O objetivo deste trabalho foi sintetizar matrizes vítreas homogêneas à base de óxido de silício e óxidos alcalinos (lítio, sódio e potássio) dopados com íons terras raras (Nd3+, Sm3+, Pr3+) que serviram como sondas locais, para investigar o efeito da densificação induzida por altas pressões (7,7 GPa) destas matrizes nas propriedades estruturais e espectroscópicas. Para a caracterização estrutural foram realizadas medidas de espectroscopia de absorção no infravermelho e Raman dos vidros produzidos revelando o efeito de cada íon alcalino na matriz de sílica. Para avaliar o efeito da densificação em alta pressão nos vidros, as medidas espectroscópicas foram realizadas antes e após o processamento em 7,7 GPa. Foi possível observar alterações no perfil da banda vibracional da sílica em torno de ~1050 cm-1 e ~1100 cm-1 nos espectros infravermelhos e Raman relacionadas a cada íon alcalino e à densificação. Estas alterações tornaram-se mais pronunciadas à medida que o tamanho do íon modificador aumentava. As propriedades espectroscópicas foram avaliadas através de medidas de absorção óptica e luminescência sob excitação em 488 nm. Os espectros de absorção dos três sistemas estudados foram avaliados antes e após terem sido submetidas à pressão 7,7 GPa, apresentando picos de absorção referentes às transições eletrônicas entre níveis 4f-4f características dos íons neodímio, samário e praseodímio. Observou-se mudanças na intensidade das bandas de absorção e desdobramentos de algumas transições pelo efeito da adição do íon alcalino na matriz e da densificação, sendo mais evidente para o silicato contendo potássio e dopado com neodímio. Para as amostras dopadas com samário os espectros de absorção mostraram uma forte intensidade para a transição 6H15/2, não observada em outros sistemas vítreos, o que poderia estar associado à presença dos íons alcalinos na matriz. Entretanto, a intensidade desta transição diminuiu pelo efeito da pressão. As amostras dopadas com praseodímio apresentaram todas as transições características na região do visível e o desdobramento da banda 3P1 foi mais evidente para o vidro silicato contendo potássio após ter sido submetido a 7,7 GPa. Na região do infravermelho foi observado o desdobramento da banda hipersensível 3F2 para o silicato de potássio antes e após a densificação em alta pressão. Com os espectros de absorção dos três sistemas estudados foram calculados os parâmetros de intensidade de Judd-Ofelt, Ωk (k=2,4,6) antes e após de terem submetidos ao tratamento de altas pressões, com os quais se calculou a probabilidade de transição radiativa de cada íon de terra rara utilizado como sonda e se verificou o caráter covalente das ligações presentes na matriz. Os respectivos espectros de luminescência também foram avaliados antes e após a densificação em alta pressão. Os vidros silicatos dopados com neodímio mostraram desdobramento na transição 4F3/2→4I9/2, o qual se manteve após a densificação. Os vidros silicatos com íons alcalinos e dopados com samário apresentaram uma forte luminescência no laranja/vermelho, cuja intensidade diminuiu após a densificação. Para os vidros dopados com praseodímio foi observada uma intensa emissão na região do vermelho. Foi possível identificar alterações irreversíveis induzidas pela pressão nos valores de densidade, índice de refração e nos parâmetros radiativos dos íons terras raras. Os resultados obtidos indicam que as propriedades espectroscópicas dos íons terras raras podem ser utilizadas como sondas locais para investigar alterações induzidas pela densificação de materiais vítreos em altas pressões. A alta pressão induz alterações irreversíveis nas distâncias e ângulos de ligação entre os íons terras raras e os íons ligantes que alteram o campo cristalino e, portanto, as propriedades espectroscópicas medidas. / The main goal of this work was to synthesize homogeneous vitreous matrices of silicon oxide and alkaline oxides (lithium, sodium and potassium) doped with rare earth ions (Nd3+, Sm3+, Pr3+) that served as local probes to investigate the effect of the densification induced by high pressure into their structural and spectroscopic properties. Raman and infrared spectroscopy were used for structural characterization of the glasses revealing the effect of each alkaline ion. To evaluate the effect of the densification induced by high pressure, the vibrational spectroscopy measurements were performed before and after processing the glasses at 7.7GPa during 15 min. It was possible to observe variations in the shape of the bands around ~1050 cm-1 and ~1100 cm-1 related to silica in the infrared and Raman spectra. These variations depended on the alkaline ion and densification and they were more pronounced as the size of the alkaline ion increased. The spectroscopic properties were evaluated by optical absorption and photoluminescence under excitation at 488 nm. The absorption spectra of the three systems studied were evaluated before and after processing at 7.7 GPa and the absorption peaks were related to electronic transitions between 4f-4f levels of neodymium, samarium and praseodymium ions. Changes were observed in the intensity of the absorption bands and on the splitting of some transitions. These changes depended on the alkali ion and on densification, being more evident for the silicate glass containing potassium and doped with neodymium. For samples doped with samarium the absorption spectra showed a strong intensity for the transition 6H15/2 not observed in other systems which might be associated with the presence of the alkali ions in the matrix. However, the strength of the transition decreased after densification under pressure. The samples doped with praseodymium showed all the characteristics transitions in the visible region and the unfolding 3P1 band was more evident for glass containing potassium silicate after densification. In the infrared region it was observed the splitting of the hypersensitive band 3F2 for potassium silicate before and after the high pressure densification. With the absorption spectra of the three systems studied, the intensity parameters of Judd-Ofelt, Ωk (k = 2,4,6) were calculated before and after having submitted to high pressure treatment, with which the probability of radiative transition of each rare earth ion used as a probe and the covalent character of the bonds present in the matrix was verified. The correspondent photoluminescence spectra were also evaluated before and after the high pressure densification. It was observed the splitting of the transition 4F3/2 → 4I9/2, for the glasses doped with Nd, which remained after densification Alkaline silicates glasses doped with Sm ions showed a strong luminescence in the orange/red, whose intensity decreased after densification. For glasses doped with Pr it was observed an intense emission in the red region. It was possible to identify irreversible changes induced by pressure on values of density, index of refraction and radiative parameters of the rare earths ions. The results indicated that the spectroscopic properties of the rare earth ions can be used as local probes to investigate changes induced by densification of glassy materials at high pressures. The high pressure induces irreversible changes in distances and bond angles between the rare earth ions and ligands that modify the crystal field and, therefore, the spectroscopic properties.

Este trabalho foi dedicado à síntese e a caracterização de filmes nanocompósitos de poliacrilamida (PAM), polivinilpirrolidona (PVP) e Ag0 com o objetivo de investigar a interação das nanopartículas (NPs) de Ag0 com os polímeros. Os filmes foram depositados sobre substratos de vidro através da deposição por rotação (Spin Coating) e as NPs foram preparadas por redução química e fotoquímica. As propriedades ópticas, eletrônicas e estruturais dos filmes foram investigadas por Espectroscopia no Ultravioleta-visível e Infra Vermelho Próximo (UV-Vis-NIR), Difração de Raios X (DRX), Espectroscopia de Fotoelétrons Induzidos por Raios X (XPS), Espectroscopia por Espalhamento Rutherford (RBS) e Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET). Estas técnicas permitiram identificar a formação de NPs de Ag0 e mecanismos de transferência de carga entre a prata e os átomos de nitrogênio dos polímeros. Resultados de XPS permitiram verificar deslocamentos na energia de ligação do nitrogênio que se devem à interação da prata com o nitrogênio. No entanto, este deslocamento químico para mais alta ou mais baixa energia de ligação depende do método de preparação das NPs. / This work was dedicated to the synthesis and characterization of polyacrylamide (PAM), polyvinylpyrrolidone (PVP) and Ag0 nanocomposite films in order to investigate the interaction of the silver nanoparticles (NPs) with the polymers. The films were deposited on glass substrates by spin coating and the NPs were prepared by chemical reduction and photochemical reduction. The optical, electronic and structural properties of the films were investigated by Ultra Violet Visible-Near Infra Red Spectroscopy (UV-Vis-NIR) X-Ray Diffraction, (XRD), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS), Rutherford Scattering Spectroscopy (RBS) and Transmission Electron Microscopy (MET). These techniques allowed identifying the formation of the Ag0 NPs and the charge transfer mechanisms between the silver and the nitrogen atoms of the polymers. XPS results allowed verifying binding energy shifts associated to the interaction of the silver with nitrogen. However this chemical shift for higher or lower binding energies depends on the NPs preparation method.

Introdução: Pacientes com doença do refluxo gastroesofágico não erosiva (DRNE) geralmente apresentam a pirose como principal sintoma, comumente após as refeições. O papel de potenciais fatores desencadeadores e agravantes não está esclarecido. Antidepressivos poderiam ser úteis para aliviar a pirose modificando a percepção periférica e central do refluxo. Objetivos: Avaliar o efeito do alimento, de fatores psicológicos, do cortisol sérico e da nortriptilina sobre a percepção da pirose e a resposta encefálica, frente à infusão ácida esofágica em pacientes com DRNE, estudados com ressonância magnética funcional (RMf) do encéfalo. Metodologia: Em ensaio clínico duplo cego e cruzado, vinte pacientes com DRNE e que não estavam em uso de inibidores de bomba de prótons (36,1 ± 9,3 anos, 75% mulheres) foram randomizados para receber 21 dias de nortriptilina e placebo, de forma alternada, com um periodo de 21 dias de washout entre tratamentos. Mudanças nas respostas encefálicas mensuradas por RMf e na percepção de pirose ácido-induzidas foram avaliadas ao fim de cada tratamento. Aspectos psicológicos foram avaliados na amostra. Dezesseis destes pacientes foram também estudados quanto à percepção da pirose e à resposta encefálica frente à infusão ácida esofágica após a administração ou não de alimento, e dez dos pacientes tiveram o cortisol sérico medido em diferentes passos deste protocolo. Resultados: A nortriptilina reduziu significativamente a resposta encefálica induzida por ácido no cortex pré-frontal, caudado, ínsula, cíngulo e hipocampo em comparação com placebo. Contudo, não houve diferença significativa entre nortriptilina e placebo nos desfechos clínicos. Ambos os tratamentos diminuíram a pirose em relação ao estado pré-tratamento e a sinalização de pirose durante a estimulação ácida esofágica. No experimento que testou o efeito do alimento, a percepção da pirose aumentou no segundo período de estimulação ácida, independentemente da administração ou não de alimento. Níveis séricos de cortisol e escores de ansiedade e depressão não tiveram relação com a percepção de pirose. Discussão e conclusões: A nortriptilina diminuiu a resposta encefálica à infusão ácida esofágica mais intensamente que placebo, mas sem vantagem clínica. Tanto placebo quanto nortriptilina diminuíram a percepção de pirose. A estimulação ácida esofágica repetida é mais importante como fator sensibilizador do que o alimento. A possibilidade de influência de fatores psicológicos na modução da pirose ácido-induzida não pode ser excluída dado o tamanho amostral pequeno do estudo.

Resumo não disponível

O objetivo principal da otimização de processos é a obtenção de alta produtividade e lucro, seja em processos químicos ou bioquímicos. Para alcançar isto, se faz necessária a utilização de técnicas e estratégias de controle, individualizadas e apropriadas para cada situação. Uma vez que se dispõe de atuadores e manipuladores de variáveis para as mais diversas aplicações (desde extremos de temperatura e pressão, até casos onde as características do meio o tornam inapropriado à utilização de sondas), a restrição na utilização de controle avançado recai sobre o déficit de coleta e caracterização dos estados do processo frente à suas variáveis de interesse. Muitas vezes, as características do meio inviabilizam a utilização de sensores, como em casos com alto risco de contaminação. Também existem os casos onde apenas técnicas laboratoriais são viáveis para a caracterização de certas variáveis, e nestes casos, usualmente, o tempo de resposta dos métodos é muito elevado, limitando a ação de controle e impossibilitando a operação do processo em ramos de maior produtividade. Neste contexto, sensores óticos associados a métodos quimiométricos são considerados a evolução natural das técnicas para caracterização de processos. Baixo tempo morto, medidas não intrusivas, baixo custo, simples manutenção, alta sensibilidade e seletividade, são algumas das características inerentes a este tipo de sensor. Neste trabalho, são estudadas e associadas técnicas de espectroscopia vibracional (Infravermelho Próximo e Fluorescência 2D) com metodologias quimiométricas baseadas em elementos espectrais puros. É apresentada a metodologia de caracterização denominada Modelagem Quimiométrica com Componentes Espectrais Puros (PSCM), onde modelos multilineares são ajustados para predição de determinadas variáveis de interesse, através de elementos constituintes de medidas de espectroscopia, selecionados com a utilização do método de otimização de Colônia de Formigas. Como casos de estudo são utilizados o procedimento de determinação do teor de proteínas em amostras de farinha de trigo e centeio utilizando Espectroscopia de Infravermelho Próximo (NIR), e a caracterização das variáveis de estado do processo fermentativo de glicose com a levedura Saccharomyces cerevisiae, através de medidas de Espectroscopia de Fluorescência 2D. A metodologia apresentada é comparada com as técnicas quimiométricas usuais (Análise de Componentes Principais (PCA), Regressão de componentes Principais (PCR), Regressão por Mínimos Quadráticos Parciais (PLSR), Regressão PLS com Janela Móvel (MWPLSR) e PLS com Janela Móvel Variada (CSMWPLS)), permitindo incrementos significativos na qualidade de predição das variáveis de interesse, para ambos os processos, além de apresentar uma nova opção para a seleção e filtragem de dados espectrais, baseada em informações qualitativas do ajuste de modelos, denominada trilha de feromônios. / The aim of process optimization is obtaining higher productivity and profit in chemical or bio-chemical process. For that, one must apply control techniques specially designed for each situation. Once there actuators are available for several applications (from extremes of temperature and pressure, even cases where the medium characteristics are not suitable for probes), the restriction on advanced control is due to the lack of measurements. In some applications, measurements are difficult because of high contamination risks. In other cases, only laboratory methods are available, resulting in big time delay, limiting automatic control and, therefore, operation on regions of high production and profit. At this context, optical sensors associated with chemometric methods are the natural evolution for process characterization tools. Low time delay, non-intrusive measurements, low costs, easy maintenance, high sensibility and selectivity, are some examples of the characteristics usually associated with those sensors. In this work, it is studied and associated techniques of vibrational spectroscopy (Near Infrared and 2D Fluorescence) with chemometric methodologies based on pure spectral elements. This work presents the method called Pure Spectral Chemometric Modeling (PSCM), where multi linear models are adjusted for infer specific interest variables through spectral elements, selected using the optimization algorithm ACO (Ant Colony Optimization). Study cases are: (i) determination of protein content amount presented by wheat and rye flour samples using Near Infrared; and, (ii) characterization of significant variables of Saccharomyces cerevisiae fermentative process with glucose as substrate, measured with 2D Fluorescence Spectroscopy. Presented methodology is compared with usual chemometric methodologies (Principal Component Analysis (PCA), Principal Component Regression (PCR), Partial Least Squares (PLS), Moving Window Partial Least squares Regression (MWPLSR) and Changeable Size Moving Window Partial Least Squares (CSMWPLS)), showing significant improvement on prediction, for both cases. The proposed method is also a new option for pre-selection of spectral data, only based on qualitative information of assisted modeling process, called pheromone trail.

Neste trabalho foram modificados filmes de polipropileno biorientados (BOPP) e filmes de polipropileno (PP) produzidos via spin coating. Foi enxertada às superfícies uma molécula derivada de α-naftol, que quando excitada com radiação UV altera sua molhabilidade. Primeiramente estudaram-se filmes de PP produzidos via spin coating, os quais foram modificados via VUV e posterior enxertia de um fotoácido, onde foi estudado a molhabilidade foto-reversível da superfície modificada bem como a estabilidade do polipropileno. Em seguida BOPP foi modificado através de três técnicas diferentes, foto enxertia de ácido acrílico, VUV para inserir O2 e ATRP para inserir metacrilato de glicidila (GMA) com a finalidade de enxertar o fotoácido, onde foi estudada sua morfologia, sua rugosidade, a estrutura química e a molhabilidade foto-reversível. Foi observado que a rugosidade dos filmes após os diferentes tratamentos aumentou e a morfologia dos filmes tornou a superfície menos homogênea em todos os casos. Através das técnicas de FTIR-ATR e de XPS foi possível identificar a presença da molécula derivada de α-naftol, na qual se observa molhabilidade foto-reversível. Esta molhabilidade foto-reversível foi verificada em todas as superfícies modificadas. / In this work were modified polypropylene films bioriented (BOPP) and polypropylene films (PP) produced by spin coating technique. A α-naphthol derived molecule was grafted onto the surface by UV radiation excitation suffering acid-based equilibrium, by modification of the surface free energy. At the first moment PP films produced by spin coating were studied, by VUV modification and subsequent grafting of the photo acid (5-isothiocyanate-1-naphthol). Those samples were studied the photo-reversible wettability of the surface modified as well as polypropylene stability. After that PP films bioriented (BOPP) were modified by photo grafting using acrylic acid, VUV, and ATRP to insert GMA, then was grafted to these films derived from α-naphthol. The morphology of the films were studied by evaluation of roughness. The chemical structure and photo-reversible wettability were evaluated also. It was observed that the surface roughness of the films increase after different treatments. The surface morphology of the samples becomes less homogeneous in all cases, which means a increase in the roughness. Using surface techniques (FTIR-ATR and XPS) was possible to identify the presence of the chemical groups derived from α-naphthol, which shows photo-reversible wettability. This photo-reversible wettability could be verified in all the modified surfaces, however it is more pronounced on modified surfaces via VUV and photo-grafting of acrylic acid with subsequent grafting of the photo acid, where the WCA values were more significant.

O presente trabalho apresenta a síntese e caracterização de hidrogéis híbridos pH e termo sensíveis baseados em acrilamida, N-isopropilacrilamida e N-(3-aminopropil) metacrilamida utilizando metacril POSS como reticulante. A síntese foi realizada através da polimerização radicalar dos monômeros em solução na presença do reticulante. Através das técnicas de FT-IR, RMN-1H e TGA foi comprovada a incorporação dos três monômeros e do reticulante no hidrogel final. Foram realizados testes de grau de inchamento em função do pH e da temperatura, os quais mostram que os hidrogéis híbridos apresentam a sensibilidade às variações de temperatura e pH. As variações no grau de inchamento chegaram a 2542% com as mudanças no pH e 526% com as mudanças de temperatura. A avaliação da citotoxicidade dos materiais obtidos mostrou que eles apresentam citotoxicidade em maior e menor grau, dependendo da sua composição e do solvente utilizado na síntese. / The following work presents the synthesis and characterization of hybrid pH and thermo sensitive hydrogels based on acrylamide, N-isopropylacrylamide and N-(3-aminopropyl) methacrylamide methacryl using POSS as cross-linker. The synthesis was carried out by free-radical solution polymerization of the monomers in the presence of the crosslinker. By using FT-IR, 1H NMR and TGA it was confirmed the incorporation of all three monomers and the crosslinker in the final hydrogel. The hybrid hydrogels showed thermo and pH-sensitive swelling behavior, reaching a variation of up to 2542% with pH changes and 526% with temperature changes. The obtained materials exhibited cytotoxicity at higher and lower levels, depending on the composition of the hydrogel as well as the reaction medium.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2014-11-06T17:47:55Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ProcessamentoInvestigaçãoPropriedades.pdf: 5883288 bytes, checksum: 206b425b0924f4c272a7fc8be2cc3cca (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2014-11-07T11:51:11Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ProcessamentoInvestigaçãoPropriedades.pdf: 5883288 bytes, checksum: 206b425b0924f4c272a7fc8be2cc3cca (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-07T11:51:11Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_ProcessamentoInvestigaçãoPropriedades.pdf: 5883288 bytes, checksum: 206b425b0924f4c272a7fc8be2cc3cca (MD5) Previous issue date: 2013 / Neste trabalho, foram investigadas a produção de eletrocerâmicas do tipo LnMO4 e Ln3MO7, onde “Ln” se refere aos íons lantanídeos e “M” aos metais pentavalentes Nb, Ta ou Sb. A presença de íons terras raras em qualquer que seja a classe do material tem despertado grande interesse científico e econômico devido à potencialidade das propriedades desses elementos e à crescente demanda por materiais de alta tecnologia. Os compostos foram, em sua maioria, produzidos por reação no estado sólido, com exceção da série Ln3NbO7, onde se utilizou reação via sais fundidos. O estudo detalhado do processamento de ambos os grupos (MO43- e MO73-) se fez necessário, uma vez que estas são as fases mais estáveis resultantes da mistura dos óxidos precursores e coexistem em muitas das etapas da síntese. Este fato, juntamente com o grande número de polimorfos exibidos por essa classe de eletrocerâmicas, torna o domínio do processamento fundamental para a obtenção de fases puras e cristalinas. Através da investigação do processamento destes materiais, os parâmetros adequados para obtenção de cada uma das fases, assim como de alguns polimorfos, puderam ser estabelecidos. Dentre a extensa gama de aplicações destes compostos, grande parte está relacionada ao fenômeno da luminescência que ocorre devido às transições f-f, uma característica inerente aos elementos lantanídeos. Como cada uma das propriedades está intimamente relacionada à estrutura cristalina do material, os resultados obtidos viabilizaram a correlação entre os parâmetros de processamento e as propriedades estruturais e ópticas exibidas por esses materiais. As amostras produzidas foram caracterizadas utilizando técnicas como a difração de raios X (DRX e DRXS), espectroscopia vibracional Raman e espectroscopia de fotoluminescência (FL). A caracterização estrutural básica se deu através da DRX e Raman, enquanto o potencial óptico das amostras foi investigado pelas medidas de FL. A geração de segundo harmônico (GSH) também auxiliou na determinação das estruturas cristalinas dos compostos Ln3MO7, onde a distinção entre os grupos espaciais foi mais complexa. O fato de se ter trabalhado com diferentes lantanídeos possibilitou um maior entendimento do comportamento estrutural e dos fenômenos decorrentes da mudança do cátion Ln3+ na matriz cerâmica onde ele está inserido. Divergências na literatura com relação à estrutura de alguns desses compostos também foram esclarecidas. _______________________________________________________________________ / ABSTRACT: This work investigates the production of electroceramics LnMO4 and Ln3MO7, where “Ln” are lanthanide ions and “M” are pentavalent metals Nb, Ta or Sb. The presence of rare earth ions in this class of materials has attracted great scientific and economic interests due to the potential properties of these elements and the growing demand for high-tech materials. The compounds were mostly produced by solid state reactions with the exception of the Ln3NbO7 series, which were synthesized by molten-salt reactions. The detailed study of the processing for both groups of ceramics (MO43- and MO73-) was necessary since these phases are the most stable from mixture of the precursor oxides and coexist in many stages of the synthesis. This fact, along with the large number of polymorphs exhibited by this class of electroceramics, turns the domain of processing essential for obtaining pure and crystalline phases. Through the investigation of the processing of these materials, the appropriate parameters to obtain each crystalline phase, as well as some chosen polymorphs, could be established. Among the wide range of applicability of these compounds, the great majority is related to luminescence phenomenon that occurs due to f-f transitions, which is an inherent characteristic of lanthanides. Once each property is closely related to the crystalline structure of the material, the obtained results allow us to correlate the synthesis parameters with the structural and optical properties exhibited by them. The produced samples were characterized using techniques such as X-ray diffraction (XRD and SXRD), Raman and photoluminescence (PL) spectroscopies. The basic structural characterization was made by XRD and Raman measurements while the optical potential of the samples was investigated by PL measurements. The second harmonic generation assisted in the determination of the crystal structures of the compounds Ln3MO7, where the distinction among the space groups is a more difficult task. Our study focusing many different lanthanides allow us a better understanding of the structural behavior and other phenomena arising from the change of the rare earth cation in the ceramic host. Disagreements in the literature regarding the structure of some of these compounds have also been clarified.

Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Rede Temática em Engenharia de Materiais, Pró-Reitoria de Pesquisa e Pós-Graduação, Universidade Federal de Ouro Preto. / Submitted by Oliveira Flávia (flavia@sisbin.ufop.br) on 2015-10-16T20:26:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_CaracterizaçãoArgamassasBarita.pdf: 9621914 bytes, checksum: 4541c882bd6ca8bcd1a6e6772dddb620 (MD5) / Approved for entry into archive by Gracilene Carvalho (gracilene@sisbin.ufop.br) on 2015-10-26T11:48:25Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_CaracterizaçãoArgamassasBarita.pdf: 9621914 bytes, checksum: 4541c882bd6ca8bcd1a6e6772dddb620 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-10-26T11:48:25Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 22190 bytes, checksum: 19e8a2b57ef43c09f4d7071d2153c97d (MD5) TESE_CaracterizaçãoArgamassasBarita.pdf: 9621914 bytes, checksum: 4541c882bd6ca8bcd1a6e6772dddb620 (MD5) Previous issue date: 2014 / Os serviços de radiodiagnósticos, durante sua fase de construção, utilizam materiais de blindagens, afim de proteger o ambiente e as pessoas contra as radiações ionizantes. Dentre os materiais utilizados como barreiras protetoras, encontram-se o chumbo, o concreto e a barita. Porém, a argamassa de barita, material composto por cimento, areia, água e sulfato de bário, é a mais utilizada em virtude de apresentar algumas vantagens, tais como: alta eficiência como materiais atenuadores, aplicação de fácil manuseio, facilidade de ser encontrada no mercado nacional e baixo custo. No Brasil existem diversas ocorrências naturais de barita, sendo sua utilização, como blindagens, realizada independente do conhecimento de suas características de composição e poder de atenuação frente aos feixes de raios-X diagnósticos. Assim, com o intuito de conhecer suas propriedades, foram caracterizadas, neste trabalho, três tipos de argamassas de barita como materiais de blindagens contra a radiação X: a barita creme (densidade 2,99 g/cm3, proveniente do Estado de São Paulo), a barita roxa (densidade 2,95 g/cm3, proveniente do Estado da Bahia) e a barita branca (densidade 3,10 g/cm3, proveniente do Estado da Paraíba). As classificações mineralógicas das baritas estudadas foram obtidas utilizando um equipamento cicloclassificador e as análises químicas foram realizadas mediante o uso de um espectrômetro de fluorescência de raios X. Para determinar suas características de atenuação, as argamassas de barita foram confeccionados em placas quadradas, denominados corpos de prova, cujas dimensões foram (10 x 10) cm e espessuras variando aproximadamente entre 3 e 15 mm. O experimento foi realizado utilizando feixes de raios X padronizados segundo as qualidades de referência: RQR4, RQR6, RQR9 e RQR10, especificadas na norma IEC 61267. Os espectros incidentes e transmitidos através das placas foram determinados mediante a utilização de um sistema de espectrometria constituído por um detector CdTe. A partir dos espectros corrigidos, foram determinados os valores das camadas semirredutoras (CSR) e os coeficientes de atenuação linear de cada material para cada energia média dos feixes de raios X e obtidos, por meio de fatores de conversão, os espectros de kerma no ar (K), dose efetiva (E) e equivalente de dose ambiental (H*). __________________________________________________________________________ / ABSTRACT: This work addresses the characterization of barite mortars used as x-ray shielding materials through the following quantities: mass attenuation coefficient, air kerma, effective dose and ambient dose - H*(10). These shieldings were used in experimental measurements with the use of x-ray beams ranging from 60 to 150kV at the energy interval applied for radiodiagnostic. The semi reducer layers of the mortars were determined for each beam of radiation and mean energy at aforementioned energy interval of the incident spectra and transmitted to the mortars. The experiment was carried out with the use of the following reference qualities: RQR4, RQR6, RQR9 e RQR10, specified in accordance with norm IEC 61267: Medical diagnostic x-ray equipment – Radiation conditions for use in the determination of characteristics, (IEC, 2005). The values determined experimentally for the attenuation coefficient were compared with the theoretical data obtained through the WinXcom computer programmer through the use of the atomic composition of the shielding materials applied in this study. They were: Cream barite (density 2.99g/cm3, collected in the state of São Paulo), Purple barite (density 2.95g/cm3, collected in the state of Bahia) and White barite (density 3.10g/cm3, collected in the state of Paraiba). These materials, in the form of mortar, were disposed in the form of squares namely poof bodies, whose dimensions were 10 x 10 cm and thickness ranging from 3 to 15 mm approximately. These plates of barite had different compositions namely traces, which were obtained through the modification of the percentage of the components in the mixture (%cement, %sand, %water, %BaSO4). In the experimental procedure, these proof bodies were irradiated with a PANTAK, model HF320 industrial x-ray apparatus. The potentials applied to the respective X-ray tube were: 60kV, 80kV, 120kV and 150kV at a constant current of 1mA. The measurements of the spectra were carried out with the use of a system consisting of: a detector CdTe, a pre amplifier, an amplifier, a high voltage source, and a multi-channel analyzer. The mineral classifications of the materials studied were acquired through the cycle -classifier equipment. The chemical analysis was carried out by an x-ray fluorescence spectrometer model EDX-720, through dispersive energy. The attenuation responses in function of thickness, for each of the materials analyzed, were used to draw the attenuation and transmission curves. The efficiency of the barites studied concerning the capacity to attenuate x-ray radiation for x-ray beams ranging from 60 to 150 kV indicated satisfactory results when compared to the properties of lead as a shielding material.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Química, Florianópolis, 2015. / Made available in DSpace on 2015-11-24T03:10:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 336122.pdf: 1784794 bytes, checksum: fa72ea520524bfd2f79dd33a1ba0aa45 (MD5) Previous issue date: 2015 / Este trabalho está subdividido em dois estudos. O primeiro estudo descreve uma nova abordagem para a análise direta de amostra sólida utilizando plataformas termoplásticas de amido (TPS) para a determinação de Mo e V por HR-CS GF AAS. A plataforma TPS foi preparada em parceria com Julyetty C. da Silva a partir de uma mistura de amido de milho comercial com sorbitol como agente plastificante em uma proporção de 70/30 (m/m). Diferentes parâmetros que afetam a composição do filme, tais como o tipo e proporção de plastificante, foram avaliadas, tendo em conta o comportamento no tubo de grafite quando a plataforma TPS foi sujeita ao programa de aquecimento. A nova abordagem tem demonstrado aumentar o tempo de vida do tubo de grafite significativamente devido a uma cauda menos pronunciada dos sinais de absorvância de tais elementos, o que torna possível reduzir o tempo de atomização e limpeza significativamente, em comparação com a utilização de uma plataforma de grafite convencional. Efeitos de memória foram reduzidos com a utilização da plataforma à base de amido, resultando em maior precisão. Foram utilizadas as linhas de ressonância principais em 313,259 nm para Mo e 318,398 nm para o V. O LOD e mo foram de 25 pg e 7 pg para Mo, e 130 pg e 18 pg para V, respectivamente. A exatidão foi avaliada pela análise de CRM?s, incluindo NIST 1577b (fígado bovino), NCS ZC 71001 (fígado bovino), NIST 1568a (farinha de arroz) e NIST 1649a (pó urbano) para Mo, e BCR 180 (carvão), NIST 1649a (pó urbano), IAEA-336 (líquen) e NIST 1648a (material particulado urbano) para V.A segunda parte consiste no desenvolvimento de um método para determinação sequencial/simultânea de Cd, Ni e Sb com espectrometria de absorção atômica de alta resolução com forno de grafite (HR-CS GF AAS). O uso de modificadores permanentes como Pd, Ir, Ru e Zr e Pd/Mg foi investigado para determinar as melhores condições de trabalho e as temperaturas de compromisso entre os elementos. Para o Cd foi utilizado o comprimento de onda em 228,802 nm, e na determinação simultânea foram utilizados os comprimentos de onda em 231,096 nm para o Ni e em 231,147 nm para o Sb. O programa de temperatura se mostrou efetivo, e a determinação de três elementos em um mesmo programa de temperatura acelera o processo de análise e aumenta a vida útil do tubo de grafite. Esse fator, associado à menor utilização de argônio, diminui os custos da análise, tornando a GF AAS mais interessante. O limite de detecção (LOD) e massa característica (mo) foram de 1 pg e 16 pg para Cd, 0,06 ng e 20 pg para Ni e 0,06 ng e29 pg para Sb, respectivamente. A exatidão foi avaliada utilizando materiais de referência certificados incluindo CTA-VTL-2 (folhas de tabaco de Virgínia) e BCR 679 (repolho branco).<br> / Abstract : This work is divided in two studies. The first part describes a new approach for direct solid sample analysis using thermoplastic starch (TPS) platforms for the determination of Mo and V by HR-CS GF AAS. The TPS platform was prepared in collaboration with Julyetty C. da Silva from a mixture of commercial corn starch (28% amylase and 72% amylopectin), with sorbitol as the plasticizer in a 70/30 mass-based ratio. Different parameters affecting the film composition, such as the proportion and plasticizer type, were evaluated taking into account the behavior in the graphite tube when the TPS was subjected to the heating program. The new sample introduction approach has been shown to increase the lifetime of the graphite tube significantly due to a much less pronounced tailing of the absorbance signals of elements such as Mo or V, which makes it possible to reduce atomization and cleaning times, compared to the use of a conventional graphite platform. Memory effects were significantly reduced using the starch-based platform, resulting in improved precision. Was used 313,259 nm for Mo and 318,398 nm for V. The detection limit and characteristic mass were determined as 25 pg and 7 pg for Mo, and 130 pg and 18 pg for V, respectively. The accuracy was confirmed by the analysis of a series of certified reference materials, including NIST 1577b (bovine liver), NCS ZC 71001 (beef liver), NIST 1568a (rice flour) and NIST 1649a (urban dust) for Mo, and BCR 180 (coal), NIST 1649a (urban dust), IAEA-336 (lichen) and NIST 1648a (particulate matter) for V.The second part of this work is the development of a method for sequential/simultaneous determination of Cd, Ni and Sb by high-resolution continuum source graphite furnace atomic absorption spectrometry (HR-CS GF AAS). The use of permanent modifiers such as Pd, Ir, Ru, Zr and Pd/Mg has been investigated to achieve the best working condition and to evaluate which temperatures were applicable. For Cd was used 228.802 nm and for the simultaneous determination were used 231.096 nm and 231.147 nm for Ni and Sb respectively. The temperature program was effective, and the determination of the three elements using the same temperature program speeds up the analysis and increases the lifespan of the graphite tube. This factor, associated with the less use of argon, reduces the cost of analyses, making the GF AAS even more interesting. The limit of detection (LOD) and the characteristic mass (mo) were 1 pg and 16 pg for Cd, 0.06 ng and 20 pg for Ni and 0.06 pg to 29 pg for Sb, respectively. Accuracy wasconfirmed using the certified reference materials CTA-VTL-2 (Virginia tobacco leaves) and BCR 679 (white cabbage).