En este trabajo se presenta el modelamiento del intercambiador de calor de tubos y carcasa de Lngerer u. Reich (Stück 2 Dat 372) del laboratorio de energía de la Sección de Ingeniería Mecánica. El intercambiador de calor recibe agua caliente en su coraza, proveniente de un motor de combustión, y agua fría en los tubos internos. / Tesis

La radiación ionizante se encuentra en nuestro mundo de forma natural y es una herramienta tanto beneficiosa como dañina para el ser humano. El objetivo final de esta tesis es evadir los efectos dañinos, en específico, de la radiación X y gamma. Durante este asunto de estudio se muestra el proceso detallado del diseño de un equipo de detección de rayos X y rayos gamma utilizando como pieza principal un diodo PIN de silicio modelo S3590-08, del fabricante Hamamatsu Photonics, capaz de sensar la intensidad de los rayos gamma y los rayos X a distintas energías. El equipo es capaz de procesar los datos gracias a un microcontrolador Atmega8 de la compañía Atmel, y mostrar al usuario la dosis de radiación a la que está expuesto en tiempo real a través de una pantalla de cristal líquido. También le advierte al operario si ha superado un valor seguro a través de mensajes y de dos alarmas, una visual y la otra sonora. Todo el diseño es validado en base a simulaciones de software que emulan el comportamiento, de forma aproximada, de la electrónica utilizada en la tesis. Además, se añade un protocolo de pruebas frente a radiación X para una futura etapa de implementación, calibración y uso final del equipo en el Laboratorio de Materiales de la especialidad de Ingeniería Mecánica. / Tesis

Orientador: Diogo Paschoalini Volanti / Banca: Márcio José Tiera / Banca: Caue Ribeiro de Oliveira / Resumo: No presente trabalho avaliou-se o efeito do óxido de grafeno reduzido (RGO) e paládio (Pd) no dióxido de estanho (SnO2) para detecção de compostos orgânicos voláteis (VOCs) na presença de umidade, similar às condições ambientais e da respiração humana. Dessa forma, dois conjuntos de amostra diferentes foram preparadas pelo método solvotérmico assistido por micro-ondas em tempos curtos de síntese, sendo o primeiro constituído pelo SnO2 com morfologia de flores e heteroestrutura Pd-SnO2, e o segundo consistindo em nanopartículas (NPs) ocas de SnO2 e nanocompósito RGO-SnO2. Os materiais sintetizados foram caracterizados por difratometria de raios X (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV-FEG), microscopia eletrônica de transmissão (MET), espectroscopia de raios X por dispersão de energia (EDS), espectroscopia Raman, análise de área superficial específica (BET), espectroscopia na região do infravermelho com transformada de Fourier (FTIR), análise termogravimétrica (TG) e espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS). Dessa forma, para a heteroestrutura Pd-SnO2, a dispersão de NPs de Pd metálico se deu de forma homogênea na superfície do SnO2. No caso do nanocompósito RGO-SnO2, as NPs ocas de SnO2 se formaram na superfície das folhas de RGO, garantindo a interconectividade entre os dois materiais. As propriedades como sensor de VOCs dos materiais foram estudadas - avaliando parâmetros de seletividade e sensibilidade - em atmosfera seca e com umidade relativa e... / Abstract: In the current work, the effect of reduced graphene oxide (RGO) and palladium (Pd) on tin dioxide (SnO2) were evaluated for the detection of volatile organic compounds (VOCs) in humidity presence, similar to environmental and human exhaled breath conditions. Thus, two different groups of samples were prepared by microwave-assisted solvothermal method in a short reaction time, where the first group of samples corresponded to SnO2 with flower-like morphology and Pd-SnO2 heterostructure. The second one consisted of hollow SnO2 nanoparticles (NPs) and RGO-SnO2 nanocomposite. The materials were characterized by Xray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM-FEG), transmission electron microscopy (TEM), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDS), Raman spectroscopy, analysis of specific surface area (BET), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), thermogravimetric analysis (TG), and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Therefore, for the Pd-SnO2 heterostructure, the dispersion of metallic Pd NPs occurred homogeneously on SnO2 surface. In the case of RGO-SnO2 nanocomposite, the hollow SnO2 NPs grew on the RGO sheets, ensuring a great interconnectivity between both materials. The VOCs sensing properties were studied - evaluating parameters such as selectivity and sensibility - under dry atmosphere and with relative humidity between 24 and 98%. When the structures of flower-like SnO2 and Pd-SnO2 heterostructure were compared, the positive effect of Pd NPs on the sensing performance was noticed, in which the optimal operating temperature decreased in comparison with pure SnO2, and the negative effect of humidity was mitigated. For the hollow SnO2 NPs and RGO-SnO2 nanocomposite, the RGO-SnO2 sensor signal was superior to that of pure SnO2 NPs under dry and humid atmosphere, as well as it exhibited a lower decrease in the signal under wet conditions due to the RGO ... / Mestre

Orientadora: Maria del Pilar Taboada Sotomayor / Banca: Denis Ricardo Martins de Godoi / Banca: Éder Tadeu Gomes Cavalheiro / Resumo: Este trabalho propõe a síntese de MIP usando como molécula molde, ou template, o corante Verde Ácido 16 (AG16), um corante do grupo dos trifenilmetanos. A síntese foi feita pelo método em bulk; diretamente sobre a fibra óptica, usada como transdutor no desenvolvimento do sensor óptico; e também diretamente em placas de vidro, para fins de caracterização morfológica dos materiais impressos. O polímero sintetizado e o sensor construído foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia vibracional da região no Infravermelho (IV), Reflectância Total Atenuada (RTA) e Microscopia Confocal. Os parâmetros otimizados para o desempenho do sensor foram temperatura, tempo de adsorção/pré-concentração e pH, obtendo-se os melhores resultados a 25 ºC, 60 minutos e pH 7,0; respectivamente. Sob estas condições os limites de detecção e quantificação do MIP-sensor foram 62,2 e 188 µmol L-1 respectivamente, com valores de repetibilidade e reprodutibilidade, em termos do desvio padrão relativo (RSD) abaixo de 4%. Nos experimentos realizados usando o MIP-optodo-AG16 na presença de outros quatro corantes diferentes, os valores de obtidos para a retenção/adsorção desses corantes mostraram a excelente seletividade do tip-sensor construído. Na aplicação em amostras de rio e de efluente industrial enriquecidas com AG16, os valores de recuperação obtidos foram próximos a 100% para o MIP-optodo, mostrando a eficiência do sensor em relação ao NIP-optodo. Desta forma, este ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: This work proposes the synthesis of a MIP using Acid Green 16 (AG16) dye as template molecule of the triphenylmethane group. The synthesis was made by bulk method directly on the optical fiber surface which is using as a transducer in the development of optical sensor and also synthesized directly on glass plates for morphological characterization of the printed materials. The synthesized polymer and the constructed sensor were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Infrared (IR), Attenuated Total Reflectance (ATR) and Confocal Microscopy. The optimized parameters were temperature, adsorption/pre-concentration time, pH, obtaining the best results at 25 ºC, 60 minutes and pH 7,0 respectively. Under these conditions for the MIP-sensor the limits of detection and quantification were 62.2 and 188 μmol L-1 respectively, with repeatability and reproducibility values in terms of relative standard deviation (RSD) below 4%. The experiments were performed using MIP-optode-AG16 in presence of four other different dyes and the values obtained for the retention/adsorption of those dyes showed the excellent selectivity of the constructed tip-sensor. For application the river samples and industrial effluent were enriched with AG16 and recovery values were obtained close to 100% for the MIP-optodo that showing the efficiency of the sensor in relation to the NIP-optodo. Thus this master's work shows the development of an exceptional optical sensor for the literature with excelle... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos no desenvolvimento de um sistema eletrônico embarcado dedicado à aquisição de imagens astronômicas. Este sistema é composto principalmente por uma câmera científica astronômica, que abriga um detector de imagem do tipo EMCCD, e por um controlador eletrônico utilizado para a operação e leitura do detector de imagem. São detalhados os estágios que formam o sistema embarcado específico para um instrumento astronômico instalado no telescópico internacional SOAR, no Chile. Cada um destes estágios: sensor, câmera, controlador eletrônico, placa de aquisição de imagens e software, será descrito detalhadamente, desde uma revisão das alternativas de solução até as técnicas de operação de sensores, além da manipulação de controladores eletrônicos. São analisados detalhes referentes ao projeto da câmera, bem como a influência desses detalhes em seu funcionamento. Alguns resultados científicos já alcançados com sistemas embarcados equivalentes são expostos. Também são apresentados os resultados dos ensaios e trabalhos realizados em laboratório para este projeto, e os resultados atingidos com o instrumento já em operação no telescópio. / This work presents the results obtained in the development of an embedded electronic system dedicated to the acquisition of astronomical images. This system consists primarily of a scientific astronomical camera, which houses an imaging detector EMCCD, and an electronic controller used for operating and reading the imaging detector. The stages that constitute the embedded system specific to an astronomical instrument installed in the telescopic international SOAR, at Chile, are detailed. Each of these stages: sensor, camera, electronic controller, image acquisition board and software, is described in detail, from a review of alternative solutions to the technical operation of sensors, and manipulation of electronic controllers. Some details of the camera design are analyzed as well as its influence in the camera operation. Some scientific results already achieved with equivalent embedded systems are exposed. It also presents the results of laboratory tests and work done for this project, and the results achieved with the instrument already operating at the telescope.

Este trabalho apresenta um estudo sobre o efeito de sombreamento em detectores de nêutrons, quando estes são utilizados em medidas de reatividade com a técnica de rod drop. O sombreamento pode ser entendido como uma mudança na eciência dos detectores, quando esta é dada em nêutrons detectados/ssão ocorrida no reator, sendo mais evidente nos detectores mais próximos ao banco sendo inserido. O método de análise, fundamentalmente teórica, baseou-se em simulações do reator IPEN/MB-01 utilizando o código CITATION e o programa MCNP. Em ambos os casos, os resultados são estáticos, mostrando os uxos neutrônicos apenas em duas situações: antes da inserção do banco, e após sua inserção. A reatividade, neste caso, é obtida utilizandose a expressão derivada da técnica de source jerk. Em adição ao estudo teórico, os dados de um experimento de rod drop realizado no reator IPEN/MB-01 também foram utilizados. Neste caso, a reatividade foi obtida com o método de cinética inversa, já que os dados experimentais são constituídos de valores que variam no tempo. Em todos os casos, fatores de correção para o efeito de sombreamento são propostos. / This work presents a study on the eect of shading in neutron detectors, when used in measures of reactivity with the rod drop technique. Shading can be understood as a change in the eciency of the detectors, when it is given in detected neutrons / ssion occurred in the reactor, more evident in the detectors closest to the bank being inserted. The method of analysis was based on simulations of reactor IPEN/MB-01, using the code CITATION and MCNP program. In both cases, the results were static, showing Neutronic ows in only two situations: before insertion of the control rod and after insertion. The measure of reactivity in this case was achieved using the expression derived from the source jerk technique. In addition to theoretical study, data from a rod drop experiment conducted in the reactor IPEN/MB-01 were also used. In this case, the reactivity was obtained using inverse kinetic method, since experimental data were set of values that vary with time. In all cases, correction factors for the shadowing eect have been proposed.

Orientador: Antonio Carlos Sementille / Banca: Valter Vieira de Camargo / Banca: João Fernando Marar / Resumo: Sistemas de captura de movimentos humanos vêm sendo cada dia mais estudados, tanto pela área de Visão Computacional, quanto por grandes empresas do setor de entretenimento. São sistemas capazes de rastrear a posição e orientação das articulações do corpo e sua trajetória no espaço durante um intervalo de tempo. São utilizados em diversas aplicações, tais como em jogos digitais, animação de personagens virtuais para cinema e televisão, reconhecimento gestual, medicina de reabilitação, e outras. O surgimento de novos dispositivos de baixo custo e boa resolução que fornecem informações de profundidade, tem motivado novas pesquisas para a utilização dos mesmos. No entanto, sistemas que se baseiam somente em informações de profundidade (geralmente sistemas em tempo real) não apresentam uma alta acurácia no rastreamento do movimento. Considerando este contexto, o presente trabalho teve como objetivo principal, o desenvolvimento de um método de captura de movimentos humanos utilizando único sensor RGB-D, combinando informações de textura da imagem e de profundidade, que são associados a um esqueleto virtual, conseguindo-se uma maior acurácia em comparação com os métodos baseados apenas em profundidade. Tal método não visa aplicações de tempo real, mas sim, uma maior acurácia em comparação com os métodos baseados apenas em profundidade / Abstract: Human motion capture systems are being increasingly studied, in the area of computer vision and also by major entertainment industries. These systems are able to track the position and orientation of joints of the body and its trajectory in space over a period of time. They are used in various applications such as digital games, animation of virtual characters for film and television, gesture recognition, medical rehabilitation, etc. The emergence of new low-cost and good resolution devices that provide depth information has prompted new research. However, systems that are based only on depth information (usually real-time systems) do not present a high accuracy in movement tracking. Considering this context, this thesis project presents the development of a method for capturing human movements using only one RGB-D sensor, combining captured texture from the image and depth information in order to obtain a higher accuracy, which are associated with a virtual skeleton. This method is not intended for real-time applications, but those that require greater accuracy, such as the animation of virtual characters in video and medical rehabilitation / Mestre

Neste trabalho são apresentados os resultados obtidos no desenvolvimento de um sistema eletrônico embarcado dedicado à aquisição de imagens astronômicas. Este sistema é composto principalmente por uma câmera científica astronômica, que abriga um detector de imagem do tipo EMCCD, e por um controlador eletrônico utilizado para a operação e leitura do detector de imagem. São detalhados os estágios que formam o sistema embarcado específico para um instrumento astronômico instalado no telescópico internacional SOAR, no Chile. Cada um destes estágios: sensor, câmera, controlador eletrônico, placa de aquisição de imagens e software, será descrito detalhadamente, desde uma revisão das alternativas de solução até as técnicas de operação de sensores, além da manipulação de controladores eletrônicos. São analisados detalhes referentes ao projeto da câmera, bem como a influência desses detalhes em seu funcionamento. Alguns resultados científicos já alcançados com sistemas embarcados equivalentes são expostos. Também são apresentados os resultados dos ensaios e trabalhos realizados em laboratório para este projeto, e os resultados atingidos com o instrumento já em operação no telescópio. / This work presents the results obtained in the development of an embedded electronic system dedicated to the acquisition of astronomical images. This system consists primarily of a scientific astronomical camera, which houses an imaging detector EMCCD, and an electronic controller used for operating and reading the imaging detector. The stages that constitute the embedded system specific to an astronomical instrument installed in the telescopic international SOAR, at Chile, are detailed. Each of these stages: sensor, camera, electronic controller, image acquisition board and software, is described in detail, from a review of alternative solutions to the technical operation of sensors, and manipulation of electronic controllers. Some details of the camera design are analyzed as well as its influence in the camera operation. Some scientific results already achieved with equivalent embedded systems are exposed. It also presents the results of laboratory tests and work done for this project, and the results achieved with the instrument already operating at the telescope.

nÃo hà / Tecnologia da InformaÃÃo QuÃntica à uma Ãrea multidisciplinar nova que tem recebido muita atenÃÃo por ser promissora e devido a seu alto potencial em resolver problemas ainda nÃo solucionados. Dentro desta grande Ãrea, as ComunicaÃÃes QuÃnticas estÃo bastante desenvolvidas. Nesta sub-Ãrea, distribuiÃÃo QuÃntica de Chaves à o campo mais avanÃado. Ela permite que duas partes, chamadas Alice e Bob, compartilhem uma chave criptogrÃfica atravÃs de um canal seguro (seguranÃa garantida por leis da mecÃnica quÃntica). A maior parte dos Sistemas de DistribuiÃÃo QuÃntica de Chaves à executada em enlaces de fibras Ãpticas e, nestes sistemas, a mais importante parte à o Detector de FÃtons Isolados. Detector de FÃtons Isolados à um equipamento capaz de absorver um fÃton e gerar um sinal TTL. Assim, em um Detector de FÃtons Isolados ideal, cada fÃton que chega deve disparar um pulso TTL na saÃda. Dado que a energia de um fÃton isolado à muito baixa, um fotodiodo de avalanche à usado para realizar o processo absorÃÃo do fÃtongeraÃÃo de portador, uma vez que este fotodiodo, se corretamente polarizado, pode disparar uma avalanche de portadores detectÃvel. ApÃs a avalanche ter se iniciado, ela deve ser extinta para evitar qualquer dano ao fotodiodo, o que à feito por um circuito de extinÃÃo de avalanche. O fotodiodo de avalanche à o elemento mais importante de um Detector de FÃtons Isolados e sua caracterizaÃÃo requer muita atenÃÃo. Neste contexto, esta dissertaÃÃo lida com aspectos teÃricos e prÃticos de Detectores de FÃtons Isolados para ComunicaÃÃes QuÃnticas. Inicia com a teoria de fotodiodos de avalanche e circuitos de extinÃÃo (resultados numÃricos de circuitos de extinÃÃo tambÃm sÃo mostrados), e segue atà a caracterizaÃÃo de um Detector de FÃtons Isolados construÃdo em laboratÃrio e suas aplicaÃÃes em metrologia de dispositivos Ãpticos, bem como em resoluÃÃo de nÃmero de fÃtons. / Quantum Information Technology is a new multi-disciplinary area which has received a lot of attention due to its promises and its high potential in solving problems still unsolved. In this big area, Quantum Communication is too much developed. In this subarea, Quantum Key Distribution is the most advanced field. It permits two parties, named Alice and Bob, sharing a cryptography key through a secure channel (guaranteed by laws of quantum mechanics). The most of Quantum Key Distribution Systems run over optical fiber links and, in these systems, the most important part is the Single-Photon Detector. Single-Photon Detector is an equipment able to absorb a photon and generate a TTL pulse. Thus, in an ideal Single-Photon Detector, each photon incoming must trigger a TTL pulse at the output. Since the energy level of a single-photon is too much low, an avalanche photodiode is used to perform the photon absorption-carrier generation process, once this photodiode if correctly biased can trigger a detectable avalanche of carriers. After the avalanche has been started, it must be quenched in order to avoid any damage to the photodiode, which is made by an avalanche quenching circuit. The avalanche photodiode is the most important element of a Single-Photon Detector and its characterization requires much attention. In this context, this dissertation deals with theoretical and practical aspects of Single-Photon Detectors for Quantum Communication. It starts from the theory of avalanche photodiodes and quenching circuits (numerical results of quenching circuits are also shown) and follows until the characterization of a home-made Single-Photon Detector and its applications in Metrology of optical devices and in Photon-Number Resolution as well.

Neste trabalho, cristais de TlBr foram crescidos e purificados pelo método de Bridgman Repetido, a partir de sais comerciais de TlBr, e caracterizados para serem usados como detectores de radiação à temperatura ambiente. Para avaliar a eficiência de purificação, estudos da diminuição da concentração de impurezas foram feitos após cada crescimento, analisando as impurezas traço por Espectrometria de Massas com Plasma (ICP-MS). Um decréscimo significativo da concentração de impurezas em função do número de purificações foi observado. Os cristais crescidos apresentaram boa qualidade cristalina de acordo com os resultados de análise por Difração de Raios X (DRX), boa qualidade morfológica e estequiometria adequada de acordo com os resultados de análise por MEV(SE) e MEV(EDS). Um modelo matemático definido por equações diferenciais foi desenvolvido para avaliar as concentrações de impurezas no cristal de TlBr e suas segregações em função do número de crescimentos pelo método de Bridgman. Este modelo pode ser usado para calcular o coeficiente de migração das impurezas e mostrou ser útil para prever o número necessário de repetições de crescimento Bridgman para atingir nível de pureza adequado para assegurar a qualidade do cristal como detector de radiação. Os coeficientes se segregação obtidos são parâmetros importantes para análise microestrutural e análise de transporte de cargas nos cristais detectores. Para avaliar os cristais a serem usados como detectores de radiação, medidas de suas resistividades e resposta à incidência de radiação gama das fontes de 241Am (59,5keV) e 133Ba (81 keV) foram realizadas. Essa resposta foi dependente da pureza do cristal. Os detectores apresentaram um avanço significativo na eficiência de coleta de cargas em função da pureza. / In this work, TlBr crystals have been purified and grown by the Repeated Bridgman method from commercial TlBr materials and characterized to be used as radiation detectors, at room temperature. To evaluate the purification efficiency, studies on the impurity concentration decrease were performed after each growth, analysing the trace impurities by inductively coupled plasma mass.A mathematical model defined by differential equations was developed to evaluate the concentrations of impurities in TlBr crystal and their segregations along this crystalin function of the purification number.This model may be used to calculate the coefficient of impurities migration and it showed to be useful for predicting the number of purification stagesnecessary to achieve the suitable level for ensuring the crystal quality as a radiation detector.The segregation coefficients obtained are important parameters for the analysis of the microstructure and charge transport in detector semiconductor crystals.The grown crystals presented good crystalline quality according to the results of the x-ray diffraction analysis (XRD), good morphological quality and proper stoichiometry, in accordance with the results of SEM (SE) and SEM (EDS) analyses. To evaluate the crystals to be used as radiation detectors, measurements of resistivity and their response to the incidence of 241Am (59.5 keV) and 133Ba (81 keV) gamma radiation sources were performed. The quality of the response was dependent on the purity of the crystal. A significant improvement in the charge collection efficiency, in function of the crystal purity, was found.