Desenvolvimento de um sistema de deposição por laser pulsado para o crescimento de filmes finos radioativos
DOI:
https://doi.org/10.15392/2319-0612.2024.2331Palavras-chave:
ablação a laser, deposição por laser pulsado, filme fino, laser de nanossegundos, alvo radioativoResumo
Os filmes finos radioativos desempenham um papel crucial no avanço das baterias beta-voltaicas. A principal vantagem dessas baterias nucleares reside em sua durabilidade, podendo se estender por até cem anos, dependendo da meia-vida do radioisótopo utilizado. Nesse contexto, a Deposição por Laser Pulsado (PLD) é uma ferramenta importante. Um aspecto significativo de um sistema que emprega essa técnica é que os equipamentos principais ficam fora da câmara onde o material radioativo é processado. Consequentemente, essa característica viabiliza a criação de um arranjo em que a área contaminada é estritamente controlada, permitindo o crescimento de filmes finos radioativos. Assim, este trabalho propôs o desenvolvimento de um sistema PLD dedicado ao crescimento de filmes finos radioativos. O sistema PLD foi implementado com sucesso e alvos de cobre radioativos foram processados por 60 minutos e 120 minutos, resultando em filmes finos radioativos com espessura média de (167,8 ± 3,7) nm e (313,5 ± 9,2) nm, respectivamente. Em seguida, conduziu-se um estudo minucioso sobre a propagação da contaminação radioativa no sistema PLD, visando comprovar a eficácia do filtro implementado em reter a contaminação dentro da câmara de vácuo. Este estudo apresenta, pela primeira vez, a viabilidade do uso da técnica PLD no crescimento de filmes finos radioativos, abrindo caminho para futuras pesquisas no desenvolvimento de baterias nucleares beta-voltaicas.
Downloads
Referências
ZHOU, C. et al. Review—betavoltaic cell: The past, present, and future. ECS journal of solid state science and technology: JSS, v. 10, n. 2, p. 027005, 2021.
MOVAHEDIAN, Z.; TAVAKOLI-ANBARAN, H. Design and optimization of Si-35S betavoltaic liquid nuclear battery in micro dimensions in order to build. Annals of nuclear energy, v. 143, n. 107483, p. 107483, 2020.
LIU, B. et al. Enhanced performance of diamond Schottky nuclear batteries by using ZnO as electron transport layer. Diamond and related materials, v. 109, n. 108026, p. 108026, 2020.
WANG, X. et al. The design of a direct charge nuclear battery with high energy conversion efficiency. Applied radiation and isotopes: including data, instrumentation and methods for use in agriculture, industry and medicine, v. 148, p. 147–151, 2019.
RAHMANI, F.; KHOSRAVINIA, H. Optimization of Silicon parameters as a betavoltaic battery: Comparison of Si p-n and Ni/Si Schottky barrier. Radiation physics and chemistry (Oxford, England: 1993), v. 125, p. 205–212, 2016.
WANG, S.; HE, C. Design and analysis of nuclear battery driven by the external neutron source. Annals of nuclear energy, v. 72, p. 455–460, 2014.
KUMAR, S. Atomic batteries: Energy from radioactivity. Journal of nuclear energy science & power generation technology, v. 05, n. 01, 2015.
YAO, S. et al. Design and simulation of betavoltaic battery using large-grain polysilicon. Applied radiation and isotopes: including data, instrumentation and methods for use in agriculture, industry and medicine, v. 70, n. 10, p. 2388–2394, 2012.
LIU, B. et al. Alpha-voltaic battery on diamond Schottky barrier diode. Diamond and related materials, v. 87, p. 35–42, 2018.
MUNSON, C. E., IV et al. Model of Ni-63 battery with realistic PIN structure. Journal of applied physics, v. 118, n. 10, 2015.
SZE, S. M.; LEE, M. K. Semiconductor devices, physics and technology. Hoboken, v. 578, 2012.
COLOZZA, A.; CATALDO, R. Low Power Radioisotope Conversion Technology and Performance Summary, 2018.
PAUNOVIC, M.; SCHLESINGER, M.; JOHN, W. Fundamentals of electrochemical deposition. Hoboken, N.J: Wiley, 2006. v. 373
KANNO, I.; KOTERA, H.; WASA, K. Handbook of sputter deposition technology : fundamentals and applications for functional thin films, nanomaterials, and MEMS. Amsterdam: Elsevier, 2012.
MATTOX, D. M. Handbook of physical vapor deposition (PVD) processing. Norwich, N.Y.: William Andrew, 2009. v. 746.
EASON, R. W.; WILEY, I. Pulsed laser deposition of thin films: applications-led growth of functional materials. Hoboken, N.J: John Wiley, 2007. v. 682.
MACHADO, N.G.P. Development of a system based on pulsed laser deposition aiming to produce radioactive thin films. 2019. 82 p. Dissertation (Master in Nuclear Technology), Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares, IPEN-CNEN/SP, São Paulo, 2019.
BORMASHOV, V. S. et al. High power density nuclear battery prototype based on diamond Schottky diodes. Diamond and related materials, v. 84, p. 41–47, 2018.
ANDERSON, C. J.; FERDANI, R. Copper-64 radiopharmaceuticals for PET imaging of cancer: Advances in preclinical and clinical research. Cancer biotherapy & radiopharmaceuticals, v. 24, n. 4, p. 379–393, 2009.
ZAHN, G. S.; OLIVA, J. W. M.; GENEZINI, F. A. Reprint of: Half-life determination for short-lived radioisotopes 52V, 66Cu and 28Al. Radiation physics and chemistry (Oxford, England: 1993), v. 95, p. 47–49, 2014.
STAFE, M.; MARCU, A.; PUSCAS, N. N. Pulsed Laser Ablation of Solids : Basics, Theory and Applications, 1st 2014. Imprint, 2014.
ZENKEVITCH, A.; CHEVALLIER, J.; KHABELASHVILI, I. Nucleation and growth of pulsed laser deposited gold on sodium chloride (100). Thin solid films, v. 311, n. 1–2, p. 119–123, 1997.
RESTA, V. et al. Pulsed laser deposition of a dense and uniform Au nanoparticles layer for surface plasmon enhanced efficiency hybrid solar cells. Journal of nanoparticle research: an interdisciplinary forum for nanoscale science and technology, v. 15, n. 11, 2013.
Downloads
Publicado
Edição
Seção
Licença
Direitos autorais (c) 2024 Brazilian Journal of Radiation Sciences

Este trabalho está licenciado sob uma licença Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Declaro que o presente artigo é original, não tendo sido submetido à publicação em qualquer outro periódico nacional ou internacional, quer seja em parte ou em sua totalidade. Declaro, ainda, que uma vez publicado na revista Brazilian Journal of Radiation Sciences, editada pela Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, o mesmo jamais será submetido por mim ou por qualquer um dos demais co-autores a qualquer outro periódico. Através deste instrumento, em meu nome e em nome dos demais co-autores, porventura existentes, cedo os direitos autorais do referido artigo à Sociedade Brasileira de Proteção Radiológica, que está autorizada a publicá-lo em meio impresso, digital, ou outro existente, sem retribuição financeira para os autores.
Licença
Os artigos do BJRS são licenciados sob uma Creative Commons Atribuição 4.0 Licença Internacional, que permite o uso, compartilhamento, adaptação, distribuição e reprodução em qualquer meio ou formato, desde que você dê o devido crédito ao (s) autor (es) original (is) e à fonte, forneça um link para a licença Creative Commons, e indique se mudanças foram feitas. As imagens ou outro material de terceiros neste artigo estão incluídos na licença Creative Commons do artigo, a menos que indicado de outra forma em uma linha de crédito para o material. Se o material não estiver incluído no licença Creative Commons do artigo e seu uso pretendido não é permitido por regulamentação legal ou excede o uso permitido, você precisará obter permissão diretamente do detentor dos direitos autorais. Para visualizar uma cópia desta licença, visite http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/