En la actualidad con los avances tecnológicos y la disminución en las escalas de diseño y estudio de los materiales, la Espectroscopia Mössbauer continua brindando una gran oportunidad para cuantificar las interacciones hiperfina nucleares facilitando la detección de la respuesta magnética de sistemas base hierro, ampliamente utilizados en aplicaciones industriales e investigación en ciencia básica. Sin embargo, a pesar existir varios laboratorios en el país con la técnica implementada, en su mayoría carecen de la implementación de la geometría de reflexión, lo cual imposibilita el estudio de los fenómenos magnéticos superficiales. Adicionalmente, como complemento a la espectroscopia Mössbauer en la caracterización de sistemas magnéticos, la medición del coeficiente magnetoeléctrico en sistemas compositos o de fase simple con propiedades magnetoeléctricas (obtener una respuesta eléctrica al aplicar un campo magnético o visceversa) abre todo una gama de posibilidades en el estudio e investigación de materiales nanoestructurados. Por esta razón, se propuso en este proyecto diseñar, construir e implementar dos detectores de electrones para realizar estudios magnéticos superficiales de muestras en volumen y películas delgadas mediante la técnica de espectroscopia Mössbauer por reflexión (ICEMS). Además, diseñar e implementar un sistema de medición por el método dinámico del coeficiente magnetoeléctrico (ME) de muestras con comportamiento magnetoeléctrico a temperatura ambiente.
Para cumplir con los objetivos propuestos, en primera instancia se definieron los criterios de diseño, los parámetros físicos, equipos, tipos de materiales y características para la construcción de cada uno de los sistemas a construir. Posteriormente, se procedió a construir, instrumentar e implementar los sistemas y utilizarlos en la caracterización de diferentes materiales.
Durante la primera etapa, se tomó la decisión de construir un solo detector colocando al diseño un tornillo micrométrico que permitiera acondicionar la distancia entre la superficie de la muestra y los hilos conductores para poder utilizar la cámara tanto para muestras en volumen como en película delgada. Mientras que para el segundo equipo (coeficiente magnetoeléctrico) se diseñaron dos portamuestras inicialmente, para realizar medidas en volumen y película delgada, pero finalmente se construyó uno solo que funciona también en forma versátil. Se construyó y caracterizó espacialmente una bobina de Heltmontz para campos AC los cuales se superponen al DC. Además, aunque no se contempló en los objetivos de este proyecto se construyó un portamuestra especial para realizar las medidas a temperatura diferente al ambiente. Se diseñó un programa en LabView el cual a través de una interfaz gráfica sencilla para el usuario controla el sistema de medición de coeficiente magnetoeléctrico a temperatura ambiente y alta temperatura. Se implementó un sistema para el control de la temperatura mediante el montaje de un portamuestra basado en el método de Gouy y un circuito de control de temperatura utilizando una resistencia de calefacción tubular, un control de temperatura Checkman, un SSR de 40 A y una PT100 para la medición de temperaturas. Tanto el portamuestra como el circuito de control fueron agregados al sistema de medición de coeficiente magnetoeléctrico a temperatura ambiente.
En conclusión, se implementaron los equipos a los que nos comprometimos en el proyecto que financió la Vicerectoría de Investigaciones de la UTP. En este momento se encuentran en funcionamiento ambos equipos, lo cual se puede evidenciar mediante los artículos publicados, sometidos a publicación o que aún estamos en proceso de finalizar su escritura.
