27 fev

Rumo ao espaço

A radiação pode ser gerada por fontes naturais ou por dispositivos construídos pelo homem, podendo ser classificada em duas categorias: ionizante e não ionizante. A não ionizante é caracterizada pela baixa energia e está presente em ondas eletromagnéticas, como luz, calor e ondas de rádio. Já a radiação ionizante tem como propriedade a energia em quantidade suficiente para a interação com átomos neutros, com os quais interage nos meios em que se propaga. Neste caso, a energia é passível de arrancar elétrons dos átomos, processo em que o mesmo deixa de ser neutro e passa a ter uma carga positiva.

A radiação ionizante pode ser exemplificada pelas partículas alfa e beta e pelos raios gama, raios-X e também pelos nêutrons, não possui cor, cheiro, som e é indolor. Altamente penetrante, é utilizada nas áreas da saúde, indústria, agricultura, pesquisas de cronologia da Terra e geração de energia. Além disso, está presente no espaço, sendo conhecida como radiação ionizante cósmica ou galáctica. Em elevadas altitudes, pode ser prejudicial a atividades aéreas, como aviões, e também à órbita de satélites, uma vez que tem a capacidade de danificar os dispositivos eletrônicos existentes nos equipamentos e comprometer o seu funcionamento. Com o propósito de estudar dispositivos robustos à radiação ionizante, o Centro Universitário da FEI desenvolve pesquisas sobre o assunto nos níveis de Iniciação Científica, Mestrado e Doutorado, nos departamentos de Física e Engenharia Elétrica.

A Instituição explora essa linha de estudos há 12 anos, desde que o Brasil começou a sofrer embargos externos para a compra de itens eletrônicos e de componentes de uso espacial, provocando atrasos no desenvolvimento de projetos de interesse nacional. Os pesquisadores do Centro Universitário afirmam que a integração entre os dois campos do saber é essencial para o desenvolvimento de estudos sobre dispositivos robustecidos, uma vez que a Física detém os conhecimentos sobre radiação, enquanto a Engenharia Elétrica se incumbe dos dispositivos eletrônicos. Integração é também o termo que define os esforços de autoridades brasileiras, órgãos públicos, instituições de ensino e pesquisadores para que o País conquiste sua autonomia na criação e fabricação de transistores para uso espacial.

Uma das iniciativas é o projeto Circuitos Integrados Tolerantes à Radiação (CITAR), iniciativa do governo federal que reúne, entre outros, Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação, Agência Espacial Brasileira (AEB), Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq), Fundação de Amparo à Pesquisa no Estado de São Paulo (FAPESP), Agência Brasileira da Inovação (FINEP), Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP), Centro de Tecnologia Renato Archer, Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e Instituto de Estudos Avançados (IEAv), com a possível participação do Centro Universitário da FEI, em breve. A iniciativa, que objetiva a consolidação de recursos e qualificação de mão de obra no Brasil para projetos na área, foi organizada em metas e prevê gastos da ordem de R$ 20 milhões de 2013 a 2015.

Segundo a professora doutora Marcilei A. Guazzelli da Silveira, do Departamento de Física da FEI, o projeto recebe o maior investimento já feito pelo País em um programa espacial com esta finalidade. A docente integra, juntamente com o professor doutor Roberto Baginski Santos, chefe do Departamento de Física, a equipe de qualificação do projeto na área de raios-X, com a administração do equipamento disponível no Centro Universitário para testes e formação de profissionais, e também em testes com prótons e íons pesados utilizando os aceleradores de partículas do IF-USP. Além disso, a Instituição conta com a participação do professor doutor Salvador Gimenez para o desenvolvimento da Meta 3 do projeto, referente à chave de potência com limite de corrente. No amplo conceito proposto pelo CITAR, também está incluída a tese de doutorado desenvolvida na FEI pelo engenheiro eletricista Luis Eduardo Seixas, que trabalha com pesquisas na área no Centro de Tecnologia da Informação Renato Archer, na Divisão de Concepção de Sistemas de Hardware, espaço que pertence ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação.

Doutorando avalia efeitos em dispositivos semicondutores e circuitos integrados

Com o tema ‘Desenvolvimento de um sistema de caracterização elétrica dos efeitos da radiação ionizante em dispositivos semicondutores e circuitos integrados’, orientado pelo professor doutor Salvador Gimenez com colaboração da professora doutora Marcilei Guazzelli, o pesquisador Luis Eduardo Seixas objetiva a criação de um sistema automatizado, reconfigurável e inédito para armazenamento de informações sobre circuitos integrados analógicos, digitais ou mistos, com o propósito de facilitar o acesso às alterações das características elétricas para avaliação da robustez de cada um deles. Para tanto, planeja a criação de um hardware flexível para a avaliação de medidas elétricas, conectado via barramento PCI estendido de um computador para leitura dos dados adquiridos em softwares com linguagens gráficas. “É um sistema versátil, que pode ser utilizado para análise de dispositivos eletrônicos, além de ser de fácil reconfiguração”, afirma o pesquisador, ao explicar que o sistema será compacto e poderá ser embarcado para medição em aeronaves.

O engenheiro realiza estudos das normas que dispõem sobre os ensaios para a caracterização de transistores, a fim de executar testes práticos. Na FEI, são feitos ensaios no equipamento de raios-X, fonte energética controlada e segura, que foi totalmente calibrada para poder ser aplicada nessa área de pesquisa. “Os dispositivos são submetidos a diferentes doses de radiação e também à variação de taxas de dose”, observa. A calibração do equipamento é feita pela professora Marcilei Guazzelli, que também é interface do Centro Universitário no Instituto de Física da Universidade de São Paulo para a realização de testes de radiação ionizante no acelerador de partículas, chamado Pelletron. Os dispositivos estudados pelo doutorando também serão submetidos a essa tecnologia e a fontes de Cobalto 60, recurso de energia natural e limitado que desempenha ação similar à dos raios-X, porém, em menor intensidade, conforme o que é estabelecido em normas de estudos internacionais.

Em seu primeiro ano de doutorado, Luis Eduardo Seixas está trabalhando na fase de testes da pesquisa. As avaliações são feitas em dispositivos comuns e também em dispositivos que possuem layouts diferenciados, tecnologia desenvolvida pelo professor doutor Salvador Gimenez em colaboração com pesquisadores belgas, em 2010, e já exploradas em outros estudos de pós-graduação orientados pelo docente. “Os novos desenhos potencializam o efeito do transistor, elevando o valor de corrente elétrica”, avalia. Os transistores desenvolvidos pelo professor doutor Salvador Gimenez possuem formatos de diamante, octogonal e peixe, diferente da formatação quadrada empregada na fabricação dos mesmos. Nessas novas configurações, já patenteadas pelo pesquisador, o dispositivo tem diminuição da área vulnerável à radiação ionizante, o que eleva a sua capacidade. Os resultados obtidos por meio dos testes serão comparados, a fim de determinar quais dispositivos apresentam mais robustez à radiação ionizante, para formar a base de dados da Plataforma de hardware/software.

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