[pt] Foi construído um magnetocardiógrafo supercondutor utilizando-se um SQUID (Superconductor Quantum Interference Device), capaz de medir campos magnéticos da ordem de 10 -8 gauss. Este aparelho foi utilizado para se testar a validade de um modelo cardíaco de múltiplos dipolos para magnetocardiografia. O modelo foi implementado através de um simulador elétrico e os resultados são comparados com sinais magnetocardiográficos de indivíduos normais. / [en] A superconducting magnetocardiographer using a SQUID (Superconductor Quantum Interference Device) which is capable of measuring magnetic fields down to 10 -8 gauss was built. This instrument was used in the test of a multiple dipole cardiac model in magnetocardiography. The model was accomplished through an electric simulator and the results are compared with magnetocardiographic signals of normal subjects.

[pt] Neste trabalho foi implementado um sistema capaz de realizar medições do efeito de magnetoresistência em dispositivos baseados em semicondutores orgânicos. Este efeito foi recentemente descoberto em dispositivos construídos utilizando filmes finos de materiais orgânicos não magnéticos de baixo peso molecular e poliméricos. O sistema implementado é capaz de medir pequenas variações na corrente do dispositivo (da ordem de nanoampère), à temperatura ambiente, utilizando a técnica de modulação do campo magnético. Nesta técnica dois campos magnéticos, um contínuo e um alternado, são aplicados na região onde se encontra o dispositivo. A variação da corrente sofrida pelo dispositivo devida à aplicação do campo contínuo é medida utilizando um amplificador Lockin que está em fase com a frequência de oscilação do campo magnético alternado. Após a implementação do sistema, no trabalho foi investigada a influência de alguns parâmetros do mesmo sobre a medição da magnetoresistência nos dispositivos orgânicos produzidos. Foi realizado também um estudo preliminar da magnetoresistência em função de diferentes compostos orgânicos. Este estudo foi divido em duas etapas: na primeira, o composto Alq3 foi utilizado como camada transportadora de elétrons e camada emissora e foram utilizados diferentes materiais orgânicos como camada transportadora de buracos. Na segunda etapa o polímero PEDOT foi utilizado como camada transportadora de buracos e foram utilizados dois complexos orgânicos de terras-raras como camadas emissoras e transportadoras de elétrons. Por fim, o sistema permitiu realizar um estudo preliminar do efeito da degradação sobre o valor da magnetoresistência nos dispositivos orgânicos. / [en] In this work a system capable to measure the magnetoresistance (MR) effect on organic based devices was mounted and characterized. The MR effect was recently discovered on devices performed by using thin films of non-magnetic organic materials (a number of polymers and small molecules). The mounted system is able to measure small variations in the device current (up to nanoampere), at room temperature, using the magnetic field modulation technique (MFMT). In the MFMT two different magnetic fields, one DC and another AC, are applied on the region where the device is placed. The current variation of the device, due to the DC magnetic field applied, is detected by a Lock-in amplifier in phase with the AC magnetic field. In addition to the installation of the system, this work allows to study the behaviour of MR effect from the performed devices, as a function of some parameters of the system. Moreover, a preliminary investigation of the MR effect as a function of different organic compounds was also carried out. This study was divided in two parts: in the first, the organic material Alq3 was used as electron transporting and emission layer and four different organic materials were used as hole transporting layer in the devices. In the second part, the PEDOT polymer was used as hole transporting layer whereas two different rare-earth compounds were used as electron transporting and emission layer to produce the devices. Finally, an investigation of the MR dependence as a function of the degradation of the produced devices was achieved.

[pt] Sensores magnéticos são sensores que detectam o fluxo devido a campos magnéticos que existem na região do espaço delimitada pela geometria do sensor. Cada tipo de sensor possui propriedades únicas que os tornam mais para aplicações particulares, seja na detecção de campos magnéticos estáticos ou variáveis. Esta tese desenvolveu sensores de campo magnético utilizando materiais magnéticos e fibras ópticas com redes de Bragg (FBG). Foram desenvolvidos neste trabalho protótipos de sensores que são simples na sua construção, leves e compactos, facilitando sua utilização em lugares de difícil acesso como, por exemplo, para o monitoramento do campo magnético em locais remotos. Dois tipos de sensores foram são desenvolvidos: o primeiro consiste em materiais magnetostrictivos no formato maciço e compósito, que possuem a propriedade de se deformarem na presença de um campo magnético externo. Esta deformação no material é detectada com redes de Bragg. É explorada a resposta do sensor quando este é imerso em campos magnéticos uniformes e gradientes de campo; o segundo sensor consiste em um ímã permanente de geometria cilíndrica fabricado com um furo central no qual uma fibra óptica contendo uma rede de Bragg pode ser inserida e colada. Quando o sensor interage com um material ferromagnético, a força magnética atrativa entre eles é transferida de forma axial para a FBG produzindo uma variação no comprimento de onda refletido. O sensor baseado em materiais magnetostrictivos funciona para de campos magnéticos da ordem do militesla. Já o sensor de força magnética necessita de um gradiente de campo para funcionar. Com este sensor é possível a obtenção de imagens produzidas por áreas de corrosão em materiais ferromagnéticos. Em ambos os casos, a sensibilidade com relação à variação da geometria do sensor é estudada. / [en] Magnetic sensors detect the flux generated by magnetic fields which exists in the region of space delimited by the geometry of the sensor. Each kind of sensor has a unique property that makes it more appropriate for particular applications. In this thesis we have built magnetic field sensors using magnetic materials and fiber Bragg gratings (FBG). We have focused on prototypes simple to construct, light and compact, making it easy to measure magnetic fields in remote places. Two kinds of sensors were built: the first one consists of magnetostrictive materials in bulk shape and in composite format. They have the property of increase their size in the presence of an external magnetic field. The deformation in the material is detected by using a single FBG. The sensor sensitivity is analyzed when it is immersed in uniform magnetic fields and field gradients. The second sensor consists of a magnet fabricated with a central hole in which a fiber optics containing a FBG can be attached. When the sensor interacts with a ferromagnetic material, the attractive magnetic force between them is transferred to the FBG, producing variation in the reflected wavelength. The sensor based in magnetostrictive materials works for magnetic fields at the militesla range. The magnetic force sensor needs a gradient field to work. Using the force sensor, it was possible to image corrosion areas in ferromagnetic materials. In both cases, the sensitivity with regard to the sensor geometry was studied.

[pt] A grande demanda por visualização através de imagens aliada ao caracter não invasivo das medidas de campo magnético motiva o desenvolvimento de ferramentas para o processamento de sinais em biomagnetismo. A técnica de filtragem inversa no domínio da freqüência, utilizada para restauração de imagens óticas, foi aplicada para se obter, a partir do campo magnético medido, uma imagem de sua fonte. Diversas simulações com distribuições de momentos magnéticos foram realizadas para se avaliar a qualidade da recuperação em presença de ruído. A técnica foi também aplicada em medidas experimentais obtidas com um mangnetômetro supercondutor. / [en] The great demand for images and the non-invasive character of the magnetic field measurements encourage the development of tools for signal processing in biomagnetism. The inverse filtering in the frequency domain technique often used in optical image restoration was applied to obtain an image of the source of magnetic field from its measured magnetic signal. Many simulations with two-dimensional magnetic moment distribution were carried out to determine the quality of the recovery in the presence of noise. The algorithm was also used with experimental data from measurement made with a super conducting magnetometer.

[pt] Um dos casos clínicos mais frequentes na sociedade moderna envolve a localização e extração de projéteis de armas de fogo, que normalmente são feitos de chumbo, um material não ferromagnético. O desenvolvimento de uma técnica que possibilite a localização precisa destes auxiliará o procedimento de remoção cirúrgica, tendo vasta relevância e impactando diretamente no aumento da taxa de sobrevivência de pessoas feridas. Dessa forma, esta dissertação apresenta e discute duas novas abordagens baseadas em técnicas de inteligência computacional, objetivando a localização de projéteis de armas de fogo inseridos no corpo humano, a partir do processamento da informação contida em mapas de campo magnético. Em ambas as abordagens analisadas modela-se o projétil como uma esfera de raio a, localizado em um espaço de busca contido em um plano xy, o qual está situado a uma distância h do sensor no eixo z. As técnicas de localização requerem a geração de um campo magnético primário alternado por meio de um solenoide, o qual incide sobre o espaço de busca. Caso exista um projétil de arma de fogo nesta região, serão induzidas correntes parasitas no projétil, as quais, por sua vez, produzirão um campo magnético secundário, que pode ser medido por um sensor de alta sensibilidade localizado na extremidade do solenoide. Na primeira abordagem analisada, as posições x e y do projétil são determinadas por um algoritmo de janelamento que considera valores máximos e médios pertencentes aos mapas de campo magnético secundário. A determinação da distância h entre a esfera e o sensor foi obtida por meio de uma rede neural, e o raio da esfera a é estimado por um algoritmo genético. Na segunda abordagem, as quatro variáveis de interesse (x, y, h e a) são inferidas diretamente por um algoritmo genético. Os resultados obtidos são avaliados e comparados. / [en] In modern society, one of the most frequent clinical cases involves location and extraction of firearms projectiles, usually made of lead, a non-ferromagnetic material. The development of a technique that allows the precise location of these projectiles will aid their surgical removal, which has a great relevance because it contributes directly to the increase of the survival rate of wounded patients. Thus, this dissertation presents and discusses two new approaches based on computational intelligence techniques, aiming at locating firearm projectiles inserted into the human body, by processing the information contained in magnetic field maps. On both approaches, the projectile is modeled by a sphere with radius a, located on a search space contained in a xy plane that is situated at a distance h from the sensor, along the z axis. The proposed location techniques require the generation of a primary alternating magnetic field by means of a solenoid, which aims at inducing eddy currents in a firearm projectile contained in the search space. In turn, these currents will produce a secondary magnetic field, which can be measured by a high-sensitivity sensor located at the bottom of the solenoid. In the first developed technique, the x and y positions of the projectile were estimated by a windowing algorithm that takes into account maximum and mean values contained on the secondary magnetic field maps. In turn, the distance h between the sphere and the sensor is inferred by a neural network, and the radius of the sphere a is estimated by a genetic algorithm. In the second technique, the four variables of interest (x, y, h and a) are inferred directly by a genetic algorithm. The results obtained are evaluated and compared.

[pt] Nesta dissertação foram discutidos os resultados obtidos com um interferômetro Fabry-Perot intrínseco (FPI) a fibra óptica, para sensoriamento de deformação longitudinal, temperatura e campo magnético. O FPI foi construído através da emenda de uma fibra capilar entre dois pedaços de fibra padrão de telecomunicação, formando uma cavidade de ar retangular. Esta cavidade, quando atua como um sensor de deformação longitudinal, possui uma sensibilidade nove vezes maior que uma típica rede de Bragg (FBG). Porém, quando atua como sensor de temperatura, a sensibilidade é bem menor que a de uma rede de Bragg, tornando-se bastante útil para diversas aplicações. O sensor de campo magnético foi construído através da colagem da cavidade de ar num material magnetostrictivo, para que este convertesse as mudanças causadas em seu comprimento, devido à aplicação do campo magnético, em deformação longitudinal. Este sensor apresentou uma sensibilidade ao campo magnético quatro vezes maior do que quando o mesmo é construído com uma rede de Bragg. / [en] This thesis discusses the results obtained with an intrinsic Fabry-Perot interferometer (FPI) fiber, for sensing longitudinal strain, temperature and magnetic field. The FPI was constructed by splicing a capillary fiber between two pieces of standard telecommunication fiber, forming a rectangular air cavity. This cavity, when acting as a longitudinal deformation sensor has a sensitivity nine times greater than a typical Bragg grating (FBG). However, when it acts as a temperature sensor, the sensitivity is much smaller than a Bragg grating, making it useful for various applications. The magnetic field sensor was built placing the air cavity on a magnetostrictive material, so that it converted the changes brought in its length due to the application of the magnetic field in longitudinal deformation. The sensor showed a sensitivity to the magnetic field four times higher than when it is built with a Bragg grating.