Dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico (FE - Field Emission Devices) têm sido propostos para aplicações como fontes eficientes de elétrons em nanolitografia, microscopia eletrônica, sensores microeletrônicos de vácuo, entre outras. Atualmente os sistemas tradicionais utilizados para caracterização de dispositivos FE fornecem apenas o comportamento geral da emissão de elétrons, ou seja, não permitem efetuar uma investigação mais seletiva e precisa dos centros emissores que constituem o dispositivo, durante seu funcionamento como dispositivo. Frente a esta lacuna, este trabalho propõe o desenvolvimento de um sistema de caracterização de dispositivos emissores de elétrons através do processamento de imagens integrado ao tradicional levantamento da característica corrente-tensão (I-V) do dispositivo. Tais imagens são obtidas através do impacto dos elétrons em uma tela fosforescente. A plataforma LabVIEW foi aplicada para o desenvolvimento do algoritmo de processamento dos sinais, que incorpora desde a etapa de aquisição dos dados (ou seja, medições realizadas pelos instrumentos) até a apresentação dos resultados em diferentes formatos (imagem ou representações gráficas), à escolha do usuário. O sistema desenvolvido permitiu avaliar, quantificar e identificar a distribuição da corrente de emissão em distintas regiões de interesse de amostras compostas por microestruturas ou filmes emissores de elétrons, resultando em representações gráficas bi e tridimensionais. Complementarmente, o sistema também permitiu comparar o desempenho dos dispositivos de emissão de elétrons por efeito de campo elétrico e estudar os efeitos físicos relacionados ao impacto dos elétrons em diferentes tipos de telas fosforescentes. Esta proposta resultou em uma ferramenta inovadora para análise de emissão de elétrons, com a vantagem de manter o dispositivo dentro do seu ambiente de operação, em alto vácuo, representando um grande avanço na metodologia aplicada para se obter características operacionais de dispositivos FE e proporcionando uma caracterização com qualidade superior, visto que proporcionou uma avaliação localizada dos centros emissores numa dada matriz. / Field emission devices (FE devices) have been proposed as efficient sources of electrons for applications in nanolithography, electron microscopy, microelectronic vacuum sensors, among others. Nowadays, the traditional FE characterization systems provide only information related to the general behavior of the electron emission, that is, they do not have specific tools to execute more selective and precise investigation of the emitting centers during their operation as device. As an alternative, this work proposes the development of a dedicated system for characterization of FE by integrating image processing with the traditional current-voltage (I-V) characteristics of the devices. Such images are obtained by the impact of electrons on a phosphorescent screen. The LabVIEW platform was applied to develop the algorithm of signal processing. This algorithm processes information from the data acquisition stage (instruments measurements) to the presentation of the results in different ways (image or graphical representation), according to the researcher´s choices. The developed system allowed evaluating, quantifying and identifying the emission current distribution in different regions of interest of samples composed by microstructures or thin emitting electron films, whose results could be represented in two and threedimensional graphics. Additionally, the system also allowed comparing the performance of electron emission devices by electrical field effect and studying physical effects related to the impact of electrons in different types of phosphorescent screens. This proposal resulted in an innovative tool for electron emission analysis, with the advantage of keeping the device inside its high vacuum characterization environment, which represents a significant advance in the methodology applied to obtain operational characteristics of FE devices and to provide a characterization with superior quality, since it provided a localized evaluation of the emitting centers in a given matrix.

Orientadores: Narcizo Marques de Souza Neto, Flávio Cesar Guimarães Gandra / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-27T10:57:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Veiga_LarissaSayuriIshibe_D.pdf: 10330689 bytes, checksum: 72bdd1a8fad1f82f880bb2c86fcd6a9e (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Este trabalho teve como objetivo a investigação de diversos mecanismos físicos provenientes das estruturas eletrônicas, magnéticas e cristalinas de sistemas ternários de terras raras e metais de transição 3d-5d através do uso das técnicas de espectroscopia de absorção de raios X e difração de raios X sob altas pressões. Dentre os fenômenos físicos estudados em função da compressão da rede cristalina induzida pela aplicação da pressão estão o magnetismo proveniente dos orbitais 4f e 5d nos sistemas ternários RERh4B4 (com RE = Dy e Er), os efeitos do campo elétrico cristalino e as interações de troca magnéticas nas perovskitas duplas 3d-5d (AFeOsO6, com A = Ca e Sr) e o acoplamento spin-órbita nos metais de transição 5d. As propriedades eletrônicas e magnéticas dos orbitais 4f e 5d das terras raras nos compostos da família RERh4B4 (RE = Dy e Er) foram investigadas através de experimentos de XANES e XMCD sob altas pressões na borda L3 do Dy e Er . Os sinais magnéticos das contribuições quadrupolar (2p3/2-> 4f) e dipolar (2p3/2->5d) presentes nos espectros de XMCD, em ambos os compostos, diminuem progressivamente em função da pressão. Este comportamento foi explicado em termos das interações de troca magnéticas entre os íons de terras raras, que são enfraquecidas pelas alterações locais da estrutura atômica induzidas pela compressão da rede cristalina. Já no sistema de perovskitas duplas, foi demonstrado que a compressão da estrutura Sr2FeOsO6, com um arranjo cristalino ordenado dos íons de Fe (3d) e Os (5d), permite o controle contínuo e reversível da coercividade e magnetização de saturação. Este efeito foi explicado em termos do aumento do campo elétrico cristalino em função da pressão, que altera as interações de troca magnéticas Fe-O-Os e transforma o material com magnetização remanente e coercividade praticamente nulas a pressão ambiente em outro com uma coercividade robusta (~0.5 T) e magnetização de saturação expressiva a pressões acima de ~10 GPa. Por fim, a última parte desta tese de doutorado foi dedicada ao uso da seletividade química e orbital da técnica de XANES na investigação do acoplamento spin-órbita nos elementos Pt (Pt0, 5d9) e Hf (Hf0, 5d2) sob altas pressões. Ao contrário do observado para a Pt, o cálculo do branching ratio a partir dos espectros de absorção nas bordas L2,3 do Hf revelaram que o acoplamento spin-órbita aumenta monotonicamente em função da pressão aplicada. Esse comportamento foi relacionado às propriedades supercondutoras e estruturais presentes nesse elemento sob altas pressões / Abstract: The scientific goal of this work has been the investigation of several physical mechanisms derived from the electronic, magnetic and structural properties of ternary rare earth and transition metal systems by means of X-ray absorption spectroscopy and X-ray diffraction techniques in a diamond anvil cell. Among the physical properties studied as a function of lattice compression induced by applied pressure are the magnetism of the 4f and 5d orbitals in tetragonal rare earth rhodium borides RERh4B4 (with RE = Dy e Er), the crystal electric field effects and magnetic exchange interactions in 3d-5d double perovskite systems (A2FeOsO6, with A = Ca e Sr) and the spin-orbit coupling in 5d transition metals. The electronic and magnetic properties of the rare earth 4f and 5d orbitals in the RERh4B4 (RE = Dy e Er) systems were investigated through high pressure XANES and XMCD experiments at Dy and Er L3 edges. For both compounds, the magnetic signals of the quadrupole (2p3/2->4f) and dipole (2p3/2->5d) contributions to the XMCD spectra progressively decrease as a function of pressure. This behavior was explained in terms of the magnetic exchange interactions between the rare earth ions, which are weakened by changes in the local atomic structure induced by compression of the crystal lattice. In the double perovskite system, it has been shown that compression of Sr2FeOsO6 structure with an ordered crystalline arrangement of iron (3d) and osmium (5d) transition metal ions, allows for continuous and reversible control of magnetic coercivity and saturation magnetization. This effect was explained in terms of enhanced crystal electric fields under high pressure, which alter the Fe-O-Os magnetic exchange interactions and transform the material with an otherwise mute response to magnetic fields into one with a strong coercivity (~0.5 T) and substantial saturation magnetization at pressures above ~10 GPa. Finally, the last part of this thesis is dedicated to the use of chemical and orbital selectivity of XANES technique as a tool to investigate the spin-orbit coupling in Pt (Pt0, 5d9) and Hf (Hf0, 5d2) elements under high pressures. Unlike observed for Pt, the calculated branching ratio determined from the integrated intensities of the Hf L2,3 white lines shows that the spin-orbit coupling increases monotonically as a function of applied pressure. This behavior was related to the superconducting and structural properties displayed by this element at high pressures / Doutorado / Física / Doutora em Ciências

Submitted by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-16T09:48:38Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Arthur Melo Pereira - 2017.pdf: 8324435 bytes, checksum: a36f9e13810ace212ce9d44a66fc2fb4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2017-11-16T09:49:04Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Arthur Melo Pereira - 2017.pdf: 8324435 bytes, checksum: a36f9e13810ace212ce9d44a66fc2fb4 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-16T09:49:04Z (GMT). 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However, the lines constitute one of the great emitting sources of electric and magnetic fields of low frequency, which has caused concern and has been motivating fact of several studies, like the realized in this work. Therefore, in view of the scenario presented in the previous paragraph, it is necessary to establish ways of calculating the fields more and more precisely. For the calculation of the electric field is used the Image Method, the Maxwell Potential Coefficients Method and the Coulomb Law, and for the magnetic field the Biot-Savart's Law is used. The results obtained for the electric and magnetic fields were for infinite rectilinear geometries, finite rectilinear and for the conductors taking the form of a catenary, the latter geometry being the most real model for the arrangement of the conductors in a line. In all cases treated, an analytical and numerical approach was performed, in order to allow the calculation of the three geometries with accuracy. Taking advantage of the methodology of calculation of the fields, in addition this work proposes a method of support to the monitoring of transmission lines. The method consists of using the Genetic Algorithm associated to the values of the electric and magnetic fields measured to determine the parameters of the line, such as: phase spacing, cable-soil height, equivalent conductor diameter, current and operating voltage. Given the simplicity of implementation when compared to other methods, the achievement of satisfactory results and the need for a single measuring device to monitor the transmission line, the proposed method proves to be viable and promising to carry out the line monitoring process. / Em uma sociedade dependente da energia elétrica para a execução de diversas atividades do cotidiano, é normal que a sua utilização seja cada vez mais crescente no decorrer do tempo. Para realizar o transporte de toda energia elétrica é imprescindível o uso de linhas de transmissão, que com o aumento da demanda de energia inevitavelmente tenderam a se multiplicar pelo mundo e em especial pelo território brasileiro, dadas as suas dimensões continentais. Tendo em vista a função das linhas de transmissão para o sistema elétrico, é notável a sua importância no contexto do fornecimento de energia elétrica. No entanto, as linhas constituem uma das grandes fontes emissoras de campos elétricos e magnéticos de baixa frequência, o que tem causado preocupação e tem sido fato motivador de diversos estudos, como o realizado neste trabalho. Portanto, diante do cenário apresentado no parágrafo anterior, se faz necessário estabelecer formas de calcular os campos de maneira cada vez mais precisa. Para o cálculo do campo elétrico utiliza-se o Método das Imagens, o Método dos Coeficientes de Potencial de Maxwell e a Lei de Coulomb, já para o campo magnético a Lei de Biot-Savart é empregada. Os resultados obtidos para os campos elétricos e magnéticos foram para as geometrias retilíneas infinitas, retilíneas finitas e para os condutores assumindo a forma de uma catenária, sendo que essa última geometria constitui o modelo mais real quanto à disposição dos condutores em uma linha. Em todos os casos tratados foram realizadas uma abordagem analítica e numérica, de maneira a possibilitar o cálculo das três geometrias com exatidão. Aproveitando-se da metodologia de cálculo dos campos, adicionalmente este trabalho propõe um método de apoio ao monitoramento de linhas de transmissão. O método consiste em utilizar o Algoritmo Genético associado aos valores dos campos elétrico e magnético medidos para determinar os parâmetros da linha, como: espaçamento entre fases, altura cabo-solo, diâmetro equivalente dos condutores, corrente e tensão de operação. Dada a simplicidade de implementação quando comparado a outros métodos, a obtenção de resultados satisfatórios e a necessidade de um único aparelho de medição para monitorar a linha de transmissão, o método proposto mostra-se viável e promissor para realizar o processo de monitoramento de linhas.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:35:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOSE CARLOS TACZA ANAYA.pdf: 7682166 bytes, checksum: f3eebed2cf5cb0f5ecda9415f8754978 (MD5) Previous issue date: 2015-01-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this dissertation, we present the capability of a new network of sensors to monitor the atmospheric electric field at various locations in South America. The main goal is to obtain the characteristic Universal Time daily curve of the atmospheric electric field in fair-weather. That curve is known as the Carnegie curve, which is related to the currents flowing in the Global Atmospheric Electric Circuit. This has been accomplished using monthly, seasonal and annual averages. After obtaining our standard curve of variation of the electric field in fair-weather, the deviations related to phenomena such as solar flares, solar protons events, geomagnetic storms, total solar eclipse and seismic activity are analyzed and commented. / Neste trabalho de dissertação apresenta-se a capabilidade de uma nova rede de sensores para monitorar o campo elétrico atmosférico em vários locais na América do Sul. O objetivo principal é obter a curva diária do campo elétrico atmosférico de tempo bom. Para isto foram realizadas médias mensais, sazonais e anuais. Essa curva é comparada com a curva característica em Tempo Universal conhecida como a Curva de Carnegie, a qual é relacionada com as correntes fluindo no Circuito Elétrico Atmosférico Global. Depois de obter a curva padrão de variação do campo elétrico atmosférico de tempo bom, foram analisados e comentados os desvios relacionados a explosões solares, eventos de prótons solares, tempestades geomagnéticas, eclipse solar e atividade sísmica.