram	
   fixadas	
   ao	
   suporte	
   da	
  
amostra	
  (stub)	
  por	
  meio	
  de	
  uma	
  fita	
  dupla-­‐face	
  de	
  carbono.	
  Devido	
  ao	
  caráter	
  isolante	
  da	
  amostra,	
  
foi	
  necessário	
  realizar	
  seu	
  recobrimento	
  por	
  sputtering.	
  
	
   Sputtering	
  é	
  o	
  nome	
  dado	
  ao	
  processo	
  de	
  remoção	
  de	
  átomos	
  das	
  camadas	
  mais	
  superficiais	
  
de	
  um	
  material	
   devido	
   à	
   colisão	
  de	
  partículas	
   energizadas	
   com	
  esta	
   superfície.	
   Ele	
   é	
   amplamente	
  
utilizado	
   para	
   aplicações	
   como	
   limpeza	
   superficial	
   e	
   para	
   a	
   deposição	
   de	
   filmes	
   [14].	
   Para	
   a	
  
microscopia	
  eletrônica,	
  ele	
  representa	
  um	
  importante	
  meio	
  de	
  contornar	
  o	
  caráter	
  não	
  condutor	
  de	
  
determinadas	
  amostras,	
  uma	
  vez	
  que	
  a	
  condutividade	
  é	
  uma	
  propriedade	
  essencial	
  para	
  permitir	
  a	
  
devida	
  interação	
  do	
  feixe	
  de	
  elétrons	
  com	
  a	
  estrutura	
  do	
  material.	
  
	
   Neste	
  âmbito,	
  o	
  sputtering	
  é	
  utilizado	
  para	
  deposição	
  de	
  camadas	
  metálicas	
  sobre	
  materiais	
  
não	
   condutores.	
   Durante	
   o	
   processo,	
   o	
   material-­‐alvo	
   é	
   exposto	
   a	
   um	
   plasma	
   gasoso	
   energizado	
  
formado	
   a	
   partir	
   de	
   um	
   gás	
   inerte,	
   como	
   o	
   argônio.	
   O	
   plasma	
   erode	
   a	
   superfície	
   do	
   material,	
  
removendo	
  átomos	
  de	
  sua	
  superfície,	
  os	
  quais	
  se	
  depositam	
  sobre	
  a	
  superfície	
  da	
  amostra.	
  O	
  alvo	
  
metálico	
   constitui	
   o	
   cátodo	
   e	
   a	
   amostra,	
   o	
   ânodo.	
   A	
   câmara	
   do	
   equipamento	
   é	
   evacuada	
   e	
  
preenchida	
  com	
  o	
  gás	
  inerte	
  sob	
  baixa	
  pressão,	
  enquanto	
  uma	
  voltagem	
  de	
  1	
  a	
  2	
  kV	
  é	
  aplicada,	
  de	
  
modo	
   a	
   formar	
   o	
   plasma	
   [8].	
   A	
   Fig.	
   9	
   apresenta	
   um	
   esquema	
   do	
   processo	
   de	
   deposição	
   por	
  
sputtering.	
  
	
  
Figura	
  9.	
  Processo	
  de	
  deposição	
  por	
  sputtering	
  utilizando	
  plasma	
  [15].	
  
O	
   procedimento	
   de	
   recobrimento	
   foi	
   realizado	
   em	
   um	
   sputter	
   coater	
   modelo	
   Quorum	
  
Q150R.	
  Os	
  parâmetros	
  foram	
  definidos	
  de	
  modo	
  a	
  se	
  realizar	
  a	
  deposição	
  de	
  uma	
  camada	
  de	
  platina	
  
com	
  cerca	
  de	
  15	
  a	
  20	
  nm	
  de	
  espessura,	
  e	
  o	
  vácuo	
  aplicado	
   foi	
  de	
  8x10-­‐2	
  mbar.	
  A	
  Fig.	
  10	
  mostra	
  a	
  
amostra	
  após	
  o	
  recobrimento,	
  já	
  fixada	
  ao	
  stub.	
  
	
  
	
  
Figura	
  10.	
  Amostra	
  de	
  fibras	
  de	
  celulose	
  recoberta	
  e	
  fixada	
  ao	
  suporte.	
  	
  
	
  
A	
  análise	
  foi	
  realizada	
  em	
  um	
  microscópio	
  eletrônico	
  de	
  varredura	
  modelo	
  FEI	
  Inspect	
  F50	
  com	
  fonte	
  
de	
   emissão	
   de	
   campo	
   e	
   bomba	
   iônica	
   de	
   vácuo.	
   No	
   momento	
   da	
   prática,	
   a	
   temperatura	
   do	
  
laboratório	
  era	
  de	
  22,7°C	
  e	
  a	
  umidade,	
  56%.	
  
	
   Durante	
   a	
   aquisição	
   de	
   imagens,	
   foram	
   utilizados	
   diferentes	
   valores	
   de	
   voltagem	
   de	
  
aceleração,	
   distância	
   de	
   trabalho	
   e	
   de	
   corrente	
   (medida,	
   neste	
   caso	
   pelo	
   valor	
   do	
   spot),	
   para	
  
possibilitar	
  a	
  discussão	
  sobre	
  como	
  tais	
  parâmetros	
   influenciam	
  os	
   resultados	
  obtidos.	
  As	
   imagens	
  
foram	
  adquiridas	
  utilizando-­‐se	
  o	
  sinal	
  de	
  elétrons	
  secundários	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
Fibras	
  sobre	
  fita	
  dupla-­‐face	
  
Stub	
  
	
  
RESULTADOS	
  E	
  DISCUSSÃO	
  
	
   A	
  Fig.	
  11	
  apresenta	
  todas	
  as	
  imagens	
  obtidas	
  durante	
  a	
  prática.	
  	
  
	
   	
  
	
   	
  
	
   	
  
a)	
   b)	
  
c)	
   d)	
  
e)	
   f)	
  
	
  
	
   	
  
Figura	
  11.	
  Imagens	
  das	
  fibras	
  de	
  celulose	
  obtidas	
  por	
  microscopia	
  eletrônica	
  de	
  varredura	
  utilizando	
  
elétrons	
  secundários.	
  
	
   De	
  modo	
  geral,	
   é	
   possível	
   observar	
   que	
   a	
   fibra	
   apresenta	
  dimensões	
   e	
   aspecto	
   superficial	
  
condizentes	
   com	
   os	
   apresentados	
   na	
   literatura	
   [2,	
   3].	
   A	
   superfície	
   enrugada	
   assemelha-­‐se	
   à	
  
apresentada	
  pela	
  fibra	
  mostrada	
  na	
  Fig.	
  2a.	
  As	
  estruturas	
  destacadas	
  em	
  vermelho	
  nas	
  Figuras	
  11e,	
  
f,	
  g	
  podem	
  corresponder,	
  provavelmente,	
  às	
  microfibrilas	
  jácitadas	
  anteriormente.	
  
	
   Os	
   parâmetros	
   utilizados	
   para	
   a	
   aquisição	
   de	
   cada	
   imagem	
   encontram-­‐se	
   na	
   legenda,	
  
juntamente	
  à	
  escala:	
  
• HV	
  (high	
  voltage):	
  voltagem	
  de	
  aceleração	
  do	
  feixe;	
  
• HFW	
  (horizontal	
  field	
  width):	
  largura	
  da	
  imagem;	
  
• Mode:	
  modo	
  de	
  aquisição	
  da	
  imagem	
  (no	
  caso,	
  por	
  elétrons	
  secundários,	
  SE);	
  
• Dwell:	
  tempo	
  de	
  residência	
  do	
  feixe	
  sobre	
  cada	
  ponto	
  da	
  amostra	
  que	
  constitui	
  a	
  imagem;	
  
• Spot:	
   medida	
   correspondente	
   ao	
   diâmetro	
   do	
   feixe,	
   diretamente	
   relacionado	
   ao	
   valor	
   da	
  
corrente;	
  
• WD	
  (working	
  distance):	
  distância	
  entre	
  a	
  lente	
  objetiva	
  e	
  a	
  amostra.	
  
Durante	
  a	
  aquisição	
  das	
  imagens,	
  foram	
  mantidos	
  constantes	
  apenas	
  a	
  magnificação	
  (HFW)	
  
e	
   o	
   dwell	
   time.	
   A	
   Tabela	
   2	
   resume	
   as	
   condições	
   de	
   formação	
   de	
   cada	
   uma	
   das	
   oito	
   imagens	
  
apresentadas	
  na	
  Figura	
  11,	
  em	
  termos	
  dos	
  parâmetros	
  variados.	
  
Tabela	
  2.	
  Resumo	
  dos	
  parâmetros	
  variados	
  durante	
  a	
  aquisição	
  das	
  imagens.	
  
Figura	
   Voltagem	
  (kV)	
   Spot	
   WD	
  (mm)	
  
8a	
   10,0	
   5,0	
   15,1	
  
8b	
   2,0	
   3,0	
   14,9	
  
8c	
   10,0	
   3,0	
   14,9	
  
8d	
   30,0	
   3,0	
   14,9	
  
8e	
   10,0	
   3,0	
   22,1	
  
8f	
   10,0	
   3,0	
   22,1	
  
8g	
   10,0	
   3,0	
   9,9	
  
8h	
   1,0	
   3,0	
   9,9	
  
	
  
g)	
   h)	
  
	
  
Com	
   base	
   nestes	
   parâmetros,	
   tornou-­‐se	
   possível	
   estudar	
   sua	
   influência	
   na	
   formação	
   das	
  
mesmas,	
  através	
  da	
  comparação	
  entre	
  imagens,	
  da	
  seguinte	
  forma:	
  
• Fig.	
  11a,	
  c:	
  variação	
  do	
  spot	
  (5,0	
  para	
  a	
  Fig.	
  11a	
  e	
  3,0	
  para	
  a	
  Fig.	
  11c),	
  desprezando	
  a	
  pouca	
  
variação	
  entre	
  as	
  distâncias	
  de	
  trabalho;	
  
• Figs.	
  11b,	
  c,	
  d:	
  variação	
  da	
  voltagem	
  (2,0	
  kV	
  para	
  a	
  Fig.	
  11b,	
  10,0	
  kV	
  para	
  a	
  Fig.	
  11c	
  e	
  30,0	
  kV	
  
para	
  a	
  Fig.	
  11c);	
  
• Figs.	
  11g,	
  h:	
  variação	
  da	
  voltagem	
  (10,0	
  kV	
  para	
  a	
  Fig.	
  11g	
  e	
  1,0	
  kV	
  para	
  a	
  Fig.	
  11h);	
  
• Figs.	
  11f,	
  g:	
  variação	
  da	
  distância	
  de	
  trabalho	
  (22,1	
  mm	
  para	
  a	
  Fig.	
  11f	
  e	
  9,9	
  mm	
  para	
  a	
  Fig.	
  
11g);	
  
Comparando-­‐se	
  as	
  Figs.	
  11a	
  e	
  11c,	
  mesmo	
  correspondendo	
  a	
  diferentes	
  regiões	
  da	
  amostra,	
  
é	
  possível	
  observar	
  que	
  o	
  maior	
  valor	
  do	
  spot	
  fez	
  com	
  que	
  o	
  feixe	
  danificasse	
  a	
  fibra.	
  As	
  duas	
  áreas	
  
mais	
   escurecidas,	
   indicadas	
   pelos	
   círculos	
   vermelhos	
   na	
   Fig.	
   11a,	
   exemplificam	
   isso.	
   Neste	
   caso,	
  
ainda	
  houve	
  o	
  agravante	
  de	
  o	
  feixe	
  ter	
  sido	
  deixado	
  por	
  um	
  longo	
  tempo	
  sobre	
  a	
  área	
  apresentada.	
  
Considerando-­‐se	
  o	
  fato	
  de	
  que	
  um	
  maior	
  valor	
  de	
  corrente	
  corresponde	
  a	
  uma	
  maior	
  quantidade	
  de	
  
elétrons	
  atingindo	
  a	
  amostra,	
  espera-­‐se	
  que	
  isso	
  contribua	
  para	
  a	
  danificação	
  da	
  amostra,	
  caso	
  não	
  
sejam	
  tomados	
  os	
  devidos	
  cuidados,	
  como	
  redução	
  do	
  tempo	
  de	
  residência,	
  da	
  magnificação	
  ou	
  da	
  
voltagem	
  de	
  aceleração,	
  por	
  exemplo.	
  
A	
  variação	
  da	
  voltagem	
  nas	
  Figs.	
  11b,	
  c	
  e	
  d	
  e	
  11.	
  g	
  e	
  h	
  levou	
  a	
  uma	
  diminuição	
  da	
  resolução	
  
devido	
  ao	
  aumento	
  da	
  relação	
  sinal/ruído,	
  onde	
  sinal	
  corresponde	
  aos	
  elétrons	
  secundários	
  gerados	
  
a	
  partir	
  da	
  amostra	
  e	
  ruído	
  como	
  tais	
  partículas	
  que	
  não	
  carregam	
  informação	
  do	
  espécime,	
  ambos	
  	
  
detectados.	
  Por	
  isso,	
  é	
  de	
  grande	
  valia	
  que	
  essa	
  razão	
  seja	
  alta	
  para	
  que	
  as	
  imagens	
  obtidas	
  sejam	
  de	
  
melhor	
  qualidade,	
  evitando	
  uma	
  maior	
  penetrabilidade	
  dos	
  elétrons	
  e,	
  consequentemente,	
  menor	
  
interferência	
   das	
   camadas	
   inferiores	
   nas	
   imagens	
   superficiais,	
   i.e.,	
  melhores	
   imagens	
   topográficas	
  
[8].	
  
Observando-­‐se	
  as	
  imagens	
  das	
  Figs.	
  11e,	
  11f	
  e	
  11g,	
  é	
  possível	
  notar	
  que	
  a	
  região	
  destacada	
  
em	
  vermelho	
  encontra-­‐se	
  aparentemente	
  fora	
  de	
  foco.	
  Na	
  verdade,	
  o	
  que	
  ocorreu,	
  neste	
  caso,	
  foi	
  a	
  
movimentação	
  da	
  estrutura	
  indicada	
  (provável	
  microfibrila)	
  tanto	
  durante	
  as	
  aquisições,	
  como	
  entre	
  
uma	
   aquisição	
   e	
   outra.	
   Por	
   se	
   tratar	
   de	
   uma	
   estrutura	
   extremamente	
   pequena	
   e,	
  
consequentemente,	
   leve	
   em	
   comparação	
   com	
   a	
   totalidade	
   da	
   fibra,	
   que	
   se	
   encontra	
   suspensa,	
   a	
  
incidência	
   do	
   feixe	
   sobre	
   ela	
   fez	
   com	
   que	
   ela	
   se	
   movimentasse.	
   Outra	
   explicação	
   pode	
   ser	
   a	
  
ocorrência	
  de	
  um	
  possível	
  drifting	
  do	
  feixe,	
  ocasionado	
  pelo	
  acúmulo	
  de	
  carga	
  na	
  estrutura,	
  o	
  que	
  
faz	
  com	
  que	
  ele	
  sofra	
  deflexão.	
  A	
  justificativa	
  é	
  plausível,	
  tomando-­‐se	
  em	
  conta	
  o	
  tamanho	
  reduzido	
  
da	
  estrutura	
  e	
  o	
  fato	
  de	
  que	
  a	
  amostra	
  não	
  é	
  condutora	
  e	
  pode	
  não	
  ter	
  sido	
  perfeitamente	
  recoberta	
  
durante	
  o	
  sputtering.	
  
A	
  distância	
  de	
  trabalho	
  decresceu	
  quase	
  que	
  pela	
  metade	
  nas	
  Figs.	
  11	
  f	
  e	
  g.	
  Primariamente	
  é	
  
sabido	
   que	
   a	
   diminuição	
   da	
   distância	
   de	
   trabalho	
   leva	
   a	
   uma	
  melhor	
   resolução	
   e	
   intensidade	
   de	
  
sinal,	
  mas	
  em	
  contrapartida	
  diminui	
  a	
  profundidade	
  do	
  campo.	
  Mas	
  nesse	
  caso	
  é	
  possível	
  observar	
  
que	
  a	
  queda	
  do	
  valor	
  da	
  distância	
  de	
  trabalho	
  acabou	
  por	
  diminuir	
  a	
  resolução,	
  ou	
  seja,	
  a	
   imagem	
  
topográfica	
   foi	
  prejudicada.	
  Tal	
   fato	
  advém,	
  provavelmente,	
  da	
  diminuição	
  da	
   coleta	
  de	
   sinal	
  pelo	
  
detector	
  de	
  elétrons	
  secundários	
  em	
  razão	
  da	
  elevação	
  da	
  amostra	
  dentro	
  da	
  câmara,	
  sabendo	
  que	
  
tal	
  feixe	
  é	
  rasante,	
  portanto,	
  fornecendo	
  uma	
  imagem	
  mais	
  pobre	
  em	
  termos	
  de	
  resolução	
  [16].	
  
	
  
Conclusão	
  
	
   Pela	
  variação	
  de	
  alguns	
  parâmetros	
   foi	
  possível	
  entender	
  de	
  uma	
  maneira	
  clara	
  como	
  eles	
  
afetam	
  a	
  aquisição	
  de	
  imagens	
  e	
  a	
  resolução	
  delas	
  em	
  um	
  microscópio	
  eletrônico	
  de	
  varredura.	
  	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
REFERÊNCIAS	
  BIBLIOGRÁFICAS	
  
[1]	
   V.	
  K.	
  Thakur	
  and	
  M.	
  K.	
  Thakur,	
  “Processing	
  and	
  characterization	
  of	
  natural	
  cellulose	
  
fibers/thermoset	
  polymer	
  composites,”	
  Carbohydr.	
  Polym.,	
  vol.	
  109,	
  pp.	
  102–117,	
  Aug.	
  2014.	
  
[2]	
   J.	
  I.	
  Morán,	
  V.	
  A.	
  Alvarez,	
  V.	
  P.	
  Cyras,	
  and	
  A.	
  Vázquez,	
  “Extraction	
  of	
  cellulose	
  and	
  preparation	
  of	
  
nanocellulose	
  from	
  sisal	
  fibers,”	
  Cellulose,	
  vol.	
  15,	
  no.	
  1,	
  pp.	
  149–159,	
  Feb.	
  2008.	
  
[3]	
   G.	
  Chinga-­‐Carrasco,“Cellulose	
  fibres,	
  nanofibrils	
  and	
  microfibrils:	
  The	
  morphological	
  sequence	
  
of	
  MFC	
  components	
  from	
  a	
  plant	
  physiology	
  and	
  fibre	
  technology	
  point	
  of	
  view,”	
  Nanoscale	
  Res.	
  
Lett.,	
  vol.	
  6,	
  no.	
  1,	
  p.	
  417,	
  Jun.	
  2011.	
  
[4]	
   “Cellulose.”	
  .	
  
[5]	
   I.	
  Siró	
  and	
  D.	
  Plackett,	
  “Microfibrillated	
  cellulose	
  and	
  new	
  nanocomposite	
  materials:	
  a	
  review,”	
  
Cellulose,	
  vol.	
  17,	
  no.	
  3,	
  pp.	
  459–494,	
  Jun.	
  2010.	
  
[6]	
   P.	
  Kushwaha	
  and	
  R.	
  Kumar,	
  “Enhanced	
  Mechanical	
  Strength	
  of	
  BFRP	
  Composite	
  Using	
  Modified	
  
Bamboos,”	
  J.	
  Reinf.	
  Plast.	
  Compos.,	
  vol.	
  28,	
  no.	
  23,	
  pp.	
  2851–2859,	
  Dec.	
  2009.	
  
[7]	
   H.	
  Zhao,	
  J.	
  Kwak,	
  Z.	
  Conradzhang,	
  H.	
  Brown,	
  B.	
  Arey,	
  and	
  J.	
  Holladay,	
  “Studying	
  cellulose	
  fiber	
  
structure	
  by	
  SEM,	
  XRD,	
  NMR	
  and	
  acid	
  hydrolysis,”	
  Carbohydr.	
  Polym.,	
  vol.	
  68,	
  no.	
  2,	
  pp.	
  235–
241,	
  Mar.	
  2007.	
  
[8]	
   J.	
  I.	
  Goldstein,	
  D.	
  E.	
  Newbury,	
  P.	
  Echlin,	
  D.	
  C.	
  Joy,	
  C.	
  E.	
  Lyman,	
  E.	
  Lifshin,	
  L.	
  Sawyer,	
  and	
  J.	
  R.	
  
Michael,	
  Scanning	
  Electron	
  Microscopy	
  and	
  X-­‐ray	
  Microanalysis.	
  Boston,	
  MA:	
  Springer	
  US,	
  2003.	
  
[9]	
   “SciXchange	
  |	
  |	
  560px-­‐Schema_MEB_(en)_svg.”	
  .	
  
[10]	
  “Scanning	
  electron	
  microscope,”	
  Wikipedia,	
  the	
  free	
  encyclopedia.	
  20-­‐Sep-­‐2015.	
  
[11]	
  “Interaction	
  Volume,”	
  St	
  Paul’s	
  School	
  Intranet.	
  [Online].	
  Available:	
  
http://intranet.stpaulsschool.org.uk/physics/students/electron-­‐microscopy/interaction-­‐volume.	
  
[Accessed:	
  21-­‐Sep-­‐2015].	
  
[12]	
  “Casino	
  -­‐	
  Monte	
  Carlo	
  SImulation	
  of	
  Electron	
  trajectory	
  in	
  solids.”	
  .	
  
[13]	
  Cobham	
  Technical	
  Services	
  -­‐	
  Reliability	
  and	
  Failure	
  Analysis,	
  “Scanning	
  Electron	
  Microscopy	
  
(SEM)	
  Imaging	
  Modes.”	
  Cobham	
  Technical	
  Services.	
  
[14]	
  E.	
  Schulz,	
  “Sputtering	
  by	
  particle	
  bombardment.	
  I.	
  Physical	
  sputtering	
  of	
  single-­‐element	
  solids.	
  
Hg.	
  von	
  R.	
  Behrisch.	
  Topics	
  in	
  applied	
  physics,	
  vol.	
  47.	
  Berlin/Heidelberg/New	
  York:	
  Springer-­‐
Verlag	
  1981.	
  X,	
  281	
  S.,	
  geb.	
  DM	
  85,–.,”	
  Acta	
  Polym.,	
  vol.	
  34,	
  no.	
  6,	
  pp.	
  380–380,	
  Jun.	
  1983.	
  
[15]	
  “Inline	
  Metallizaiton	
  Adds	
  Value	
  for	
  Plastic.”	
  .	
  
[16]	
  “What	
  is	
  the	
  working	
  distance	
  (WD)	
  label	
  in	
  SEM	
  image?”	
  [Online].	
  Available:	
  
https://www.researchgate.net/post/What_is_the_working_distance_WD_label_in_SEM_image.	
  
[Accessed:	
  22-­‐Sep-­‐2015].	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
	
  
PARTE	
  II:	
  EDS	
  –	
  Energy-­‐Dispersive	
  X-­‐Ray	
  Spectrometer	
  
	
  
OBJETIVOS	
  E	
  METAS	
  
Determinar	
   a	
   composição	
   química	
   da	
   amostra	
   de	
   anel	
   de	
   pistão	
   com	
   revestimento	
  multicamadas	
  
utilizando	
  a	
  técnica	
  de	
  EDX.	
  
	
   	
  
	
  
INTRODUÇÃO	
  
A	
   fim	
   de	
   fazer	
   a	
   determinação	
   da	
   composição	
   química	
   de	
   uma	
   amostra	
   de	
   anel	
   de	
   pistão	
   com	
  
revestimento	
  feito	
  por	
  meio	
  da	
  técnica	
  de	
  PVD	
  (Physical	
  Vapor	
  Deposition),	
  foi	
  utilizada	
  microscopia	
  
eletrônica	
   de	
   varredura	
   (MEV)	
   com	
   um	
   detector	
   de	
   espectroscopia	
   de	
   energia	
   dispersiva.	
   (EDS	
  
Energy-­‐Dispersive	
  X-­‐Ray	
  Spectrometer).	
  
EDS	
  
Graças	
  à	
  sua	
  versatilidade	
  e	
  a	
  simplicidade	
  de	
  uso,	
  espectrômetros	
  EDS	
  são	
  amplamente	
  utilizados	
  
na	
  microanálise	
  X.	
  É	
  uma	
  técnica	
  padrão	
  para	
  a	
   identificação	
  química	
  utilizando	
  energia	
  dispersiva	
  
de	
  raios-­‐x.	
  O	
  sistema	
  EDS	
  pode	
  ser	
  montado	
  em	
  um	
  Microscópio	
  Eletrônico	
  de	
  Varredura	
  (MEV)	
  e	
  
usa	
   o	
   seu	
   feixe	
   de	
   elétrons	
   primários	
   para	
   atingir	
   e	
   excitar	
  materiais	
   na	
   amostra	
   (Cristiano	
   et	
   al.,	
  
2007).	
  No	
  EDS,	
  os	
  raios-­‐X	
  são	
  distribuídos	
  no	
  espectro	
  por	
  ordem	
  de	
  sua	
  energia	
  e	
  mais	
  comumente	
  
do	
  baixo	
  número	
  atômico	
  (baixa	
  energia)	
  para	
  elevado	
  Z	
  (alta	
  energia).	
  
Informações	
   qualitativas	
   sobre	
   as	
   distribuições	
   elementares,	
   sem	
   determinações	
   precisas	
   de	
  
mapeamento	
   dos	
   perfis	
   de	
   concentração,	
   podem	
   ser	
   obtidas	
   por	
   uma	
   varredura	
   em	
   linha	
   ou	
   por	
  
mapeamento.	
  
Varredura	
  em	
  linha	
  -­‐	
  Linescan	
  	
  
Na	
  varredura	
  em	
   linha,	
  o	
   feixe	
  de	
  elétron	
  varre	
  uma	
  pequena	
  área	
  em	
  uma	
   linha	
  de	
   interesse	
  na	
  
amostra	
   e	
   envia	
   um	
   sinal	
   modulado	
   da	
   direção	
   X	
   e	
   da	
   direção	
   Y	
   do	
   vetor	
   que	
   é	
   uma	
   indicação	
  
aproximada	
   do	
   número	
   de	
   raios	
   X	
   serem	
   detectados	
   naquela	
   região	
   (Goldstein	
   et	
   al,	
   2003).	
   Em	
  
outras	
  palavras,	
  você	
  tem	
  um	
  gráfico	
  que	
  representa	
  o	
  número	
  de	
  raios-­‐X	
  que	
  está	
  sendo	
  contado	
  
(aproximadamente	
   a	
   quantidade	
  de	
   elemento	
  presente)	
   versus	
   a	
   localização	
   espacial	
   ao	
   longo	
  de	
  
uma	
   linha.	
   Deste	
  modo,	
   por	
   exemplo,	
   o	
   perfil	
   de	
   difusão	
   de	
   elementos	
   numa	
   interface	
   pode	
   ser	
  
traçada.	
  
É	
  extremamente	
  útil	
  para	
  trabalho	
  de	
  diagnóstico,	
  onde	
  é	
  necessário	
  o	
  perfil	
  de	
  sinal	
  através	
  de	
  uma	
  
característica.	
   Pode	
   ser	
   utilizado	
   para	
   exibir	
   as	
   pequenas	
   alterações	
   de	
   sinais	
   que	
   são	
   facilmente	
  
detectadas	
   como	
   deslocamentos	
   em	
   y,	
   mas	
   que	
   seria	
   difícil	
   de	
   discernir	
   em	
   uma	
   intensidade	
  
convencional	
   na	
   área	
   da	
   imagem	
   (Goldstein	
   et	
   al,	
   2003).	
   O	
   linescan	
   é	
   um	
   recurso	
   utilizado	
   para	
  
observar	
  interfaces	
  em	
  filmes	
  finos	
  assim	
  como	
  em	
  soldas.	
  
Mapeamento	
  por	
  área	
  –	
  Mapping	
  
	
  
No	
  mapeamento	
  por	
  área	
  o	
  SEM	
  permanece	
  no	
  modo	
  de	
  varredura,	
  normalmente	
  a	
  uma	
  velocidade	
  
de	
   gravação	
   lenta,	
   e	
   registra	
   o	
   sinal	
   de	
   fótons	
   individuais	
   como	
   pontos	
   em	
   uma	
  micrografia.	
   	
   As	
  
alterações	
  na	
  densidade	
  dos	
  pontos	
  indicam	
  alterações	
  na	
  concentração	
  do	
  elemento.	
  
A	
  grande	
  utilização	
  do	
  mapeamento	
  por	
  área	
  é	
  a	
  de	
  analisar	
  a	
  distribuição	
  dos	
  elementos	
  químicos	
  
na	
  amostra.	
  
Anel	
  de	
  pistão	
  com	
  revestimento	
  PVD	
  de	
  NbN/CrN	
  
Os	
  anéis	
  de	
  pistão	
  têm	
  um	
  papel	
  fundamental	
  no	
  controle	
  de	
  emissões	
  de	
  um	
  motor	
  de	
  combustão	
  
interna,	
  pois	
  os	
  mesmos	
   têm	
  a	
   função	
  de	
  selar	
  a	
  câmara	
  de	
  combustão	
  e	
  otimizar	
  a	
  espessura	
  de	
  
filme	
   de	
   óleo	
   de	
   lubrificação	
   que	
   será	
   exposto	
   na	
   câmara	
   e	
   na	
   sequência	
   queimado	
   gerando	
  
subprodutos	
  indesejáveis.	
  
O	
   anel	
   posicionado	
   no	
   1°	
   canalete	
   é	
   que	
   sofre	
   a	
   maior	
   exigência	
   térmica	
   emecânica,	
   pois	
   tem	
  
contato	
   direto	
   com	
   a	
   câmara	
   de	
   combustão.	
   Sua	
   durabilidade	
   tem	
   fundamental	
   importância	
   no	
  
adequado	
  funcionamento	
  do	
  sistema.	
  
Devido	
   ao	
   alto	
   desgaste	
   sofrido	
   pelos	
   anéis	
   foi	
   desenvolvido	
   um	
   revestimento	
   multicamadas	
   de	
  
NbN/CrN	
   que	
   possui	
   altas	
   propriedades	
   tribológicas.	
   O	
   processo	
   de	
   PVD	
   para	
   a	
   deposição	
   das	
  
camadas	
   foi	
   feito	
  por	
  evaporação	
  por	
  arco	
  catódico	
  em	
  que	
  os	
  átomos	
  são	
   liberados	
  do	
  alvo	
  com	
  
baixa	
  energia	
  cinética	
  à	
  temperatura	
  entre	
  1500K	
  e	
  2500K.	
  O	
  processo	
  é	
  realizado,	
  sob	
  vácuo,	
  aonde	
  
os	
   metais	
   a	
   serem	
   depositados	
   são	
   evaporados.	
   Graças	
   à	
   energia	
   cinética	
   e	
   ao	
   diferencial	
   de	
  
potencial	
  aplicado	
  sobre	
  a	
  peça	
  a	
  ser	
  recoberta,	
  os	
  íons	
  metálicos	
  são	
  atraídos	
  para	
  a	
  superfície	
  do	
  
objeto	
   a	
   ser	
   recoberto,	
   onde	
   se	
   condensam,	
   juntamente	
   com	
   um	
   gás	
   de	
   processo,	
   formando	
   o	
  
revestimento	
  desejado.	
  	
  
	
  
	
  
	
   	
  
	
  
MATERIAIS	
  E	
  MÉTODOS	
  
A	
   análise	
   foi	
   feita	
   em	
   uma	
   amostra	
   de	
   anel	
   de	
   pistão	
   com	
   substrato	
   de	
   aço	
   inox	
   martensítico	
  
nitretado	
  e	
  o	
  revestimento	
  multicamadas	
  de	
  CrN/NbN.	
  A	
  amostra	
  foi	
  embutida	
  na	
  seção	
  transversal	
  
em	
  baquelite.	
  
	
  
Figura	
  1.	
  Amostra	
  de	
  anel	
  de	
  pistão	
  embutida	
  em	
  baquelite.	
  
	
  
As	
   análises	
   de	
   EDX	
   foram	
   feitas	
   com	
   o	
   detector	
   da	
   marca	
   EDAX	
   modelo	
   Apollo	
   X,	
   acoplado	
   ao	
  
microscópio	
  eletrônico	
  de	
  varredura	
  (MEV),	
  cujo	
  modelo	
  e	
  especificações	
  já	
  foram	
  mencionadas.	
  	
  
	
  
Figura	
  2.	
  Detector	
  de	
  EDS.	
  
A	
  análise	
  da	
  composição	
  química	
  da	
  amostra	
  foi	
  feita	
  no	
  MEV	
  com	
  o	
  detector	
  de	
  EDS.	
  Foi	
  feito	
  tanto	
  
o	
   mapeamento	
   da	
   distribuição	
   dos	
   elementos	
   por	
   área	
   (mapping),	
   quanto	
   varredura	
   em	
   linha	
  
(linescan).	
  
No	
  caso	
  da	
  varredura	
  em	
  linha,	
  os	
  perfis	
  foram	
  medidos	
  utilizando-­‐se	
  uma	
  voltagem	
  de	
  aceleração	
  
do	
  feixe	
  de	
  20	
  kV,	
  	
  sendo	
  que	
  uma	
  linha	
  foi	
  feita	
  utilizando-­‐se	
  oito	
  (8)	
  frames	
  e	
  com	
  um	
  dwell	
  time	
  
de	
  2	
  s.	
  Uma	
  segunda	
  varredura	
  de	
  linha	
  foi	
  feita	
  utilizando-­‐se	
  també,	
  oito	
  (8)	
  frames,	
  porém	
  com	
  um	
  
	
  
dwell	
   time	
   de	
   1	
   s.	
   A	
   primeira	
   linha	
   foi	
   obtida	
   utilizando-­‐se	
   um	
   passo	
   de	
   200	
   nm	
   e	
   a	
   segunda	
   foi	
  
obtida	
  utilizando-­‐se	
  um	
  passo	
  de	
  2	
  µm.	
  
	
  
	
   	
  
	
  
RESULTADOS	
  E	
  DISCUSSÃO	
  
A	
  análise	
  pertinente	
  nessa	
  parte	
  do	
  trabalho	
  visa	
  comparar	
  a	
  influência	
  dos	
  parâmetros	
  de	
  aquisição	
  
dos	
  dados	
  via	
  EDX	
  na	
  resolução	
  e	
  relação	
  sinal/ruído	
  de	
  um	
  linescan	
  típico,	
  no	
  caso	
  tomado	
  de	
  uma	
  
amostra	
  revestida.	
  
O	
  principal	
  objetivo	
  nesse	
  caso	
  seria	
  além	
  da	
  semi-­‐quantificação	
  dos	
  elementos	
  químicos	
  presentes	
  
no	
   substrato	
   e	
   camadas,	
   a	
   determinação	
   de	
   possíveis	
   zonas	
   de	
   diluição	
   entre	
   os	
  mesmos.	
   Nesse	
  
caso,	
  tanto	
  a	
  resolução	
  lateral	
  (que	
  se	
  relaciona	
  com	
  a	
  distância)	
  quanto	
  a	
  alta	
  relação	
  sinal/ruído	
  se	
  
faz	
  importante.	
  	
  
Para	
  tal,	
  vale	
  lembrar	
  que	
  há	
  um	
  efeito	
  pertinente	
  na	
  determinação	
  desses	
  parâmetros:	
  o	
  tamanho	
  
da	
  bolha	
  de	
  interação	
  eletrônica.	
  É	
  razoável	
  pensar	
  que	
  quanto	
  maior	
  o	
  tamanho	
  da	
  mesma,	
  maior	
  a	
  
densidade	
  eletrônica	
  que	
  atinge	
  a	
  amostra	
  em	
  análise,	
  e	
  por	
  sua	
  vez,	
  maior	
  a	
  quantia	
  de	
  raios-­‐x	
  que	
  
estão	
  sendo	
  gerados.	
  De	
  maneira	
  complementar,	
  vale	
  ressaltar	
  a	
  importância	
  da	
  correta	
  seleção	
  do	
  
valor	
   da	
   voltagem	
   do	
   feixe,	
   pois	
   o	
   mesmo	
   determinará	
   se	
   a	
   linha	
   de	
   transição	
   eletrônica	
   dos	
  
elementos	
   a	
   serem	
   detectados	
   será,	
   pois,	
   possível	
   de	
   ser	
   coletada.	
   Entretanto,	
   quanto	
   maior	
   o	
  
tamanho	
   da	
   bolha	
   de	
   interação,	
   maior	
   menor	
   a	
   resolução	
   lateral	
   que	
   teremos,	
   visto	
   que	
   para	
   a	
  
distância	
   correspondente	
   ao	
   tamanho	
   da	
   bolha	
   nenhuma	
   outra	
   medida	
   deverá	
   ser	
   feita	
   (sendo,	
  
portanto,	
  a	
  resolução	
   lateral)	
  e	
   isso	
  porque,	
  caso	
  contrário,	
   	
  o	
  sinal	
  detectado	
  será	
  equivalente	
  ao	
  
sobreposto	
  com	
  um	
  ponto	
  já	
  medido,	
  podendo	
  criar	
  um	
  artefato	
  como	
  um	
  ‘’slope’’	
  suave	
  ao	
  invés	
  
de	
  uma	
  transição	
  brusca	
  entre,	
  por	
  exemplo,	
  as	
  camadas	
  ou	
  materiais	
  em	
  estudo.	
  
Nesse	
  sentido,	
  os	
   resultados	
  mostrados	
  na	
   figura	
  3	
  mostram	
  que,	
  no	
  caso	
  da	
   figura	
  4.a,	
  a	
  qual	
   foi	
  
feita	
  com	
  um	
  passo	
  de	
  200	
  nm,	
  é	
  possível	
  observar	
  esse	
  efeito	
  ou	
  artefato	
  de	
  uma	
  transição	
  suave	
  
entre	
   as	
   camadas,	
   devido	
   justamente	
   ao	
   passo	
   demasiado	
   pequeno.	
   No	
   entanto,	
   a	
   relação	
  
sinal/ruído	
  parece	
  bastante	
  razoável.	
  Já	
  na	
  figura	
  3.b,	
  que	
  foi	
  feita	
  com	
  o	
  passo	
  de	
  2	
  µm,	
  o	
  artefato	
  
devido	
  a	
  sobreposição	
  das	
  bolhas	
  de	
  interação	
  não	
  foi	
  observado,	
  e	
  é	
  possível	
  concluir	
  que	
  não	
  há	
  
uma	
   transição	
   tão	
   suave	
   como	
   pode	
   ser	
   observada	
   na	
   figura	
   4.a.	
   Entretanto,	
   como	
   é	
   possível	
  
observar	
   na	
   figura	
   4,	
   a	
   micrografia	
   revelada	
   via	
   SEM-­‐BSE	
   mostra	
   que	
   há	
   uma	
   camada	
   entre	
   o	
  
substrato	
  e	
  o	
  recobrimento,	
  e	
  a	
  mesma	
  possui	
  composição	
  diferente	
  de	
  ambos.	
  Tal	
  efeito	
  pode	
  ser	
  
observado	
  na	
  figura	
  3.a	
  mas	
  não	
  na	
  figura	
  3.b.	
  Nesse	
  caso,	
  isso	
  se	
  deve	
  ao	
  passo	
  demasiado	
  grande	
  
da	
  figura	
  3.b,	
  o	
  que	
  com	
  que	
  a	
  análise	
  perdesse	
  novamente	
  a	
  resolução	
  na	
  distância,	
  porem	
  devido	
  à	
  
distância	
  excessiva	
  entre	
  os	
  pontos	
  da	
  linha	
  que	
  foram	
  tomados	
  em	
  análise.	
  Além	
  disso	
  é	
  observado	
  
no	
   linescan	
  que	
  há	
  uma	
  depreciação	
  da	
   relação	
   sinal/ruído,	
  o	
  que	
  pode	
   ser	
  explicada	
  pelo	
  menor	
  
dwell	
  time	
  adotado	
  na	
  aquisição	
  dessa	
  imagem.	
  
	
  
(a)	
   (b)	
  
0 2 4 6 8 10 12
0
20
40
60
80
100
%
 m
as
sa
Distancia (µm)
 N
 Nb
 Cr
 Fe
	
  
0 10 20 30 40 50 60
0
20
40
60
80
100
%
 m
as
sa
Distancia (µm)
 N
 Nb
 Cr
 Fe
	
  
Figura	
  3.	
  Linescan	
  obtidos	
  para	
  o	
  passo	
  de:	
  a)	
  200	
  nm;	
  b)	
  2	
  µm.	
  
(a)	
   (b)	
  
	
   	
  
Figura	
  4.	
  Imagens	
  SEM-­‐BSE	
  representando	
  a	
  região	
  (ou	
  linha)	
  que	
  foi	
  medida	
  para	
  a	
  amostra	
  deanel	
  
de	
  pistão	
  para	
  o	
  passo	
  de:	
  a)	
  200	
  nm;	
  b)	
  2	
  µm.	
  
Em	
  termos	
  de	
  o	
  mapeamento	
  de	
  elementos	
  químicos	
  via	
  EDS,	
  o	
  mesmo	
  é	
  representado	
  na	
  figura	
  5	
  
para	
  os	
  elementos	
  Nb	
  (figura	
  5.a),	
  Cr	
  (figura	
  5.b),	
  Fe	
  (figura	
  5.c),	
  e	
  também	
  a	
  sobreposição	
  de	
  Cr,	
  e	
  
Fe	
  (figura	
  5.d)	
  e	
  Nb	
  e	
  Fe	
  (figura	
  5.e).	
  É	
  possível	
  observar	
  que	
  os	
  elementos	
  químicos	
  que	
  prevalecem	
  
no	
  recobrimento	
  são	
  o	
  Nb	
  e	
  o	
  Cr.	
  No	
  caso	
  do	
  substrato,	
  é	
  possível	
  observar	
  uma	
  matriz	
  de	
  Fe	
  com	
  
partículas	
  enriquecidas	
  com	
  Cr	
  em	
  seu	
   interior.	
  Outra	
  observação	
   importante	
  é	
  que	
  é	
  nitidamente	
  
observada	
   a	
   camada	
   de	
   Cr	
   entre	
   o	
   substrato	
   e	
   o	
   recobrimento.	
   Por	
   fim	
   é	
   possível	
   inferir	
   que	
   as	
  
condições	
  utilizadas	
  para	
  a	
  aquisição	
  da	
  imagem	
  foram	
  satisfatórias	
  (número	
  de	
  frames,	
  dwell	
  time,	
  
abertura	
  do	
  feixe),	
  visto	
  que	
  a	
  boa	
  resolução	
  por	
  elas	
  apresentadas.	
  
	
  
(a)	
   (b)	
   (c)	
  
	
  
	
   	
   	
  
(d)	
   (e)	
  
	
   	
  
Figura	
  5.	
  Mapeamentos	
  obtidos	
  via	
  SEM-­‐EDS	
  para	
  representando	
  os	
  elementos	
  químicos:	
  a)	
  Nb;	
  b)	
  
Cr;	
  c)	
  Fe;	
  d)	
  Overlay	
  com	
  predominância	
  de	
  Cr	
  no	
  recobrimento;	
  e)	
  Overlay	
  com	
  predominância	
  de	
  
Nb	
  no	
  recobrimento.	
  
	
  
	
   	
  
	
  
CONCLUSÕES	
  
Foi	
   possível	
   determinar	
   a	
   composição	
   química	
   da	
   amostra	
   de	
   anel	
   de	
   pistão	
   com	
   revestimento	
  
multicamadas	
  utilizando	
  a	
  técnica	
  de	
  EDX	
  (EDS).	
  	
  
A	
   diferença	
   observada	
   entre	
   os	
   linescan	
   realizados	
   podem	
   ser	
   explicados	
   com	
   base	
   na	
   bolha	
   de	
  
interação	
   eletrônica,	
   e	
   o	
   passo	
   utilizado	
   na	
   medida	
   pode	
   ser	
   fator	
   determinante	
   nos	
   possíveis	
  
artefatos	
  medidos.	
  
O	
  mapeamento	
  realizado	
  corrobora	
  com	
  os	
  dados	
  medidos	
  via	
  linescan	
  e	
  podem	
  ser	
  importante	
  no	
  
caso	
  da	
  determinação	
  qualitativa	
  dos	
  elementos	
  pertencente	
  às	
  camadas	
  ou	
  partículas	
  presentes	
  no	
  
material.	
  
	
  
	
   	
  
	
  
	
  REFERÊNCIAS	
  BIBLIOGRÁFICAS	
  
CRISTIANO,	
  R.	
  	
  et	
  al.	
  Compositional	
  analysis	
  by	
  a	
  superconductor-­‐based	
  energy	
  dispersive	
  
spectrometer.	
  Ieee	
  Transactions	
  on	
  Applied	
  Superconductivity,	
  v.	
  17,	
  n.	
  2,	
  p.	
  625-­‐628,	
  Jun	
  2007.	
  
ISSN	
  1051-­‐8223.	
  Disponível	
  em:	
  <	
  <Go	
  to	
  ISI>://WOS:000248442200129	
  >.	
  	
  
GOLDSTEIN,	
  J;	
  NEWBURY	
  D.E.	
  JOY,	
  D.C.,	
  LYMAN,	
  C.E.,	
  ECHLIN,	
  P.,	
  LIFSHIN,	
  E.,SAWYER,	
  L.,	
  MICHAEL,	
  
J.R.	
  Scanning	
  Electron	
  Microscopy	
  and	
  X-­‐Ray	
  Microanalysis,	
  Springer,	
  New	
  York,	
  3nd	
  ed.,	
  2003.