[pt] A presente dissertação é uma continuação de pesquisas desenvolvidas por Leite (2006) visando à análise multielementar de rochas (basaltos, obsidianas e folhelhos) por espectrometria de massa com plasma indutivamente acoplado (ICPMS), em combinação com ablação a laser (LA) e utilizando-se vidro borato como alvo de análise. Como no trabalho anterior, os experimentos foram realizados com um sistema LSX-100 (CETAC) acoplado ao espectrômetro Elan 6000 ICPMS (PerkinElmer-Sciex). Como gases carreadores na câmara de ablação foram testados gases puros (Ar, He) e misturas (Ar-He, Ar-N2). Também foram avaliados parâmetros operacionais do laser, tais como: energia de saída, focalização, velocidade de varredura e freqüência de disparo. As novas condições analíticas foram testadas com os padrões preparados por Leite (2006), calculandose os limites de detecção, a exatidão e precisão. Os limites de detecção para 40 elementos (Na, Al, Si, P, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Sb, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, Th, U) ficaram compreendidos entre 0,004 mg kg-1 (Tb) e 850 mg kg-1 (Si). Exatidões foram estimadas a partir de análises de materiais de referência certificados (USGS BIR-1, BHVO-2, SCo-1), obtendo-se erros < 10% para Sc, V, Co, Ni, Zn, Rb, Y, Ba, La, Pr, Nd, Tb, Lu e Th e entre 10-20% Na, Al, Si, P, K, Ca, Mn, Fe, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Ce, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb, Lu, Hf e U. Precisões, calculadas a partir dos desvios-padrão residuais das curvas de calibração, ficaram em média em 6%, sendo de no máximo 10% para 30 elementos (Na, Al, Si, P, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Lu, Hf e Ta). Foram preparados novos padrões de calibração a partir de dois materiais de referência certificados, o basalto USGS BCR-2 e o folhelho USGS SGR-1. Os novos padrões foram validados utilizando os padrões preparados por Leite (2006) e através de análises independentes. Os coeficientes de determinação (R2) para 24 elementos (Na, Mg, Al, K, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Rb, Sr, Y, Nb, Ce, Nd, Eu, Ho, Yb, Lu, Ta, Pb, U) foram maiores que 0,98 e para os outros 16 elementos, no mínimo, maiores que 0,95 (Si, P, Ca, Zn, Zr, Ba, La, Pr, Sm, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Hf, Th). As metodologias foram utilizadas na caracterização multielementar de amostras de folhelhos, de grande interesse geológico na área de petróleo, e os resultados preliminares são apresentados e discutidos. / [en] The present master dissertation is a continuation of a research study developed by Leite (2006) aiming at the multielemental analysis of rock samples (basalts, obsidians and shale) by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICPMS), in combination with laser ablation (LA) and using borate glass as analytical targets. As in the former work, the experiments were performed with a LSX-100 (CETAC) system coupled to an Elan 6000 ICPMS (PerkinElmer-Sciex). Pure gases (Ar, He) and mixtures (Ar-He, Ar-N2) were tested as carrier gas for transporting the aerosol from the ablation cell to the plasma. Different operational parameters of the laser, such as energy, focus, scanning speed and laser frequency were also studied. The new and optimized analytical conditions were tested with the calibration standards prepared by Leite (2006), and limits of detection (LOD), accuracies and precisions (RSD) were estimated. For 40 elements (Na, Al, Si, P, K, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Zn, Ga, Rb, Sr, Y, Zr, Nb, Sb, Ba, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta, Th, U), the LODs were in the range of 0,004 mg kg-1 (Tb) and 850 mg kg-1 (Si). Accuracies, estimated from the analysis of certified reference materials (USGS BIR-1, BHVO-2, SCo-1), were better 10% for Sc, V, Co, Ni, Zn, Rb, Y, Ba, La, Pr, Nd, Tb, Lu, and Th, and between 10 to 20% for Na, Al, Si, P, K, Ca, Mn, Fe, Ga, Sr, Y, Zr, Nb, Ce, Sm, Eu, Gd, Dy, Er, Yb, Lu, Hf, and U. Analytical precisions, calculated from the residual standard deviations of calibration curves were typically 6%, and at most 10% for 30 elements (Na, Al, Si, P, Ca, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Zn, Ga, Sr, Y, Zr, Sb, La, Ce, Pr, Eu, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Yb, Lu, Hf, Ta). New targets were prepared from two certified reference materials: (USGS BCR-2 (basalt) and USGS SGR-1 (shale). These new calibration standards were validated against those prepared by Leite (2006) and also by an independent technique. Coefficients of determination (R2) for 24 elements (Na, Mg, Al, K, Sc, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ga, Rb, Sr, Y, Nb, Ce, Nd, Eu, Ho, Yb, Lu, Ta, Pb, U) were better than 0.98, and for further 16 elements better than 0.95 (Si, P, Ca, Zn, Zr, Ba, La, Pr, Sm, Gd, Tb, Dy, Er, Tm, Hf, Th). The method was then used for the multielement characterization of marine shale samples, which are of great geological interest in petroleum research, and preliminary results are presented and discussed.

[pt] A fotoelasticidade é uma ferramenta poderosa para análise de tensões em problemas bi e tridimensionais. Nos últimos anos a técnica vem ganhando renovado interesse da comunidade científica devido à adaptação de modernas técnicas de aquisição e processamento digital de imagens. Uma das linhas mais promissoras é a Fotoelasticidade RGB, que entende a cor como uma combinação única dos níveis de intensidade das componentes Red, Green e Blue. Tratase de uma metodologia poderosa, porém de fácil compreensão e aplicação em ambientes industriais. Uma aplicação tradicional da fotoelasticidade é na inspeção de tensões residuais em componentes de vidro, utilizando-se a Norma ASTM F218. Esta Norma estabelece dois procedimentos para a determinação da ordem de franja isocromática: um quantitativo e outro qualitativo. O vidro tem birrefringência muito baixa, o que faz com que a resposta ótica seja basicamente em tons de cinza. No seu procedimento qualitativo a Norma ASTM F218 recomenda a utilização de um filtro retardador de onda inteira. Com esse simples procedimento, a resposta ótica se modifica. No lugar de tons de cinza tem-se cores em torno da passagem do vermelho para o azul, o que simplifica muito a análise de birrefringência por um operador. A aplicação da Fotoelasticidade RGB para componentes de vidro, transforma este método qualitativo em quantitativo: a cor deixa de ser um parâmetro abstrato, e passa a ser um número. Este trabalho analisa os procedimentos necessários para aplicar a Fotoelasticidade RGB à indústria do vidro. A Norma ASTM F218 recomenda que o filtro de onda inteira, seja inserido com sua direção principal alinhada à direção principal de cada ponto analisado. Foi pesquisada a diferença entre os resultados obtidos, quando a norma é seguida, e quando é utilizado um procedimento simplificado, ou seja, é utilizada apenas uma posição do filtro para analisar todos os pontos. Além disso, o método foi aplicado a dois casos: um esteme e um bulbo de lâmpada. Nos dois casos, foram analisados um componente considerado bom e outro considerado ruim, por seu fabricante, procurando mostrar seus estados de tensões residuais através da Fotoelasticidade RGB. / [en] Photoelasticity is a powerful tool for analyzing stress in bidimensional and three-dimensional problems. In the last years the technique renewed the scientific community s interest due to adaptation of modern acquisition and image digital processing techniques. One of the most promising field is called RGB Photoelasticity. It quantifies the color as an unique combination of the intensity levels of Red, Green and Blue components. It is a powerful methodology,even so of easy understanding and application in industrial enviroment.A traditional application of the photoelasticity is in the inspection of residual stresses in glass components, using the specification ASTM F218. That specification establishes two procedures for the determination of the isocromatics fringe order: one of them quantitative and anotehr one qualitative. The glass has very low birefringence, so that its optic response is basically in gray tones. In the qualitative procedure the specification F218 recommends the use of a full - wave plate. With this simple procedure the optical answer is changed. It is possible to obtain colors near the passage of the red to blue, what simplifies the analysis too much. The application of RGB photoelasticity to glass transforms the qualitative method in quantitative: the color is not more an abstract parameter, but a number. This dissertation analyzes the necessary procedures to apply RGB photoelasticity to the glass industry. The specification F218 recommends that the full wave plate must be inserted with its principal direction aligned to the principal direction of each analyzed point. A implification to that procedure was proposed: to use only one position of the filter to analyze all the points. The difference among the two procedure was researched; the results obtained following the specification and using the simplified procedure were compared. The method has been applied to two cases: a stem and a lamp bulb. In the both cases, a component in the acceptable condition and another in the non-acceptable condition were analyzed, in order to show their states of residual stresses using the RGB photoelasticity.

[pt] Componentes ópticos para sistemas de telecomunicações estão em crescente demanda. Para aumentar a eficiência destes componentes, reduzir os custos e permitir a integração aos sistemas atuais, tem-se incentivado a pesquisa de novos materiais, como, por exemplo, a sílica fundida. Geralmente, a sílica fundida, por ser um meio isotrópico, não exibe efeitos não lineares de segunda ordem como o efeito eletro-óptico, que pode ser utilizado na fabricação de chaves e moduladores ópticos. No entanto, pode-se induzir na sílica uma não linearidade de segunda ordem (c(2)) da ordem de 1 pm/V através da técnica de polarização eletrotérmica. Observa-se a formação de uma camada depletada de íons e um campo elétrico muito intenso permanentemente gravado em sílica polarizada. A caracterização experimental desta camada de depleção, ou seja, espessura, perfil e magnitude do c(2) induzido, é importante para a compreensão do processo físico que ocorre durante a polarização. Podem ser encontrados na literatura resultados muito divergentes obtidos com diferentes técnicas de caracterização. Não se sabe se esta divergência é devida aos diferentes métodos usados, ou a diferentes condições de polarização e tipos de amostras. Nesta tese, fez-se uma comparação entre quatro técnicas de caracterização da espessura da camada de depleção em sílica polarizada: ataque químico interferométrico com ácido fluorídrico, Maker Fringe, microscopia óptica e de força atômica, e ataque interferométrico com medida de segundo harmônico em tempo real. A estabilidade da não linearidade induzida é importante para garantir a estabilidade de chaves e moduladores ópticos construídos com sílica polarizada, portanto, fez-se também um estudo de apagamento por temperatura da não linearidade induzida em amostras de sílica polarizada. Foi também estudado nesta tese a influência da superfície da amostra antes da polarização, fator importante para a otimização da reprodutibilidade do processo. Para investigar a potencialidade do desenvolvimento de um Atenuador Óptico Variável (VOA) a fibra óptica, também foi feito um estudo de polarização eletrotérmica em fibras ópticas. Estudos complementares foram realizados envolvendo a influência do campo elétrico na taxa de ataque de ácido fluorídrico em fibras ópticas. Fez-se também um estudo sobre redes de Bragg gravadas em fibras especiais. Parte desta tese foi financiada pelo CNPq (bolsa doutorado), pelo Convênio Ericsson/PUC-Rio - Termo Aditivo 04 e 14, ref: PUC.04, Polarização de fibras ópticas, e pelo Projeto GIGA - Finep - Funttel - CPqD, Subprojeto Atenuador Óptico Variável a Fibra Óptica. / [en] Over the past few years, there has been a growing demand for optical components for telecommunication systems. In order to increase the efficiency of these components, reduce costs and allow integration to current systems, efforts have been made in researching new materials, for example, silica. Due to its isotropic nature, silica, ordinarily, does not present second order effects, for example, the electro-optic effect, which can be used for optical switching and modulation. However, eletrothermal poling can be used to induce in silica a second order nonlinearity (c(2)) of the order of 1 pm/V. It can be observed that poled silica has an ion-depleted layer and a permanently recorded electric field. The experimental characterization of this depletion layer, i.e. width, profile and magnitude of the induced c(2), is important for the comprehension of the physical process occurring during polarization. Different results obtained with different characterization techniques can be found in literature. It is not known whether diverging results in literature are due to different methods of examination or due to different poling conditions and sample type. This thesis compares the findings of four experimental techniques used to monitor the width of the depletion region in fused silica samples poled under similar conditions - hydrofluoric acid (HF) etching, Maker Fringe, optical and atomic force microscope, and hydrofluoric acid (HF) etching with real time monitoring of the SH signal. The stability of the induced nonlinearity is important to guarantee the stability of optical switches and modulators built with poled silica; therefore, thermal annealing of the induced nonlinearity in poled silica is also investigated in this thesis. The influence of the sample surface before poling, an important factor in reproducibility, is also investigated in this thesis. In order to investigate the possibility of developing an optical fiber Variable Optical Attenuator (VOA), optical fiber electrothermal poling was also investigated. Additionally, studies of the influence of the electric field strength on HF etching rate were made, as well as recording of Bragg gratings on special fibers. This thesis has been partially funded by CNPq (Doctorate scholarship), by Ericsson/PUC-Rio Accord - Additive term 04 e 14, ref: PUC.04, Poling of Optical Fiber, and by GIGA - Finep - Funttel - CPqD Project, Variable Optical Attenuator Subproject.