Orientador: Nilson Cristino da Cruz / Resumo: O alumínio é um dos materiais mais utilizados em vários setores da indústria. Devido ao baixo custo, se comparado ao cobre, e considerando sua abundância de oferta, o interesse nas propriedades térmicas do alumínio tem aumentado. Neste contexto, a proposta desta pesquisa é avaliar as propriedades térmicas de amostras de alumínio tratadas por oxidação eletrolítica plasmática (PEO), em eletrólitos de silicato de sódio, utilizando espectroscopia fotoacústica. A rugosidade, morfologia e a composição química dos revestimentos foram analisados, respectivamente, por perfilometria, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS). A porosidade da camada superficial do revestimento foi estimada pelo software de processamento de imagem digital, utilizando imagens da análise de MEV, enquanto difração de Raios X (DRX) foi utilizada para determinar a estrutura cristalina das superfícies tratadas. Os resultados das análises demonstraram que os revestimentos, predominantemente constituídos por γ-Al2O3, são rugosos, com superfícies porosas e apresentam boa resistência mecânica. A espectroscopia de absorção de UV-VIS demonstrou que a amostra tratada absorveu em média 18% mais radiação na região infravermelha quando comparada com amostras sem tratamento. Em consequência, como revelado pela espectroscopia fotoacústica a difusividade térmica das amostras tratadas é pelo menos 30% maior se comparada ao alumínio não tratado e 700% maior do que a alumina conven... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Aluminum is one of the most widely used materials in several areas of the industry. Owing to lower cost, if compared to copper, and considering its abundance, the interest on the thermal properties of aluminum has increased. In this context, the proposal of this research is to evaluate the thermal properties of aluminum samples treated by Plasma electrolytic oxidation (PEO), in sodium silicate electrolytes, using photoacoustic spectroscopy. Roughness, morphology and chemical composition of the coatings have been analyzed, respectively, by profilometry, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray energy dispersive spectroscopy (EDS). The porosity of the surface layer was estimated by digital image processing using SEM micrographs while X-ray diffraction (XRD) was used for determining the crystalline structure of the treated surfaces. The results of the analyses have shown that the coatings, predominantly constituted by γ-Al2O3, are rough, with porous surfaces and present good mechanical resistance. UV-Vis absorption spectroscopy has shown that the treated sample absorbed on average 18% more radiation in the infrared region than the pristine samples. In consequence, as revealed by photoacoustic spectroscopy the thermal diffusivity of the treated samples is at least 30% larger if compared to untreated aluminum and 700% larger than that of conventional Alumina / Mestre

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:25:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aloisi Somer2.pdf: 7687974 bytes, checksum: 2416565c5d4c2106a977eae2ad58cbfe (MD5) Previous issue date: 2016-02-19 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / The generation of mechanical waves can be produced in the air in contact with the surface of a sample since a modulated light focus on that sample. This feature is well known, and there are several techniques and theoretical models to elucidate this process. One of the techniques used to measure such waves is the technique of cell Open Photoacoustic (OPC), and why it is can estimate the thermal diffusivity of a sample. The hypothesis in this thesis is that small structural changes in thin superficial layers can influence on effective thermal diffusivity measured by the OPC technique. Initially, it was carried out a review of mathematical models presented in the literature for samples with double layer, and the approach of a second thin layer. It has been found that the influence of a thin layer on a thick sample is negligible, and, therefore, the effective thermal diffusivity tends to the value of the thermal diffusivity of the bulk sample in all models. To check the influence of structural modification in a second thin layer were produced two sets of samples with two kinds of surface structural changes in samples with metallic volume. The first set was with changes in the proportions of rutile and anatase, the structural phases TiO2 film which was grown by thermal oxidation treatment in three types of titanium metal: two degrees of purity titanium, Ti and TiG2, and a TiG5 alloy (Ti-6Al-4V). The correlation of effective thermal diffusivity and the structural modification of layers grown by different thermal treatment (at 600 and 700ºC) in various treatment times was established. The effective thermal diffusivity determined by OPC is directly proportional to anatase quantity in the thermally grown layer of samples. In the second set were created different concentrations of structural martensite phase by mechanical polishing of austenitic AISI304 steel samples, having an austenitic volume. The effective thermal diffusivity values are influenced as the ratio martensite/austenite as the thickness of the sample. It was expected a decrease in effective thermal diffusivity values with decreasing the martensite quantity on the surface of samples as with the increase in the thickness of samples. This behavior was partially observed, however for small proportions of martensite and higher thickness values the effective thermal diffusivity increases. This feature can be associated with non-linear effects. Also, a method to check the thermal diffusivity values obtained by the OPC technique was proposed. This procedure comes from the dependency of the weight parameter thermoelastic bending C2, which depends on the thickness of the sample. If the dependence of C2 is as close to ls-3 confirms the values of thermal diffusivity. The method was tested for aluminum samples successfully. In conclusion, the variation in concentration of structural changes on sample´s surface and thin layers can influence the effective thermal diffusivity obtained by OPC technique, contrary to the theoretical models predict. / A geração de ondas mecânicas pode ser produzida no ar em contato com a superfície de uma amostra desde que sobre a mesma incida uma luz modulada. Isso já é bem conhecido e existem várias técnicas e modelos para elucidar tal processo. Uma das técnicas utilizadas na mensuração de tais ondas é a técnica de Célula Fotoacústica Aberta (OPC – Open Photoacoustic Cell), pela qual é possível estimar a difusividade térmica de uma amostra. A hipótese levantada nesta tese é que pequenas modificações estruturais em finas camadas superficiais possam influenciar a difusividade térmica efetiva mensurada pela técnica OPC. Inicialmente foi realizada uma revisão bibliográfica dos modelos matemáticos para amostras com dupla camada, e para a aproximação de uma segunda camada muito fina. Foi verificado que a influência de uma fina camada sobre uma amostra espessa é desprezível, e consequentemente, a difusividade térmica efetiva tende ao valor da difusividade térmica do volume da amostra, em todos os modelos. Para verificar a influência de uma modificação estrutural em uma segunda camada muito fina foram produzidos dois conjuntos de amostras, com dois tipos de modificações estruturais superficiais em amostras metálicas. O primeiro conjunto com alterações das proporções entre rutilo e anatásio, fases estruturais do filme de TiO2, que foi crescido por meio de tratamento de oxidação térmico um volume de titânio metálico para três tipos deste metal: dois graus de pureza de titânio, Ti e TiG2, e uma liga TiG5 (Ti-6Al-4V). A correlação de difusividade térmica e a microestrutura das camadas crescidas por tratamento de oxidação térmico sobre Ti, TiG2 e TiG5 a 600 ºC e 700 ºC, em diferentes tempos foi estabelecida. Observou-se que a difusividade térmica efetiva medida pela técnica OPC é diretamente proporcional a quantidade de anatásio na camada criada por tratamento térmico. No segundo conjunto foram criadas diferentes concentrações da fase estrutural martensita por polimento mecânico em amostras de aço austenítico AISI304, que possui um volume austenítico. Foi observado que a difusividade térmica efetiva teve influência tanto da razão martenstia/austenita quanto da espessura do volume da amostra. Esperava-se uma diminuição da difusividade térmica efetiva com a redução da quantidade de martensita na superfície e com o aumento da espessura do volume da amostra. Esse comportamento foi parcialmente observado, mas para pequenas proporções de martensita e maiores espessuras a difusividade térmica efetiva tornou a aumentar. Comportamento que pode ser associado a possíveis efeitos não lineares. Ainda, foi proposto um método de confirmação para os valores da difusividade térmica medida pela técnica OPC. Esse método parte da dependência do parâmetro peso da flexão termoelástica C2, o qual depende da espessura da amostra. Quando a dependência medida para o parâmetro C2 estiver próxima ls-3 confirma-se os valores da difusividade térmica. O método foi testado para amostras de alumino com êxito. Em conclusão é constatado que modificações na concentração da fase estrutural na superfície e em finas camadas têm influência na difusividade térmica efetiva medida pela técnica OPC, ao contrário do constatado pelos modelos teóricos presentes na literatura.

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo Oyarzabal.pdf: 3669233 bytes, checksum: 4e83f2e83bacb45a6f0ae5f95c2dfa29 (MD5) Previous issue date: 2012-03-22 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The photoacoustic technique is a method used in the study of physical and thermal properties of solids, liquids or gases and it is based on the photothermal effect. The photothermal effect results from the combination of physical mechanisms such as thermal expansion, thermal diffusion and thermoelastic bending. Thermal diffusivity is a parameter that measures how much heat is diffused over a sample and depends on the thermal conductivity k, density ρ and specific heat c of the material under analysis. For this study, we used the open cell photoacoustic (OPC) technique to measure the thermal diffusivity of samples of AISI 316 steel. The standard sample has a thickness of 490 micron and a diameter of 31.73 mm as the others received coatings by plasma treatment nitrocarburizing. This process of ion implantation modifies the tribological properties and mechanical characteristics of the region around the surface of a material, as different precipitates are formed, thus changing the thermal diffusivity. In this investigation we divided the samples into three distinct regions, and the area A in the center, an intermediate region B and C is the region most extreme. The theoretical value of diffusivity for the steel AISI 316 is 4.05 x10-6 m2/s. Through the OPC technique the results for each region were: αA = 4.08 x10-6 ± 0,18 m2/s, αB = 4.09 x 10-6 ± 0,12 m2/s , αC = 4.09 x 10-6 ± 0,22 m2/s. These results are close to theoretical values and show that the thermal diffusivity does not radially change from the center to the edge of the sample. For the nitrocarburized samples with circular, circular center hole, triangular and square geometries it was observed, by optical microscopy and thermal diffusivity determination, that the nitrocarburizing is not uniform across the surface of the sample and varies according to its region, with greater intensity at the edges than the center. Thus, OPC is a technique sensitive to the structural changes at surfaces of a bulk so that can be used to distinguish surfaces that have suffered or not nitrocarburizin. / A técnica fotoacústica é um método utilizado no estudo de propriedades físicas e térmicas de materiais sólidos, líquidos ou gasosos, com base no efeito fototérmico. O fenômeno fototérmico resulta da combinação de mecanismos físicos como a expansão térmica, difusão térmica e a flexão termoelástica. A difusividade térmica é um parâmetro que mede quanto o calor é difundido ao longo de uma amostra e depende da condutividade térmica k, da densidade ρ, e do calor específico c do material em análise. Para realização deste trabalho utilizou-se o sistema de Fotoacústica em Célula Aberta (OPC) para a medida da difusividade térmica de amostras do aço AISI 316. A amostra padrão possui espessura de 490 μm e diâmetro de 31,73 mm e nas outras houve a produção de camadas superficiais pelo tratamento de nitrocementação por plasma. Este processo de implantação iônica modifica as propriedades tribológicas e mecânicas da região em torno da superfície de um material, pois diferentes precipitados são formados, alterando assim a difusividade térmica. Nesta investigação dividiu-se as amostras em três regiões distintas, sendo a região A no centro, B uma região intermediária e C a região mais extrema. O valor teórico da difusividade para o aço AISI 316 é 4,05 x10-6 m2/s. Através da medida em OPC os resultados obtidos para cada região na amostra padrão foram: αA = 4,08 x10-6 ± 0,18 m2/s, αB = 4,09 x 10-6 ± 0,11 m2/s, αC = 4,09 x 10-6 ± 0,21 m2/s. Estes resultados são próximos aos valores teóricos esperados e apresentam que a difusividade térmica não é alterada radialmente do centro para a extremidade da amostra. Nas amostras nitrocementadas, de geometria circular, circular com furo ao centro, triangular e quadrangular observou-se, pela microscopia óptica e pela determinação da difusividade térmica, que a nitrocimentação não é uniforme ao longo da superfície da amostra e varia conforme sua região, sendo a intensidade maior nas bordas do que no centro. Desta forma, a OPC é uma técnica sensível às mudanças estruturais na superfície de um material, podendo assim ser utilizada para distinguir superfícies que sofreram ou não nitrocementação. Palavras chave: difusividade térmica, fotoacústica, OPC, aço AISI 316

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aloisi Somer.pdf: 2418672 bytes, checksum: 5335beb3286a39fbb6b9808f3a874283 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 / The techniques they use photothermal effect, particularty the photoacoustic phenomenon, has been widely used for characterization of materials. The photoacoustic phenomenon arrises when a periodically modulate light falls on a material that absorbs radiation and produces such a variation of pressure in the gas layer adjacent to it. One technique that uses this phenomenon is the technique open photoacoustic cell (OPC), which allows obtaining the thermal diffusivity of a material, defined as= k/. The main mechanism of generation of the photoacosutic signal in solids samples is the thermal diffusion, and its mathematical model proposed by Rosencwaig and Gersho (RG model). But it is observed that the photoacoustic signal, the OPC technique, greatly influenced the thermoelastic bending mechanism which had its model proposed by Rousset et al. To characterize the photoacoustic cell, used for measurements of OPC, aluminum is used. It is used to have a high thermal diffusivity characterizing the process of thermal diffusion which has a simpler model for interpretation. In this paper we mean to obtain the thermal diffusivity of aluminum. For this we use a set of samples of aluminum cut from a same billet. In a sample, after the OPC measurements, there was a heat treatment at 300C for 48 hours to remove possible defects caused by mechanical treatments of cutting and polishing. Through model simulations of RG, we note that the dependence of the photoacoustic signal must always increase with increase frequency. This effect is not observed experimentally. The OPC measurements before and after heat treatment did not show significant differences, confirming that the treatments did not change the mechanical properties of the samples. Samples of aluminum decrease its inclination in a certain frequency range and increased again at high frequencies suggesting an influence of thermoleastic bending of the sample. The results obtained for thermal diffusivity after adjusting the experimental curves with the equation describing the photacoustic signal with contributions from diffusion and thermoelastic bending were satisfactory. Obtained values between 7,6 10 m² /and 8,8 10 m² / , and that the thermal diffusivity calculated from the definition 8,6 10 m² / s . The dependence on the thickness of the sample to a constant weight that provides the thermoelastic bending can be calculated, we find 2,82 s l and the expected value of being3 s l . So we see that the thermoelastic bending is present in the generation of the photoacoustic signal, can not be used simplifications of the RG model for the thermal diffusivity. / As técnicas que utilizam efeito fototérmico, em especial o fenômeno fotoacústico, vem sendo muito utilizadas para a caracterização de materiais. O fenômeno fotoacústico surge quando uma luz periodicamente modulada incide sobre um material, este absorve tal radiação e produz uma variação de pressão na camada de gás adjacente a ele. Uma das técnicas que se utiliza desse fenômeno é a técnica fotoacústica de célula aberta (OPC), que permite a obtenção da difusividade térmica de um material, definida como. O principal mecanismo de geração do sinal fotoacústico em amostras sólidas é a difusão térmica, tendo seu modelo matemático proposto por Rosencwaig e Gersho (modelo R-G). Observa-se que o sinal fotoacústico, na técnica OPC, sofre grande influência do mecanismo de flexão termoelástica que teve seu modelo proposto por Rousset e colaboradores. Para a caracterização do microfone utilizado na célula fotoacústica, utilizada para as medidas de OPC, é utilizado o alumínio. Ele é usado por ter uma alta difusividade térmica caracterizando o processo de difusão térmica que possui um modelo mais simples para interpretação. Neste trabalho temos por objetivo obter a difusividade térmica do alumínio. Para isso utilizamos um conjunto de amostras de alumínio cortadas de um mesmo tarugo. Em uma amostra, após a realização de medidas OPC, foi realizado um tratamento térmico de 300º por 48h para retirar possíveis defeitos provocados pelos tratamentos mecânicos de corte e polimento. Através das simulações do modelo R-G, notamos que a dependência do sinal fotoacústico deve sempre aumentar com o aumento da frequência no regime termicamente grosso devido ao termo exponencial. Efeito que não é observado experimentalmente. As medidas de OPC antes e depois do tratamento térmico não apresentaram diferenças consideráveis, confirmando que os tratamentos mecânicos não mudaram as propriedades das amostras. As amostras de alumínio diminuem a sua inclinação em certo intervalo de frequência voltando a aumentar em altas frequências sugerindo influência da flexão termoelástica da amostra. Os resultados obtidos para a difusividade térmica após o ajuste das curvas experimentais com a equação que descreve o sinal fotoacústico com contribuições da difusão e da flexão termoelástica mostraram-se satisfatórios. Obtivemos valores entre 7,6 10 m² / e 8,8 10 m² /, sendo a difusividade térmica calculada a partir da definição 8,6 10 m² / s. A dependência com a espessura da amostra para a constante que fornece o peso da flexão termoelástica pode ser calculada, encontramos, 82 s l sendo o valor esperado de 3 s l . Portando vemos que a flexão termoelástica é presente na geração do sinal fotoacústico, não podendo ser utilizado as simplificações do modelo de R-G para obter a difusividade térmica.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-16T16:03:48Z No. of bitstreams: 1 FAUSTO VAZ DE OLIVEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2014.pdf: 2950759 bytes, checksum: f75675457b33950244dae94b86657cac (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-16T16:03:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FAUSTO VAZ DE OLIVEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2014.pdf: 2950759 bytes, checksum: f75675457b33950244dae94b86657cac (MD5) Previous issue date: 2014-03-13 / CNPq / Neste trabalho usamos a técnica de Espectroscopia Fotoacústica na identificação de Biomoléculas Funcionais, presentes em várias frutas e vegetais. Essas biomoléculas, em geral compostos polifenólicos, formam grupos de substâncias amplamente distribuídos em plantas, frutas e legumes, componentes comuns da alimentação humana, especialmente flavonóides e taninos que possuem diversas propriedades terapêuticas e farmacológicas. Dentre as espécies de frutas e cereais investigadas, cientificamente estabelecidas como depositárias de moléculas bioativas, algumas se destacam por suas excelentes propriedades funcionais, tendo, por este motivo, recebido o nome pomposo de “superfrutas”. São elas caracterizadas por apresentarem altas concentrações de polifenóis tais como as antocianinas, os flavonóis (quercetinas, kaempferol, catequinas, resveratrol e taninos), os ácidos fenólicos como o gálico, o ascórbico, o elágico, o clorogênico, o benzóico, o felúrico, etc e os carotenóides, onde se destacam o β–caroteno, licopeno, violaxantina, zeaxantina, luteína, neoaxantina, dentre outras. As superfrutas são assim classificadas por exibirem extraordinário valor funcional. Os resultados experimentais obtidos por espectroscopia fotoacústica para os comprimentos de onda λmax que representa os picos de absorção em cada amostra de frutas e vegetais investigados evidenciam a existência de Biomoléculas Funcionais, que fazem bem a saúde humana. Nossos resultados, obtidos pela técnica de Espectroscopia Fotoacústica, confirmam esta como uma ferramenta experimental de grande potencial e eficiência na identificação de biomoléculas em sistemas biológicos “in natura”, sem necessidade de utilização de processos exaustivos de extração molecular. / In this work we have used the technique of Photoacoustic Spectroscopy to identify Functional Biomolecules, present in various fruits and vegetables. These polyphenolic compounds constitute groups of substances widely distributed in plants, fruits and vegetables, common components of the human diet, especially anthocyanins, flavonols, tannins and carotenoids that have been found to exhibit several therapeutic and pharmacological properties. Among the fruits and vegetables species investigated and scientifically established as host for bioactive or functional biomolecules, some of them are detached by their excellent functional properties, then, have been nominates as “superfruits”. They are characterized by exhibit high concentrations of polyphenols compounds such as anthocyanins, flavonols (quercitins, kaempferol, catechins, tannins), the phenolic acids such as the gallic, ascorbic, ellagic, chlorogenic, benzoic, ferulic, etc, and the carotenoids β–carotene, lycopene, violaxanthin, zeaxanthin, lutein, neoaxanthin among others. The “superfruits” are classified in this way for exhibit functional extraordinary value. The experimental results obtained by photoacoustic spectroscopy λmax for the wave lengths representing the absorption peaks of each sample of fruits and vegetables investigated showed the existence of Functional Biomolecules, which are human health as well. Our results obtained by the technique Photoacoustic Spectroscopy confirm this as an experimental tool with great potential and efficiency in the detection of biomolecules in biological systems “in nature”, without the need of using exhaustive molecular extraction processes.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Amostras policristalinas de Sr(Ga1-xCrx)2O4 com x = 0,01 foram estequiometricamente preparadas pela mistura dos materiais em pó SrCO3, Ga2O3 e Cr2O3. A estrutura cristalina da amostra dopada foi analisada pelas medidas de difração de raios-X. O padrão de difração revelou uma única fase relacionada a fase monoclínica do SrGa2O4. Os dados foram ajustados usando o Método de Rietveld para refinamento de estruturas e os parâmetros da rede foram determinados. A luminescência do íon de Cr3+ na rede do SrGa2O4 foi investigada pelas espectroscopias de excitação e emissão a temperatura ambiente, através das quais verificamos que os íons de Cr3+ estão localizados em dois sítios diferentes. Os espectros de emissão apresentam bandas largas associadas à transição eletrônica 4T2(4F) → 4A2(4F) para ambos os sítios. Estes resultados são analisados pela teoria de campo cristalino e o parâmetro de campo cristalino Dq e os parâmetros de Racah B e C são determinados pelas posições das bandas de excitação. A partir destes parâmetros determinamos um campo cristalino forte para ambos os sítios. Além disto, foram realizadas medidas de espectroscopia fotoacústica que confirmaram as transições identificadas e estimadas nos espectros de excitação. / Polycrystalline samples of Sr(Ga1-xCrx)2O4, with x = 0.01, were stoichiometrically prepared by mixing powder materials SrCO3, Ga2O3 and Cr2O3. The crystalline structure of the doped sample was analyzed by X-ray diffraction measurements. The diffraction patterns showed a single phase, which corresponds to the SrGa2O4 monoclinic phase. The data were fitted by using the Rietveld Method for structural refinements and the lattice parameters were determined. The luminescence of Cr3+ ions in the lattice of SrGa2O4 was investigated by excitation and emission spectroscopies at room temperature and the results show that the emission of Cr3+ ions comes from two different sites. In the emission spectra, we can observe that they present broadbands associated with the electronic transition 4T2(4F) → 4A2(4F) for both sites. These results are analyzed by crystal field theory and the crystal-field parameter Dq and the Racah parameters B and C are determined by the excitation band positions. From these parameters we determined a strong crystal field for both sites. Moreover, photoacoustic spectroscopy measurements were performed and they confirmed the transitions identified and estimated in the excitation spectra.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Amostras policristalinas de Sr(Ga1-xCrx)2O4 com x = 0,01 foram estequiometricamente preparadas pela mistura dos materiais em pó SrCO3, Ga2O3 e Cr2O3. A estrutura cristalina da amostra dopada foi analisada pelas medidas de difração de raios-X. O padrão de difração revelou uma única fase relacionada a fase monoclínica do SrGa2O4. Os dados foram ajustados usando o Método de Rietveld para refinamento de estruturas e os parâmetros da rede foram determinados. A luminescência do íon de Cr3+ na rede do SrGa2O4 foi investigada pelas espectroscopias de excitação e emissão a temperatura ambiente, através das quais verificamos que os íons de Cr3+ estão localizados em dois sítios diferentes. Os espectros de emissão apresentam bandas largas associadas à transição eletrônica 4T2(4F) → 4A2(4F) para ambos os sítios. Estes resultados são analisados pela teoria de campo cristalino e o parâmetro de campo cristalino Dq e os parâmetros de Racah B e C são determinados pelas posições das bandas de excitação. A partir destes parâmetros determinamos um campo cristalino forte para ambos os sítios. Além disto, foram realizadas medidas de espectroscopia fotoacústica que confirmaram as transições identificadas e estimadas nos espectros de excitação. / Polycrystalline samples of Sr(Ga1-xCrx)2O4, with x = 0.01, were stoichiometrically prepared by mixing powder materials SrCO3, Ga2O3 and Cr2O3. The crystalline structure of the doped sample was analyzed by X-ray diffraction measurements. The diffraction patterns showed a single phase, which corresponds to the SrGa2O4 monoclinic phase. The data were fitted by using the Rietveld Method for structural refinements and the lattice parameters were determined. The luminescence of Cr3+ ions in the lattice of SrGa2O4 was investigated by excitation and emission spectroscopies at room temperature and the results show that the emission of Cr3+ ions comes from two different sites. In the emission spectra, we can observe that they present broadbands associated with the electronic transition 4T2(4F) → 4A2(4F) for both sites. These results are analyzed by crystal field theory and the crystal-field parameter Dq and the Racah parameters B and C are determined by the excitation band positions. From these parameters we determined a strong crystal field for both sites. Moreover, photoacoustic spectroscopy measurements were performed and they confirmed the transitions identified and estimated in the excitation spectra.

Submitted by Kamila Costa (kamilavasconceloscosta@gmail.com) on 2015-08-06T14:48:56Z No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T14:07:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Approved for entry into archive by Divisão de Documentação/BC Biblioteca Central (ddbc@ufam.edu.br) on 2015-08-07T14:08:30Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-08-07T14:08:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertação - Zeane V Borges.pdf: 2189307 bytes, checksum: 3fce099edb43ceed11ff4ab744e1f3f5 (MD5) Previous issue date: 2015-06-08 / FAPEAM - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Amazonas / The nanostructured SnSe2 alloy was produced by Mechanical Alloying technique and their structural, thermal and optical properties were investigated by x-ray diffraction (XRD) combined with Rietveld Method (RM), differential scanning calorimetry (DSC), absorbance measurements and photoacoustic absorption spectroscopy (PAS). After characterized in the as milled conditions, the sample was annealed at 450˚C in order to evaluate the influence of the interfacial component in their physical properties. The XRD measurements allowed structurally characterize the samples, as well quantify the volume fractions occupied by crystalline and interfacial components. The DSC measurements showed that the melting process of SnSe2 phase, occurs in two-step for both samples. The UV–Vis absorption spectrum showed direct allowed transitions for milled and annealed samples, with band gap of 1.02 eV and 1.48 eV, respectively. Moreover, electronic transition of type direct forbidden was found in the sample annealed with optical band gap of 0.94 eV. PAS measurements provided the thermal diffusivity (𝛼𝑠) for both samples. A reduction of 45% in the thermal diffusivity value of milled sample was observed, when compared with the annealed sample. / A liga nanoestruturada SnSe2 foi produzida pela técnica Mechanical Alloying e suas propriedades estruturais, térmicas e ópticas foram investigadas por difração de Raios X (DRX) combinado com o Método de Rietveld (MR), calorimetria diferencial de varredura (DSC), medidas de absorbância óptica e espectroscopia de absorção fotoacústica (PAS). Após caracterizada nas condições como moída, a amostra foi tratada termicamente na temperatura de 450˚C a fim de avaliar, a influência da componente interfacial nas suas propriedades físicas. As medidas de DRX permitiram caracterizar estruturalmente as amostras, bem como quantificar as frações volumétricas ocupadas pelas componentes cristalina e interfacial. Medidas de DSC mostraram que o processo de fusão da fase SnSe2, ocorre em duas etapas para ambas as amostras. Os espectros de absorção UV-Vis mostraram transições diretas permitidas para as amostras moída e tratada termicamente, com energias de band gap de 1.02 eV e 1.48 eV, respectivamente. Além disso, transição eletrônica do tipo proibida direta foi encontrada na amostra tratada com energia de band gap de 0.94 eV. Medidas de PAS forneceram o valor da difusividade térmica (𝛼) para ambas as amostras. Uma redução de aproximadamente 45% no valor da difusividade térmica da amostra moída, quando comparada com a amostra tratada termicamente, foi observada.

Apresentaremos nesta tese três novos tipos de dosímetros de radiação, projetados para medir radiação X, na faixa de diagnóstico: o dosímetro de radiação fotoacústico pulsado, o dosímetro de radiação piroelétrico e o dosímetro de radiação piroelétrico pulsado. Estudamos também o dosimetro de radiação fotoacústico com o objetivo de compará-lo com os novos dosímetros desenvolvidos. Propomos uma metodologia para calibração de um dosímetro fotoacústico que prescinde da calibração de sua resposta em um campo conhecido de radiação ionizante. Apresentaremos um modelo teórico para explicar os resultados obtidos com o dosímetro de radiação piroelétrico pulsado. Os resultados encontrados mostram que os dosímetros desenvolvidos são do tipo calorimétrico, sendo a resposta deles linear com a taxa de fluência de energia da radiação X. / In this thesis we present three new types of radiation dosimeters, designed to measure X-rays in its diagnostic region: the pulsed photo acoustical radiation dosimeter, the pyroeletric radiation dosimeter and the pulsed pyroelectric radiation dosimeter. We also study the photo acoustical radiation dosimeter with the scope of to compare its characteristics with the characteristics of the new developed dosimeters. We propose a methodology for calibration of a photo acoustical dosimeter which doesn´t require the calibration of its response in a known field of ionizing radiation. We present a theoretical model to explain the results produced by the pulsed pyroelectric radiation dosimeter. The obtained results show that the developed dosimeters are of calorimetric type, being linear its response with the X-ray energy fluency rate.

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro / O objetivo deste trabalho é a síntese e investigação estrutural e óptica de amostras SrGa2O4 dopados com 1% de íons Ni2+. Estas amostras foram sintetizados por reação do estado sólido convencional, utilizando como materiais de partida de alta pureza Ga2O3, SrCO3 e NiO em quantidades estequiométricas. As amostras foram caracterizadas estruturalmente pelo método de difração de raios - X( XRD ) e as medições de difração mostraram que as amostras têm uma única fase monoclínica. Os padrões de XRD também foram refinados pelo método de Rietveld, que permitiu a determinação dos parâmetros de célula unitária. A Caracterização óptica das amostras puras e dopadas SrGa2O4 foram realizadas as medições a partir de fotoluminescência, de excitação e de absorção fotoacústica, à temperatura ambiente. Os espectros de emissão mostraram três bandas de emissão localizadas em 557 nm, 661 nm e 844 nm e foram identificadas essas bandas, respectivamente, com as seguintes transições eletrônicas :1T2 (1D) → 3A2 (3F), 3T1 (3F)→ 3A2 (3F) e 1T2 (1D) → 3T2 (3F). Os espectros de excitação mostraram seis bandas de absorção associadas às transições electrônicas do nível 3A2 (3F) para o 3T1 (3P) , T1 (3P), 1A1 (1G), 1T2 (1D), 3T1 (3F), 1E (1D) e 1T2, 1E (1G). Medidas de absorção fotoacústica também foram realizados com o fim de verificar as transições ópticas observadas nos espectros de excitação e de identificar novas bandas de absorção óptica. Os resultados demonstraram que os íons de Ni2+ ocupam dois locais octaédricos diferentes na amostra SrGa2O4 dopado. A partir das transições ópticas observadas nos espectros de excitação e fotoacústica, determinou-se o parâmetro de cristal de campo, dq, e parâmetros Racah, B e C. A proporção Dq / B ≈ 1.2 para ambos os locais são típicos para Ni2+ íons inseridos em redes de óxido e em coordenação octaédrica. / The aim of this work is the synthesis and structural and optical investigation of SrGa2O4 samples doped with 1% of Ni2+ ions. These samples were synthesized by conventional solid-state reaction using as starting materials high purity SrCO3, Ga2O3 and NiO in stoichiometric quantities. Samples were structurally characterized by X-ray diffraction (XRD) method and the diffraction measurements showed that the samples have a single monoclinic phase. The XRD patterns were also refined by the Rietveld method which allowed the determination of the unit cell parameters. Optical characterization of the pure and doped SrGa2O4 samples were performed from photoluminescence, excitation and photoacoustic absorption measurements at room temperature. Emission spectra showed three emission bands localized at 557 nm, 661 nm and 844 nm and these bands were identified, respectively, with the following electronic transitions: 1T2 (1D) → 3A2 (3F), 3T1 (3F)→ 3A2 (3F) e 1T2 (1D) → 3T1 (3F). Excitation spectra showed six absorption bands associated to the electronic transitions from the level 3A2 (3F) to the 3T1 (3P), 1A1 (1G), 1T2 (1D), 3T1 (3F), 1E (1D) e 1T2, 1E (1G) levels. Photoacoustic absorption measurements were also carried out in order to verify the optical transitions observed in the excitation spectra and to identify new optical absorption bands. The results showed that Ni2+ ions occupy two different octahedral sites in the SrGa2O4 doped sample. From the optical transitions observed in the excitation and photoacoustic spectra, we determined the crystal-field parameter, Dq, and Racah parameters, B and C. The ratio Dq/B ≈ 1.2 for both sites are typical for Ni2+ ions inserted in oxide lattices and in octahedral coordination.