Cette thèse a pour objet d'améliorer la connaissance du mécanisme de formation de suie. Deux méthodes ont été utilisées pour produire des particules de suie dans des conditions contrôlées : le brûleur à flamme plat où les particules se forment par combustion de mélanges d'éthylène/air riches et le tube à choc dans lequel la suie est produite par pyrolyse de C2H4 à haute pression (5 bar) et dans un large domaine de température (1850-2100 K). Ces deux systèmes ont été équipés avec un dispositif original de diffusion laser à trois angles couplé à l'extinction laser pour suivre la croissance de particules, identifier les différentes étapes de leur mécanisme de formation et en déduire l'évolution de la fraction volumique des suies, leur rendement, leur structure et leur morphologie. Dans la flamme, l'addition de H2 entraîne une réduction globale de la concentration des suies, de leur diamètre moyen des particules et leurs agglomérats, de la densité en nombre de particules. Dans le tube à choc, on n'observe pas de dépendance significative du délai d'induction à la formation des particules par addition de H2. La courbe de rendement en suie en fonction de la température présente la même forme avec et sans hydrogène mais le rendement maximal est fortement abaissé en présence d'hydrogène pour une concentration initiale fixée en atomes de carbone. Le rôle de l'hydrogène sur la croissance des particules et les caractéristiques des suies est discuté en comparant les résultats obtenus dans le cas de la flamme de prémélange et derrière l'onde de choc réfléchie respectivement.

This thesis deals with several theoretical aspects of the interaction of an intense femtosecond laser pulse with a plasma. A mechanism for the enhancement of the collisional absorption of light at high intensities is described, involving the direct excitation of collective modes of the plasma, and the importance of this mechanism for a solid-density laser-produced plasma is studied under a range of conditions. An intensity-dependent collision rate is used in a numerical calculation of the reflectivity of a steep-gradient plasma, such as might be produced by an intense femtosecond laser pulse, and the conditions required to maximize absorption at high intensities are determined. The relative contributions of field-induced ionization and collisional ionization in laser-produced plasmas are studied, and it is shown that the behaviour of a gaseous plasma is almost solely governed by the field-induced process. A model is developed to simulate the propagation of an intense femtosecond laser pulse through an initially neutral gas, and this model is used to make predictions about spectral modifications to the laser pulse. Under certain conditions the spectrum is significantly broadened and suffers an overall blue shift. Quantitative fitting of theoretical spectra to experimental results in the literature is attempted, but is complicated by associated defocusing effects in the plasma. Field-induced ionization can produce a gaseous plasma which is significantly colder, for the same degree of ionization, than a plasma produced by collisional ionization. One possible application for a cold highly-ionized plasma is in a recombination x-ray laser, and the propagation model allows the calculation of the plasma temperature, which is a crucial parameter in assessing the feasibility of such schemes.

Ulm, Univ. Diss., 2006.

Zugl.: Freiburg (Breisgau), Univ., Diss., 2009

Thesis (Ph. D.)--University of Wisconsin--Madison, 1981. / Typescript. Vita. eContent provider-neutral record in process. Description based on print version record. Includes bibliographical references (leaves 123-141).

[pt] O presente trabalho apresenta um estudo sobre a viabilização de uma traçadora gráfica à laser, de funcionamento vetorial, para a produção de desenhos de grandes dimensões. A grande vantagem deste conceito é a obtenção de elevada velocidade de risco devido às peças móveis de número e dimensões reduzidas. Uma aplicação típica é o risco de encaixe na indústria de confecção. A recente construção de um protótipo no departamento de Engenharia Mecânica da PUC-RJ indicou a viabilidade prática do conceito. / [en] The present work discusses the feasibility of a vectorial laser plotter for generating large drawing at relativiely high tracing speeds. A typical use for this type of plotter is in the garment industry where large nesting patterns have to be drawn for the fabric cutting process. The building of a prototype at the Mechanical Engineering Department of PUC-RJ has shown the actual feasibility of the concept described in this work.

Graphene is a single hexagonal atomic carbon layer. Since its discovery, graphene is emerging as an exciting and promising new material to impact various areas of fundamental research and technology. It has potentially useful electrical properties for device applications such as graphene photodetectors and graphene-based sensors. This thesis focuses on the femtosecond laser processing of graphene from both scientific and industrial points of view. Started from the manufacturing process, a new manufacturing route for graphene devices based on a femtosecond laser system is explored. In this thesis, the graphene ablation threshold was determined in the range of 100 mJ/cm2. In this deposited fluence range, selective removal of graphene was achieved using femtosecond laser processing with little damage to the SiO2 /Si substrate. This finding supports the feasibility of direct patterning of graphene for silicon-substrate field effect transistors (FETs) as the gate dielectric, silicon dioxide is only negligibly removed (2~10 nm) and no damage occurs to the silicon. Beyond the selective removal of graphene, the effects of exposing femtosecond laser pulses on a monolayer of graphene deposited on a SiO2/Si substrate is also studied under subthreshold irradiation conditions. It has been demonstrated that a femtosecond laser can induce defects on exposure. The dependence of the D, G, and 2D Raman spectrum lines on various laser pulse energies was evaluated using Raman Spectroscopy. The I (D)/I (G) ratio was seen to increase with increasing laser energy. The increase in the D’ (intravalley phonon and defect scattering) peak at 1620 cm-1 appeared as defective graphene. These findings provide an opportunity for tuning graphene properties locally by applying femtosecond laser pulses. Applications might include p-n junctions, and the graphene doping process. To explore the power absorption process in graphene and the SiO2/Si substrate, a theoretical model was developed based on the transfer-matrix method. The results revealed that the most significant absorption was in the silicon substrate. The light reflection form each layer was considered. The model shows the temperature oscillations are more significant in the silicon layer compared to the silicon dioxide which can provide a theoretical rationale for the swelling effect observed in the experiments. This model can assist in the choice of laser parameters chosen for future laser systems used in the production of graphene devices.

O objetivo deste estudo foi avaliar in vitro o efeito do ácido clorídrico, na forma líquida e gasosa na superfície do esmalte, além de avaliar diferentes tratamentos preventivos e avaliar in situ a influência da Doença do Refluxo Gastroesofágico (DRGE) sobre o esmalte dental e avaliar a eficiência de tratamentos preventivos contra a erosão dental em ambiente bucal. A fase in situ do estudo foi totalmente dependente dos resultados da fase in vitro, ou seja, os tratamentos realizados in situ foram selecionados de acordo coma fase in vitro. Para a fase in vitro, foram obtidos 234 espécimes de esmalte (4X4 mm) a partir de incisivos bovinos, os mesmos foram isolados com resina composta, exceto pela metade da superfície de esmalte a qual foi exposta aos tratamentos preventivos e/ou desafios erosivos. Esta etapa do estudo foi fatorial 3 X 3, tendo como fatores de estudo: Tratamento superficial em 3 níveis: ausência de tratamento (C), laser de CO2 (CO) e laser Nd:YAG (Nd); e a associação à fluoretos em 3 níveis: sem associação (SA), associado ao flúor gel (AF) e associado ao verniz fluoretado (AVF). Os desafios erosivos foram realizados de duas formas, HCl líquido e HCl gasoso. Foram selecionados 180 espécimes tratados (n=10) e distribuídos aleatoriamente. O desafio erosivo com HCl líquido foi realizado sob pH=2, à 37 °C, 6 X ao dia, durante 20s e por 5 dias; o desafio com HCl gasoso foi realizado sob pH=2, à 37 °C, 8 X ao dia, durante 3 min e por 12 dias. A análise foi em função do perfil de desgaste, degrau, perda de volume e rugosidade de superfície. Para a análise das alterações químicas e morfológicas da superfície foram selecionados 54 espécimes divididos aleatoriamente de acordo os tratamentos preventivos propostos e de acordo com as seguintes análises (n=3): DRX e MEV-EDS. Os dados foram submetidos ao teste estatística de análise de variância (ANOVA) a dois critérios, os dados referentes ao DRX e EDS foi avaliado de forma descritiva, as imagens da MEV foram avaliadas qualitativamente. Resultados HCl líquido - observa-se que a associação VF aumentou o perfil de desgaste (médias e desvio padrão: 0,82±0,17) em relação ao C (0,66±0,14), na interação dos fatores C/AVF e Nd/AVF aumentou o perfil de desgaste (0,84±0,21; 0,86±0,12), C (0,70±0,10); a associação VF aumentou a rugosidade (0,26±0,06), C (0,22±0,07), entretanto na interação dos fatores os tratamentos CO e C/AF foram melhores (0,19±0,07; 0,18±0,03), C (0,21±0,07); para o degrau e perda de volume não houve diferença estatística. Resultados HCl gasoso - observou-se que o Nd (1,3±0,08) proporcionou menor perfil de desgaste e Nd/AF(1,8±0,51) maior desgaste, C (1,4±0,16); a associação F e VF proporcionou menor degrau (6,6±4,9; 8,9±3,8), rugosidade (0,35±0,07; 0,37±0,05) e perda de volume (6,0±3,3; 8,3±3,6), C (11,86±4,3; 0,41±0,04; 11,05±4,7; respectivamente). Na análise de EDS houve diminuição do conteúdo de flúor nos tratamentos C, C/AFC/AVF, CO/AVF, Nd/AF e Nd/AVF, proporção Ca/P não foi alterada; para o DRX não observou-se alteração no contudo de flúor. Não observou-se em MEV alteração morfológica. Conclui-se que o ácido clorídrico, na forma líquida e gasosa, causa erosão dental, com comportamentos distintos, para o HCl líquido o tratamento CO/AF produziu menor desgaste, para o HCl gasoso a associação ao F e VF diminuíram o desgaste, os tratamentos não levaram ao aumento do conteúdo de flúor na superfície. A fase in situ contou com a participação de 44 voluntários divididos nos seguintes grupos: Controle- saudável; Suspeita- com erosão dental e sintomas de DRGE; DRGE- diagnosticados com a doença. Foram obtidos 264 espécimes de esmalte bovino (2x2x2 mm), os quais foram impermeabilizados com resina composta, exceto pela metade da superfície de esmalte que foi submetida aos tratamentos preventivos e expostas ao meio bucal. O estudo foi fatorial de 3X2, sendo: Tratamento Superficial em 3 níveis: ausência de tratamento (C), laser de CO2 (CO) e laser Nd:YAG (Nd); e a associação à fluoretos em 2 níveis: sem associação (SA), associado ao flúor gel (AF), em 2 fases de 30 dias com intervalo de 7 dias entre cada fase. Os dados foram submetidos ao teste estatística de análise de variância (ANOVA) a dois critérios. Os resultados foram nulos (0) para o perfil, degrau, perda de volume rugosidade, o grupo CO quando exposto na cavidade bucal levou à formação de trincas na superfície. Conclui-se que o período de 30 dias em meio bucal de pacientes portadores de DRGE são insuficientes para causar erosão no esmalte, os estudos in vitro e in situ apresentam resultados divergentes entre si, sendo necessário mais estudos na área. / The aim of this in vitro study was to evaluated hydrochloric acid liquid and gaseous effect on enamel surface and preventive treatments, to evaluated in situ gatroesophageos reflux disease (GERD) effect on dental enamel and prevenvtive treatments. The in situ study was totally dependent on the in vitro results, ie the superficial treatments performed in situ were selected according to the in vitro results. To in vitro study 234 enamel samples (4x4 mm) were obtained from bovine incisors and isolated with the compound resin except half of the enamel surface which was exposed to preventative treatments and erosive challenges. This study was 3 X 3 factorial, study factor: Superficial treatment in 3 levels: no treatment (C), CO2 laser (CO) and Nd:YAG laser (Nd); and fluoride assiciation in 3 levels: swithout (WA), fluoride gel association (FA) and fluoride narnish association (FVA). Erosive challenges were performed using HCl liquid and gaseous. 180 treated specimens were selected (n=10) and randomized. Erosive challenge using HCl liquid - pH=2, 37 °C, 6 times/day, during 20s, for 5 days; erosive challenge using HCl gaseous - pH=2, 37 °C, 8 times/day, during 3 min, for 12 days. It was evaluated wear depth (perfilometer), degree, volume loss and roughness. Chemical and morphological surface analysis was performed, thus 54 specimens were selected randomly divided according preventive treatments (n=3): XRD and SEM-EDS. Data were analyzed by two-way ANOVA, XRD and EDS was performed descriptive data analysis, SEM was analyzed qualitatively. HCl liquid results - FV association presented higher wear depth (menos and standard deviation: 0.82±0.17) compared to C (0.66±0.14), in the interaction between factors C/FVA and Nd/FVA increased wear depth (0.84±0.21; 0.86±0.12), C (0.70±0.10); the association FV increased roughness (0.26±0.06), C (0.22±0.07), the interaction between factors CO and C/FA were better (0.19±0.07; 0.18±0,03), C (0.21±0.07); For degree and volume loss are not significantly different. HCl gaseous results - Nd presented less wear depth (1.3±0.08) and Nd/FA higher wear depth (1.8±0.51), C (1.4±0.16); F and VF association presented less degree (6.6±4.9; 8.9±3.8), roughness (0.35±0.07; 0.37±0.05) and volume loss (6.0±3.3; 8.3±3.6), C (11.86±4.3; 0.41±0.04; 11.05±4.7; respectively). For EDS analysis there was decrease fluoride content after the treatmentos C, C/FA, C/FVA, CO/FVA, Nd/FA e Nd/FVA, ratio Ca/P was not altered; For XRD was not observed fluoride content changes. Was not observed morphological change by SEM. It can be concluded that hydrochloric acid liquid and gaseous promoted dental erosion, for HCl liquid CO/FA promoted less wear depth, for HCl gaseous F and VF association decreased wear depth, the treatments do not alter fluoride contente on enamel surface. For in situ study, 44 volunteers were selectioned and divided into groups: Control- healthy; Suspect- dental erosion and GERD symptoms; GERD- with disease diagnosis. Were obtained 264 specimens from bovine incisors (2x2x2 mm), which were isolated with the compound resin except half of the enamel surface which was exposed to preventative treatments and oral cavity exposed. The study was factorial 3X2: Superficial treatments in 3 levels: no treatment (C), CO2 laser (CO) and Nd:YAG laser (Nd); and fluoride association in 2 evels: without association (WA) and fluoride gel association (FA),in 2 phases of 30 days and 7-day interval between each phase. Data were analyzed by two-way ANOVA. The results were null (0) foro wear depth, degree, volume loss and roughness, the CO group exposed to oral cavity promoted superficial cracks. It can be concluded that 30-day period in the oral environment are insufficient to cause enamel erosion in GERD patients, in vitro studies and in situ show divergent results among themselves, more studies are needed.

RIQUELME PINCHEIRA, Pablo Isaias, também é conhecido em citações bibliográficas por: PINCHEIRA, Pablo Isaias Riquelme / Submitted by Pedro Barros (pedro.silvabarros@ufpe.br) on 2018-08-09T19:22:10Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Pablo Isaias Riquelme Pincheira.pdf: 4798605 bytes, checksum: e888652bfeb61519d22290b0b54c725b (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-08-17T19:13:54Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Pablo Isaias Riquelme Pincheira.pdf: 4798605 bytes, checksum: e888652bfeb61519d22290b0b54c725b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-17T19:13:54Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Pablo Isaias Riquelme Pincheira.pdf: 4798605 bytes, checksum: e888652bfeb61519d22290b0b54c725b (MD5) Previous issue date: 2017-01-18 / Since Albert Einstein established the foundations for stimulated emission of radiation in 1916, he paved a long road that culminated in the beginning of the 1960s with the invention of the laser. In a conventional laser avoiding losses by light scattering is very important. However, this paradigm is broken by the theoretical proposal of Letokhov in 1968, which says that in a disordered with gain, the scattering of light plays a positive role increasing the dwell time of light in an active medium, thereby increasing the laser amplification. Due to the disordered nature of the materials used was adopted the name Random Lasers (RLs). Random lasers have taken a new boom because they have recently been exploited as a photonic platform for studies of complex systems. This thesis covers this interdisciplinary approach that opens important new avenues for understanding the behavior of random lasers. We recently studied the intensity fluctuations in the emission of Random lasers, finding the existence of non-Gaussian statistics in these emissions behaving with Lévy-type statistics. On the other hand, in another set of theoretical and experimental work, the glassy behavior of random lasers was studied by other authors, which led to the recent experimental demonstration of symmetry replica breaking phase transition. The investigations mentioned above were taken separately, and in this work shows that these two phenomena are connected. In the first chapter we study the most important concepts of a conventional laser that are necessary to understand the random lasers. In the second chapter, we present the random lasers. We begin with the presentation of the main features of random lasers. Then, we present a connection between the phenomenon of speckle and random lasers where Speckle Contrast is used to demonstrate the multimodal nature of random lasers. This feature is applied to determine the number of modes in a random fiber laser. At the end of this chapter a work is presented where it is demonstrated for the first time Bichromatic random laser in a NdAl₃ (BO₃)₄ crystalline powder. This observation opens an avenue for random lasers applications, and, as a proof of concept, we demonstrate an optical thermometer owing to the thermal dependence of the RL emissions. The third chapter is dedicated to studying the fundamental concepts of complex systems, to understand the glassy behavior of light in random lasers. In chapter 4 essential rudiments are also given to understand Lévy statistics. In chapter 5 we show a work where we use employ the NdY BO random laser system to show that from a single set of measurement the physical origin of the complex correspondence between the Lévy fluctuation regime and the replica symmetry breaking transition to spin glass phase occurs. In chapter 6 shows the observation of replica symmetry breaking phase transition in a solution of Rhodamine and particles of TᵢO₂, where specially designed amorphous TᵢO₂ particles were synthesized to obtain identical copies of the system. / Desde que Albert Einstein estabeleceu as bases para a emissão estimulada da radiação em 1916, ele pavimentou uma longa estrada que culminou, no começo dos anos 1960, com a invenção do laser. Em um laser convencional, evitar perdas por espalhamento de luz é muito importante. No entanto, este paradigma é quebrado pela proposta teórica de Letokhov em 1968, que diz que em um meio desordenado com ganho, o espalhamento da luz desempenha um papel positivo aumentando a amplificação do laser. Devido à natureza desordenada dos materiais utilizados foi adotado o nome Random Lasers (RLs). Os lasers aleatórios tomaram um novo impulso porque foram explorados recentemente como uma plataforma fotônica para estudos de sistemas complexos. Esta tese estuda esta abordagem interdisciplinar que abre novas e importantes vias para a compreensão do comportamento de lasers aleatórios. Recentemente estudamos as flutuações de intensidade na emissão de lasers aleatórios, encontrando a existência de estatísticas não gaussianas nessas emissões que se comportam como estatísticas tipo Lévy. Por outro lado, em outro conjunto de trabalhos teóricos e experimentais, o comportamento tipo vidro de spin de lasers aleatórios foi estudado por outros autores, o que levou à recente demonstração experimental de transição de fase com quebra de simetria de réplica. As investigações mencionadas acima foram realizadas separadamente, e neste trabalho mostramos que esses dois fenômenos estão conectados. No primeiro capítulo estudamos os conceitos mais importantes de um laser convencional que são necessários para entender os lasers aleatórios. No segundo capítulo, apresentamos os lasers aleatórios. Começamos com a apresentação das principais características de lasers aleatórios. Em seguida, apresentamos uma conexão entre o fenômeno de speckle e lasers aleatórios onde Speckle Contrast é usado para demonstrar a natureza multimodal de lasers aleatórios. Esta característica é aplicada para determinar o número de modos de um laser aleatório de fibra. No final deste capítulo é apresentado um trabalho onde é demonstrado pela primeira vez o laser aleatório bicromático em um pó cristalino NdAl₃ (BO₃)₄. Esta observação abre caminho para aplicações lasers aleatórios e, como prova deste conceito, demonstramos um termômetro óptico devido à dependência térmica das emissões de RL. O terceiro capítulo é dedicado a estudar os conceitos fundamentais de sistemas complexos, para entender o comportamento tipo vidro de spin da luz em lasers aleatórios. No capítulo quatro, rudimentos essenciais também são descritos para entender as estatísticas de Lévy. No capítulo cinco mostramos um trabalho onde usamos o sistema de laser aleatório NdY BO para mostrar que a partir de um único conjunto de medições ocorre a origem física da correspondência complexa entre o regime de flutuação de Lévy e a transição de simetria de réplicas para a fase de vidro de spin. No capítulo seis, observa-se a transição de fase de ruptura de simetria de réplicas em uma solução de Rhodamine e partículas de TᵢO₂, onde se sintetizaram partículas de TᵢO₂ amorfas especialmente projetadas para obter cópias idênticas do sistema.

Mais recentemente foi proposta uma nova técnica para tratamento de doenças relacionadas à retina humana, utilizando descargas laser na retina com seqüência de pulsos da ordem de 200 \'mü\'s, em substituição ao tratamento convencional que utiliza pulsos longos da ordem de 300 ms. A principal vantagem da nova técnica é a preservação (sem morte celular) do tecido exposto ao laser. Esse trabalho apresenta os mecanismos adotados para o desenvolvimento de um sistema eletrônico de controle de uma cavidade laser em 586 nm, para uso oftalmológico, que objetiva atender o protocolo exigido por essa técnica mais recente. O referido protocolo exige a formação de pulsos rápidos de laser, o que torna vital a velocidade do sistema eletrônico de controle da cavidade laser. Para atender os requisitos do projeto foram implementados dois controladores de corrente em malha fechada PI (Proporcional integrative controller) que trabalham em sincronismo, um controlador de potência óptica em malha fechada PI, e circuitos auxiliares de controle térmico da cavidade laser. Em software foram implementados um PI de potência, com objetivo de tornar a malha de controle estável com o tempo de resposta necessário, e o PI de controle térmico dos elementos da cavidade laser. Os testes realizados do protótipo demonstraram que o sistema de controle atendeu as especificações de projeto, principalmente no que se refere a tempo de resposta do pulso rápido, ponto fundamental na obtenção do protocolo clínico (FastPulse), que esse trabalho objetiva atender. Adicionalmente, o protótipo foi submetido a teste clínico em um paciente, e os resultados demonstraram eficácia no tratamento e ausência de marcas (lesões) na retina. / Recently, scientists have proposed a new technique for treating diseases related to the human retina, which is based on retinal laser discharges using pulse sequence around of 200 \'mü\'s, replacing the conventional treatment using long pulses around of 300 ms. The main advantage of the new technique is the conservation (without cell death) of the area exposed to the laser. This work presents the mechanisms adopted for the development of an electronic control system of a laser cavity at 586 nm for ophthalmic use, which aims to meet the protocol required by this recent technique. The protocol requires the formation of rapid pulses of laser, which makes the electronic control system response velocity of the laser cavity vital to the protocol. To meet the project requirements were implemented two current controllers in closed loop PI (proportional integrative controller) working synchronized, an optical power controller in closed loop PI, and auxiliary circuits for temperature control of the laser cavity. Software were implemented for two controls, a PI power, in order to make the control loop stable with the required response time, and a PI thermal control for elements of the laser cavity. Tests showed that the prototype met the design specifications, especially regarding the response time of rapid pulse, key point in obtaining the clinical protocol (FastPulse), that this work aims to meet. Additionally, the prototype was subjected to clinical trial on a patient, and the results demonstrated efficacy and no visible lesions were noticed on retina.