Orientadores: Sergio Mascarenhas Oliveira, Maria Adelia Collier Farias, Antonio Ricardo Droher Rodrigues / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas / Made available in DSpace on 2018-07-18T23:34:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Cruvinel_PauloEstevao_M.pdf: 6115081 bytes, checksum: 5bebf6e65b52f1e74d904fe1ae385a77 (MD5) Previous issue date: 1984 / Resumo: É este trabalho uma contribuição ao desenvolvimento do instrumentação, baseado em pesquisas e tecnologia totalmente brasileiras. Em particular foi desenvolvido e construído um sistema eletrométrico Digital Computorizado para dosimetria do elétrons com aplicações em hospitais, laboratórios de pesquisa, centros nucleares, dosimetria de radiações em geral e possíveis aplicações era física de solos. O sistema permite a medida de carga e dose, bem como a identificação de até 1024 dosímetros. O sistema eletromagnético Digital Computerizado (SEDDE) pode operar na forma automatizada ou não. A forma automatizada oferece a possibilidade de processar os dados através de um micro computador de 8 bits, que usa como unidade central de processamento um microprocessador Z80. Isto permite a medida da carga e da dose, e ainda estabelecer histórico dos dosímetros. Os dados de sai da do sistema podem ser obtidos via impressora ou gravados em fita magnética. O programa operacional foi desenvolvido com grande flexibilidade permitindo várias possibilidades de uso. O sistema tem ainda possibilidade de ser usado como relógio de ponto. Entre tanto, a forma não autorizada não possibilita a medida da carga superficial equivalente do eletreto bem como a identificação dos usuários / Abstract: This work is a contribution to the development of instrumentation based on Brazilian research and technology .A Digital Computerized Eletrometric System for radiation dosimetry with electrets was developed and built by us. It may be used in hospitals, research laboratories, nuclear centers, dosimetry systems in general and has also possible aplication in soil physics. This system allows the measurement of the charge on the dosimeter and corresponding dose as well as the identification of up to 1024 users. The Digital Computerized Eletrometric Systems (SEDDE) may be operated in two modes: automatic and manual. In the automatic mode the data is processed with a microcomputer of 8 bits which uses a microprocessor Z80 as a central unit. This arrangement allows the measurement of the charge and dose and the measurement of the dosimeter¿s performance such as decay and leakage. The daily data from the system may be obtained as a print-out sheet or in magnetic tape. The Software was developed so as to have with great flexibility to allow several possibilities for the output data presentation such as; integrated charge, dose for any time period (hourly, daily, weekly, monthly). The system has the further advantage of serving as a "clock register" for the hospital or unit being served. In the non automatic mode the dose and the identification code of the user may be obtained / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Esta dissertação aborda fundamentalmente a formação de eletretos de Teflon FEP em múltiplas camadas com carregamento por descargas impulsivas de alta tensão. Devido a suas excelentes qualidades piezoelétricas, eles serão destinados a sensores de pressão em múltiplas aplicações. Este tipo de eletreto foi escolhido por se utilizar materiais com grande disponibilidade no mercado e de custo bastante reduzido. O processo de carregamento por altas tensões impulsivas também foi escolhido devido à sua simplicidade, segurança e tempo reduzido. Para se obter maior valor de constantes piezoelétricas foi utilizado o processo de formação de eletretos por multicamadas, e a metodologia empregada utiliza verniz tanto na união das folhas de Teflon FEP quanto na junção dos eletrodos de alumínio. Dessa forma, microbolhas de ar são criadas entre os materiais, que carregadas eletricamente, formando o eletreto. Com tal artifício, é possível obter coeficientes piezoelétricos d33 elevados sem o uso de materiais de alta tecnologia ou de restrita tecnologia. O método de obtenção do eletreto apresenta um custo extremamente reduzido - pelo emprego de materiais simples e de fácil obtenção - e a diversidade de possibilidades de aplicações, o que torna o método bastante atraente, podendo, ainda, tornar o país independente de tecnologia importada. / This dissertation approaches fundamentally the formation of electrets of Teflon FEP in multiple layers by impulsive discharges. Due to their excellent piezoelectric qualities, they will be destined to sensors of pressure in multiple applications. This electret type was chosen due to its easiness of obtaining, by using low-cost common materials easily found in the market. The process of loading by high impulsive tensions was chosen due to its simplicity, safety and reduced necessary time. To reach higher values of piezoelectrics constant the process of electrets formation in multilayers was used, and the methodology employed varnish in the union of both FEP Teflon films and aluminum electrodes. In this way, micro bulbs of air is created among the materials, which were later loaded electrically, forming the electret. With such artifice, it is possible to obtain high piezoelectrics d33 coefficients without using materials of high or restricted technology. The simplicity of the method of electret obtaining, the extremely reduced cost - by the use of simple and easy - of - obtaining materials - and the diversity of application possibilities, make the method quite attractive. By using such method, the country may even become independent of imported technology.

Esta dissertação aborda fundamentalmente a formação de eletretos de Teflon FEP em múltiplas camadas com carregamento por descargas impulsivas de alta tensão. Devido a suas excelentes qualidades piezoelétricas, eles serão destinados a sensores de pressão em múltiplas aplicações. Este tipo de eletreto foi escolhido por se utilizar materiais com grande disponibilidade no mercado e de custo bastante reduzido. O processo de carregamento por altas tensões impulsivas também foi escolhido devido à sua simplicidade, segurança e tempo reduzido. Para se obter maior valor de constantes piezoelétricas foi utilizado o processo de formação de eletretos por multicamadas, e a metodologia empregada utiliza verniz tanto na união das folhas de Teflon FEP quanto na junção dos eletrodos de alumínio. Dessa forma, microbolhas de ar são criadas entre os materiais, que carregadas eletricamente, formando o eletreto. Com tal artifício, é possível obter coeficientes piezoelétricos d33 elevados sem o uso de materiais de alta tecnologia ou de restrita tecnologia. O método de obtenção do eletreto apresenta um custo extremamente reduzido - pelo emprego de materiais simples e de fácil obtenção - e a diversidade de possibilidades de aplicações, o que torna o método bastante atraente, podendo, ainda, tornar o país independente de tecnologia importada. / This dissertation approaches fundamentally the formation of electrets of Teflon FEP in multiple layers by impulsive discharges. Due to their excellent piezoelectric qualities, they will be destined to sensors of pressure in multiple applications. This electret type was chosen due to its easiness of obtaining, by using low-cost common materials easily found in the market. The process of loading by high impulsive tensions was chosen due to its simplicity, safety and reduced necessary time. To reach higher values of piezoelectrics constant the process of electrets formation in multilayers was used, and the methodology employed varnish in the union of both FEP Teflon films and aluminum electrodes. In this way, micro bulbs of air is created among the materials, which were later loaded electrically, forming the electret. With such artifice, it is possible to obtain high piezoelectrics d33 coefficients without using materials of high or restricted technology. The simplicity of the method of electret obtaining, the extremely reduced cost - by the use of simple and easy - of - obtaining materials - and the diversity of application possibilities, make the method quite attractive. By using such method, the country may even become independent of imported technology.

Os detectores de pico de sobretensões e sobrecorrentes encontram aplicação no estudo do comportamento dos sistemas elétricos face às solicitações impulsivas. Neste trabalho apresentam-se a implementação, calibração e desenvolvimento de infra-estrutura computacional para detectores de sobrecorrentes e sobretensões baseados na tecnologia dos eletretos. Também são discutidas sua implementação no campo e trabalhos futuros. / Overvoltages and overcurrents surge detectors find applications in the study of the behaviour of electric systems to face the impulsive requests. This work introduces the implementation, the calibration tests and the development of the computer structure for overvoltage and overcurrent peaks detectors, based on electrets technology. Also, this text describes their implementation on field and future works.

Os detectores de pico de sobretensões e sobrecorrentes encontram aplicação no estudo do comportamento dos sistemas elétricos face às solicitações impulsivas. Neste trabalho apresentam-se a implementação, calibração e desenvolvimento de infra-estrutura computacional para detectores de sobrecorrentes e sobretensões baseados na tecnologia dos eletretos. Também são discutidas sua implementação no campo e trabalhos futuros. / Overvoltages and overcurrents surge detectors find applications in the study of the behaviour of electric systems to face the impulsive requests. This work introduces the implementation, the calibration tests and the development of the computer structure for overvoltage and overcurrent peaks detectors, based on electrets technology. Also, this text describes their implementation on field and future works.

O objetivo deste trabalho é aplicar os métodos de medidas dinâmicos dos polímeros piezoelétricos na caracterização dos eletretos termo-formados de Teflon-FEP desenvolvidos no Laboratório de Medidas e Padrões da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) - Universidade de São Paulo (USP). Para isso, foram implementados os métodos dinâmico direto, acústico direto, acústico inverso e interferométrico. Também foram desenvolvidos neste trabalho dois aplicativos computacionais de controle e aquisição de dados dos equipamentos de medidas, Lock-in SR510, osciloscópio Tektronix TDS 210 e gerador de áudio Tektronix CFG253. Esta caracterização é importante porque visa utilizar os eletretos termo-formados como dispositivos eletromecânicos para realizar inúmeras aplicações nas áreas da robótica, da bioengenharia e nas medidas elétricas e mecânicas. A vantagem dos eletretos termo-formados com relação aos demais polímeros piezoelétricos, é que estes são estruturas homogêneas, com grande reprodutibilidade no processo de fabricação e apresentam altos coeficientes piezoelétricos. / The aim of this work is to apply the dynamical measurement methods of piezoelectric polymers into the characterization of thermo-formed electrets of Teflon-FEP developed in the Laboratory of Measurements and Standards of the School of Engineering of Sao Carlos (EESC) - University of Sao Paulo (USP). The direct dynamical, direct acoustic, inverse acoustic and interferometric methods are aplyed to implement these measurements. Two routines were also developed to control and realize the data acquisition of the measurement equipments Lock in SR510, Tektronix TDS-210 oscilloscope and Tektronix CFG-253 function generator. The characterization of these termo-formed electret is important because they can be used into electromechanical devices for innumerable applications in the areas such as robotics, bioengineering and electric and mechanic measurements. The advantage of the thermo-formed electrets, compared to all others piezoelectric polymers, is that they are homogeneous structures with reproducible fabrication process, to presenting high piezoelectric coefficients.

O objetivo deste trabalho é aplicar os métodos de medidas dinâmicos dos polímeros piezoelétricos na caracterização dos eletretos termo-formados de Teflon-FEP desenvolvidos no Laboratório de Medidas e Padrões da Escola de Engenharia de São Carlos (EESC) - Universidade de São Paulo (USP). Para isso, foram implementados os métodos dinâmico direto, acústico direto, acústico inverso e interferométrico. Também foram desenvolvidos neste trabalho dois aplicativos computacionais de controle e aquisição de dados dos equipamentos de medidas, Lock-in SR510, osciloscópio Tektronix TDS 210 e gerador de áudio Tektronix CFG253. Esta caracterização é importante porque visa utilizar os eletretos termo-formados como dispositivos eletromecânicos para realizar inúmeras aplicações nas áreas da robótica, da bioengenharia e nas medidas elétricas e mecânicas. A vantagem dos eletretos termo-formados com relação aos demais polímeros piezoelétricos, é que estes são estruturas homogêneas, com grande reprodutibilidade no processo de fabricação e apresentam altos coeficientes piezoelétricos. / The aim of this work is to apply the dynamical measurement methods of piezoelectric polymers into the characterization of thermo-formed electrets of Teflon-FEP developed in the Laboratory of Measurements and Standards of the School of Engineering of Sao Carlos (EESC) - University of Sao Paulo (USP). The direct dynamical, direct acoustic, inverse acoustic and interferometric methods are aplyed to implement these measurements. Two routines were also developed to control and realize the data acquisition of the measurement equipments Lock in SR510, Tektronix TDS-210 oscilloscope and Tektronix CFG-253 function generator. The characterization of these termo-formed electret is important because they can be used into electromechanical devices for innumerable applications in the areas such as robotics, bioengineering and electric and mechanic measurements. The advantage of the thermo-formed electrets, compared to all others piezoelectric polymers, is that they are homogeneous structures with reproducible fabrication process, to presenting high piezoelectric coefficients.

Este trabalho apresenta dois problemas distintos. No primeiro, obteve-se a característica da corrente em função da voltagem em um dielétrico sob radiação, supondo-se que só um portador seja móvel, que recombinação e injeção da carga móvel através de um eletrodo. Na interface eletrodo-dielétrico foi imposta a condição de densidade de carga constante. No outro problema foi feita uma generalização do problema transiente clássico estudado por Many e Rakavy, usando a mesma condição anterior de densidade de carga constante no eletrodo injetor. Obteve-se soluções analíticas durante o 1º tempo de trânsito e de desenvolveu soluções por computador até o 3º tempo de trânsito. As oscilações amortecidas da corrente em torno do valor estacionário, também merece alguma atenção / Two distinct problems are treated here. In the first one, the relation between current and voltage in a dielectric under radiation is obtained, assuming only carrier to be mobile, recombination and injection of the mobile charge from the electrode. We have chosen for this last boundary condition a constant charge density at the electrode-dielectric interface. The second problem treated is a generalization of the classic transcient problem studied by Many-Rakavy, using the constant charge density boundary condition. Analytic solutions were obtained during the first transit time and computed ones for larger times. Some attention was given to the damped current oscillations approaching the steady state value

A irradiação de dielétricos sólidos com feixes eletrônicos tem-se revelado uma poderosa ferramenta na investigação das características de armazenamento e condução de carga elétrica nesses materiais. O presente trabalho faz urna revisão dos resultados que se tem obtido no campo, discute uma equação de transporte para carga em excesso em isolantes amorfos e aplica-la a particulares montagens experimentais. Encontra-se que os efeitos de carga espacial não são em geral importantes para pequenas penetrações do feixe na amostra, mas desempenham papel essencial no caso de elétrons quase-trespassantes. Em particular, obtém-se satisfatória concordância com os resultados experimentais de Spear (1955). / Irradiation of solid dielectric with electron beams has been used as a powerful tool in investigations of charge storage and transport in such materials. The present work reviews some of the results that have been obtained in this area and discusses the formulation of a transport equation for excess charge in irradiated insulators. This equation is subsequently applied to various experimental set-ups . It is found that space charge effects p1ay an essential role in the establishment of stationary currents in samples subject to quasi- -penetrating electron beams. Such effects may, however, be neglected for low electron ranges. Theoretical results are in good agreement with experimental findings by Spear (1955).

Este trabalho apresenta dois problemas distintos. No primeiro, obteve-se a característica da corrente em função da voltagem em um dielétrico sob radiação, supondo-se que só um portador seja móvel, que recombinação e injeção da carga móvel através de um eletrodo. Na interface eletrodo-dielétrico foi imposta a condição de densidade de carga constante. No outro problema foi feita uma generalização do problema transiente clássico estudado por Many e Rakavy, usando a mesma condição anterior de densidade de carga constante no eletrodo injetor. Obteve-se soluções analíticas durante o 1º tempo de trânsito e de desenvolveu soluções por computador até o 3º tempo de trânsito. As oscilações amortecidas da corrente em torno do valor estacionário, também merece alguma atenção / Two distinct problems are treated here. In the first one, the relation between current and voltage in a dielectric under radiation is obtained, assuming only carrier to be mobile, recombination and injection of the mobile charge from the electrode. We have chosen for this last boundary condition a constant charge density at the electrode-dielectric interface. The second problem treated is a generalization of the classic transcient problem studied by Many-Rakavy, using the constant charge density boundary condition. Analytic solutions were obtained during the first transit time and computed ones for larger times. Some attention was given to the damped current oscillations approaching the steady state value