Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:22Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:28Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, é apresentada uma variação da técnica de espectroscopia por cavidade ressonante tipo ring-down CRDS (do acrônimo em inglês Cavity Ring-Down Spectroscopy) para a obtenção simultânea do espectro de absorção de multicomponentes numa faixa espectral larga do visível. Esta nova técnica se resume no uso do espectro supercontinuum (resultante da irradiação de meios não lineares através de lasers de femtossegundo, ou simplesmente gerada por fontes compactas) como fonte de luz para iluminar a cavidade. Neste contexto são descritas as características dos módulos para a montagem de um MC-SC-CRDS (Multicomponent Supercontinuum Cavity Ring-Down Spectroscopy): os pares de espelhos altamente refletivos, a cavidade ressonante e o sistema de detecção. Alguns problemas relacionados à excitação de multimodos, à luz difusa, ao uso efetivo do intervalo dinâmico de detecção, à baixa resolução do instrumento em resolver linhas estreitas de absorção são situados. Apresentamos os espectros de absorção de H2O (políades 4nu, 4nu + delta ) e O2 (transições proibidas de spin b-X) simultaneamente medidos por essa técnica na faixa do visível, e uma comparação com as linhas de absorção baseadas do banco de dados HITRAN é feita para demonstrar a funcionalidade deste método. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:38Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:37Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho investiga-se, inicialmente, o comportamento de um amplificador klystron de múltiplas cavidades segundo uma análise a pequenos sinais linear considerando o efeito de carga espacial para, na seqüência, apresentar uma análise do dispositivo utilizando um modelo não-linear a grandes sinais. Na primeira investigação apresenta-se, a partir da teoria dos modos normais, expressões que descrevem o balanço de potência complexo em uma cavidade excitada por um feixe de elétrons. Na seqüência, utiliza-se um modelo linearizado a pequenos sinais para desenvolver uma expressão para a densidade de corrente de convecção ao longo do tubo de deriva acoplado a múltiplas cavidades reentrantes, em função do campo elétrico produzido nos gaps de interação das cavidades. Estas expressões formam a base para a determinação do ganho de voltagem e de ganho de potência de um amplificador klystron de múltiplas cavidades, além da determinação de uma expressão para a largura de banda, sob a hipótese de cavidades idênticas e igualmente espaçadas. O código desenvolvido é validado utilizando-se os parâmetros de um amplificador klystron de 4 cavidades, com corrente d.c. de 525 mA, voltagem d.c. de 6 kV e freqüência de 1,849 MHz, quando se obteve um ganho de 70 dB. Na análise a grandes sinais, o modelo matemático utiliza o formalismo lagrangiano para resolver a dinâmica das partículas, descritas conforme o modelo de discos com raio finito, em uma análise unidimensional, considerando os efeitos não-lineares devido aos campos de carga espacial. O código é validado usando os dados de um amplificador klystron comercial Varian. Dentre outros, os gráficos da velocidade e da densidade do feixe de elétrons, da corrente harmônica, do ganho por cavidade, da conversão AM/AM, da compressão de ganho e da energia do sistema são mostrados e discutidos. Além disso, apresentou-se também um método para a determinação da freqüência de ressonância 0 f , para o fator de qualidade Q e para a razão (R Q) em cavidades cilíndricas reentrantes, de relevância para o projeto de amplificadores klystron de múltiplas cavidades, utilizando a técnica do casamento de admitância do gap de interação entre a cavidade e o tubo de deriva. Um dos resultados mais significativos é o da corrente harmônica fundamental, que resultou 60% maior do que a corrente d.c. considerando um dispositivo com 4 cavidades. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T10:46:11Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T10:46:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Neste trabalho, foi desenvolvido um laser pulsado utilizando um chaveador-Q passivo em uma cavidade com a tecnologia de controle de modo por duplo-passo. Utilizando um cristal de Nd:LiYF4 com 0,8 mol% de dopagem, foi possível gerar um pulso com duração de 5,5 ns (FWHM), com 1,2 mJ de energia e potência pico de 220 kW para utilização na técnica Cavity Ring-Down Spectroscopy (CRDS). A técnica (CRDS), que pode ser traduzida por espectroscopia de cavidade ressonante, é utilizada para medida de espectros de absorção de gases, líquidos e sólidos. Com a técnica CRDS é possível medir perdas com altíssimo grau de precisão, ressaltando sua sensibilidade que é confirmada pela utilização de espelhos com alta refletividade. Foram avaliadas, com essa técnica, as perdas por reflexão e espalhamento de materiais transparentes. Após a calibração da cavidade ressonante, foi possível medir as perdas nas amostras com resolução de até 0,045%, sendo o valor máximo alcançado de 1,73%. Essa calibração foi possível, pois obteve se um tempo de decaimento de aproximadamente 20 μs com a cavidade desobstruída. Também foi conseguido um método de determinação do índice de refração dos materiais transparentes com precisão de cinco casas decimais. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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High quality nanophotonic structures fabricated on silicon nitride substrates and operating in the visible range of the spectrum are investigated. As most biological sensing applications, such as Raman and fluorescence sensing, require visible light pumping and analysis, extending the nanophotonics concepts to the visible range is essential. Traditionally, CMOS compatible processes are used to make compact silicon nanophotonics structures. While the high index contrast of silicon on insulator (SOI) wafers offer a high integration capability, the high absorption loss of silicon renders it unusable in the visible range. In this research high quality factor microdisk and photonic crystal resonators and high resolution arrayed waveguide grating and superprism spectrometers are fabricated and characterized in the visible range and integrated with fluidic structures and their application in biosensing and athermal operations is investigated.

Optimal utilization of microwave energy requires more basic knowledge of the dielectric properties of the material under investigation. The dielectric properties of materials subjected to microwaves are known to depend on moisture content, temperature and density of the material as well as the frequency of the applied microwave field. This thesis is focussed on the development and evaluation of the new Permittivity Analyser to measure the dielectric properties of agri-food materials at 915 and 2450 MHz using cavity perturbation concept. / In this study, the dielectric properties measuring system was designed and developed using cavity perturbation concept to measure the essential and fundamental parameters of microwave-material interaction; dielectric constant and dielectric loss factor of selected agri-food substances and organic solvents. The TM010 mode of electromagnetic energy was selected and configured to operate at the peakresonant condition for both ISM (Industrial, Scientific and Medical) approved frequencies of .915 and 2450 MHz frequencies. The resonant perturbation cavities were designed, fabricated and tested using the network analyser and the permittivity analyser. High Q (ratio of energy supplied to absorbed) values were reported for both frequencies. Basic calibration of the measurement system was performed using standard media such as air, water and alcohol. Necessary mathematical steps and algorithms were written and integrated into a user-friendly software program (Visual basic 6.0) to carry out the entire measurement. / The dielectric properties (epsilon' & epsilon ″) of materials such as; edible oils---canola, soya and sunflower oils, neem oil/pulp, homogenized milk (1, 2 and 3.25% fat), organic solvents such as ethanol, hexane and their mixtures were determined at various temperatures and frequency (915, 2450 MHz) combinations, using cavity perturbation technique. Linear relationships between the dielectric properties and temperature found in the literature were confirmed to be valid for certain ranges in case of edible oils, organic solvents and milk samples tested with the cavity perturbation method. Repeatibility and variability aspects of the permittivity analyzer at both the frequencies are presented.

The dynamics of atomic scale structures during structural change can be studied by Ultrafast Electron Diffraction (UED). The time resolution needed to reveal the fastest dynamics is 100 fs. Sub-angstrom structural resolution becomes possible with 1-1000 pC of charge necessary for diffraction pattern analysis during subtle structural changes. This combination of requirements cannot currently be realized due to the space-charge temporal broadening inherent to bunches of electrons of high fluence and short temporal duration. Simulations show that the incorporation of a specially designed Radio-Frequncy (RF) cavity into the UED apparatus removes this technical limitation. The RF cavity reverses the near linear position-momentum distribution of the temporally broadened electron bunch, causing the bunch to recompress itself as it propagates. It is found that our proposed method allows for sub-100 fs bunches with maximum charge of 0.6 pC, almost 3 orders of magnitude improvement over today's state of the art.

Thesis (Ph. D.)--Ohio State University, 2005. / Title from first page of PDF file. Includes bibliographical references (p. 115-120).

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