[pt] Entender o processo de produção de fuligem é crucial para o projeto de novos queimadores, como os de fornos industriais. Estes queimadores, que utilizam processos de combustão turbulenta, dependem de transferência de calor via radiação das partículas de fuligem para as paredes do forno para seu bom funcionamento. A fuligem formada na região de radiação deve ser oxidada para evitar problemas de saúde e meio ambiente. Mesmo tendo havido significativo progresso no decorrer das duas últimas décadas em relação às chamas laminares, a interação entre a turbulência e a produção de fuligem ainda é um problema em aberto. Este trabalho apresenta resultados experimentais recentes da distribuição instantânea e média da distribuição de fuligem em chamas turbulentas de etileno/ar não prémisturadas estabilizadas em um queimador do tipo bluff-body. A intensidade de turbulência na região de esteira deste queimador é muito alta, levando a uma presença de fuligem intermitente e a estruturas de fuligem altamente distorcidas. A distribuição de fuligem é medida usando incandescência induzida por laser (LII), com uma excitação em 266 nm a 10 Hz e fluência de 0,8 J/cm2 e medição em 400 nm por uma câmera intensificada. Os resultados da técnica LII são comparados à técnica clássica de extinção da luz. Resultados da distribuição de hidrocarbonetos aromáticos policíclicos também são apresentados. Os resultados obtidos permitem caracterizar a distribuição da função de densidade de probabilidade de fuligem. Nas situações de escoamento onde a turbulência da esteira é controlada pelo escoamento de ar, demonstra-se que a PDF da fração volumétrica de fuligem corresponde a uma distribuição lognormal. / [en] Understanding the soot production process is crucial to the design of new burners, such as those in industrial furnaces. Indeed, these burners, which use turbulent combustion processes, rely on radiative heat transfer from the soot particles to the furnace walls to operate properly. The soot formed within the radiation region must the be oxidized in order to avoid health and environment issues. Although there has been significant progress over the past two decades in relation to laminar flames, the interaction between turbulence and soot production is still an open problem. This works presents recent experimental results of the instantaneous and mean soot distribution on non-premixed turbulent ethylene/air flames stabilized at a bluff-body burner. The turbulence intensity in the wake region of this burner is very high, leading to a soot intermittent presence and to highly distorted soot structures. The soot distribution is measured using laserinduced incandescence (LII), with 266 nm excitation at 10 Hz, 0.8 J/cm2 fluence and collected at 400 nm by an intensified camera. The results of the LII technique are compared to those of a classical of light extinction technique. Polyciclic aromatic hydrocarbon distribution results are also presented. The results obtained allow to characterize the soot probability density function distribution. In flow situations where the wake turbulence is controlled by the air flow, the soot volume fraction PDF is shown to correspond to a lognormal distribution.

Os resultados apresentados neste trabalho estão sistematizados em três partes. Em uma primeira etapa, efetuamos um estudo sistemático do comportamento da estrutura eletrônica em super-redes de deltas em função do período da super-rede e em função da concentração planar de dopantes. Uma nova abordagem, que se baseia no método celular e na solução autoconsistente das equações de Schroedinger e de Poisson, foi desenvolvida e aplicada para super-redes com dopagem planar tipo n em GaAs e em silício. Em ambos os casos, foi observada a transição de um comportamento eletrônico de caráter bi- para tridimensional conforme o período da super- rede diminui. No caso de super-redes de deltas de Si em GaAs foi empreendido o cálculo da energia de corte nos espectros de fotoluminescência de excitação. Uma boa concordância com as medidas experimentais foi obtida. O estudo da estrutura eletrônica para o caso de super-rede de deltas de Sb em Si foi pioneiro. Isto tornou os resultados de nossa investigação teórica de importância fundamental para experimentais e teóricos atuando na 6rea. A concordância entre nossas previsões teóricas e dados experimentais da literatura demonstram a consistência e o poder da abordagem desenvolvida. Em uma segunda etapa, foi efetuado o estudo da distribuição espacial do campo elétrico interno em heteroestruturas contendo camadas tipo \"bulk\", compostas por GaAs e (A1Ga)As. Uma nova abordagem foi desenvolvida para a execuqi3o de cálculos dos perfis de potencial eletrostático e de campo elétrico, sem assumir a ionização total dos dopantes e a não-degenerescência do material. Nosso método transforma a equação de Poisson em uma equação integral que deve ser resolvida autoconsistentemente. Os exemplos numéricos demonstram a aplicabilidade de nossa abordagem a sistemas reais. Perfis do campo elétrico calculados são usados para interpretar os espectros de fotorefletância. Em uma terceira etapa, a teoria geral da fotorefletância de heteroestruturas semicondutoras foi desenvolvida neste trabalho para tornar a interpretação de espectros de fotorefletância precisa e de aplicação eficiente. Um novo metodo de cdculo do coeficiente de reflexgo na presenga de inomogeneidade espacial da funggo dieletrica no interior de cada camada fmeceu um novo patamar de cornpreens20 dos espectros de fotorefletiincia. Este metodo e baseado na construgiio de uma matriz de transferhcia que iraclui as inomogeneidades no interior da camada de um mod0 integral. Portanto, para descrever uma camada de heteroestrutura e preciso ter apenas uma ma& de transferencia. 0s resultados de simulag6es numericas de espectros da fotoreflethcia estilo em uma concordhcia bastante boa com aqueles obtidos atravb de medidas opticas. A eficiencia de nosso metodo o torna aplicavel a simulag6es tip0 \"on-line\". 0s resultados dos metodos anteriores sgo reproduzidos como casos limites de nossa abordagem geral. / The results presented in this work can be displayed along the following three lines. In the first we performed a systematical study of the electronic structure behavior in delta superlattices as a function of superlattice period and sheet doping concentration. A new approach, based on the cellular method and on the selfconsistent solution of Schroedinger and Poisson equations, was developed and applied to superlattices with n-type delta doping in GaAs and silicon. In both cases, a transition from bi- to three- dimensional electronic behavior with the decrease of superlattice period was observed. For Si delta-doping superlattices in GaAs we performed calculations of the energy threshold in the photoluminescence excitation spectra. A good agreement with experimentally measured values was observed. Our investigation of the electronic structure of Sb delta-doping superlattices in Si was a pioneer theoretical study. Due to thls fact, the results of our work are of great importance for experimentalists and theoreticians acting in this area. The agreement between our theoretical predictions and the available experimental data demonstrates the consistency and the power of the developed approach. Along the second line we studied electric field spatial distribution inside of heterosinctures containing bulk layers of GaAs and (A1Ga)As. A new approach was developed to calculate the electrostatic potential and electric field profiles, providing the possibility to take .into account the incomplete ionization of impurities and the degeneracy of the materials. Our method transforms the Poisson equation into an integral equation, which must be solved selfconsistently. Numerical examples show the way to apply our approach to real systems. Internal electric field proiiles, calculated by means of our method are used to interpret photoreflectance spectra. In the third line, a general theory of photoreflectance for semiconductor heterostructures was developed in this work to make the interpretation of fotoreflectance spectra more precise and straightfornard. A new method to calculate the reflection coefficient in the presence of weak spatial inhomogenities of the dielectrical function inside each layer, provided us with a new degree of comprehension of the photoreflectance spectra. This method is based on the construction of a transfer matrix which includes the inhomogenities inside the layer in an integral way. This explains why we need only one matrix to describe one layer of the heterostructure. Results of our numerical simulations are in very good agreement with data of optical measurements. The efficiency of our method makes it suitable for on-line simulations. The results of previous methods emerge from our general approach as limit cases.

A presente dissertação de mestrado tem o propósito de relatar o desenvolvimento de um sensor planar eletroquímico com três eletrodos para o monitoramento de nitrito e seus interferentes (ácido úrico, ácido ascórbico e paracetamol). Para tal, no procedimento experimental é descrito o desenvolvimento do aparato extracorpóreo (mini-bomba compressora, válvulas solenóides e cela de análise). Esse é acoplado a um sistema de Análise por Injeção em Fluxo Automatizada (do inglês, Flow-injection Analysis) FIA-automatizada. Este trabalho também descreve a fabricação dos sensores em substrato de alumina, o processo de limpeza padrão dos eletrodos, o processo de obtenção dos eletrodos de referência em HCl (0,1 mol L-1) e ativação eletroquímica da superfície do eletrodo de trabalho com H2SO4 (0,1 mol L-1). Em seguida, é mostrada a estabilização dos eletrodos de referência Ag/AgCl em solução salina contendo cloretos, o estudo da secagem dos eletrodos em temperatura ambiente com exposição à luz e a caracterização dos mesmos por três métodos distintos, a saber: i) teste de reversibilidade (corrente redox vs. potencial); ii) variação do potencial com o tempo (coeficiente de degradação termodinâmica) e iii) variação do potencial com a concentração de cloretos. Também, apresenta-se a caracterização da área efetiva exposta do eletrodo de medição (trabalho) e os resultados da deposição de 1-2 Diaminobenzeno (DAB) como polímero seletivo. Além disso, são apresentados os resultados e discussões dos pseudo-eletrodos (recoberto ou não com Náfion® 117). Um ponto relacionado, a histerese associada à irreversibilidade dos eletrodos de referência resultou da ordem de 40 mVAg/AgCl Náfion® 117. Os potencias termodinâmicos observados foram da ordem de 100 ± 6 mVAg/AgCl Náfion® 117 para pseudo-eletrodo de referência sem e com Náfion® 117. Depois, foi realizado um estudo criterioso dos potenciais de resposta ao nitrito e aos interferentes por meio da técnica de DPV (do inglês, Differencial Pulse Voltammetry). Para evitar degradação acelerada (corrosão) do polímero sobre o eletrodo de trabalho, optou-se por realizar as medições com potencial igual a 0,50 VAg/AgCl Náfion® 117. Nessa condição, apresenta-se a monitoração de nitrito por FIA-automatizada na faixa de concentração de 50 a 250 mol L-1. Os resultados para a medição de nitrito mostraram que o sensor planar eletroquímico amperométrico desenvolvido é promissor, pois esse apresentou ótimo desempenho de reprodutividade (99,66%), sensibilidade (90 microA mol-1 L mm-2), seletividade (0,32%), repetitividade (91,28%) e estabilidade (15 ± 0,3 pA). / In this Master of Science, it has been developed an electrochemical planar sensor defined with three electrodes for nitrite measuring and its interferents (uric acid, ascorbic acid and paracetamol). In the experimental procedure, it is shown the development of an extracorporis set up (mini-pump, solenoid valves and analysis cell) which is coupled to a system of Flow-injection Analysis (FIA). This work also describes the sensor fabrication using alumina substrates, the standard cleaning of the electrodes, the process to obtain Ag/AgCl reference electrodes in HCl (0.1 mol L-1) and electrochemical activation of the working-electrode surface with H2SO4 (0.1 mol L-1). Following, it is shown the study of drying for electrodes at room temperature with exposition to room light and their characterization using three different methods: i) reversibility test (redox current vs. potential); ii) variation of the potential with the time (thermodynamics degradation coefficient) and iii) variation of the potential with the chloride concentration. Also, it is presented the characterization of the effective exposed area of the working electrode and the results of the deposited 1-2 Diaminobenzene (DAB) is presented as a selective polymer. In addition, the results and discussions of the pseudo-reference (recovered or not with Nafion® 117) are presented. Related to irreversibility is the hysteresis associated to the reference electrodes which resulted in the order of 40 mVAg/AgCl Nafion® 117. The observed thermodynamic potentials were of (100 ± 6) mVAg/AgCl Nafion® 117 for pseudo-electrodes recovered with Nafion® 117. Later on, a careful study of the response to nitrite and to its interferents was performed by means of the DPV technique (Differential Pulse Voltammetry). In order to avoid accelerated degradation (corrosion) of the polymer, measurements were performed at a potential of 0,5 VAg/AgCl Nafion® 117. In this condition, nitrite was monitored using the automatized-FIA (Flow Injection Analysis) for concentration in the range of 50 to 250 mol L-1. The results have shown that the planar amperometric sensor for nitrite measuring is usefull since it was observed excellent performance related to reproducibility (99.66%), sensitivity (90 microA mol-1 L mm-2), selectivity (0.32%), repetibility (91.28%) and stability (15.0 ± 0.3 pA).

Submitted by RODRIGO KOITI ISHIZAKA (rodrigo_ishizaka@hotmail.com) on 2018-04-09T20:10:27Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final PDF.pdf: 10461391 bytes, checksum: a78974d2db3d166540e03d4cee7def37 (MD5) / Rejected by ALESSANDRA KUBA OSHIRO ASSUNÇÃO (alessandra@fct.unesp.br), reason: Solicitamos que realize correções na submissão seguindo as orientações abaixo: - Número de página das referências no sumário está incorreto (consta p.86 quando é p.87); - No sumário consta Apêndices, porém no trabalho não. É finalizado nas referências. Agradecemos a compreensão. on 2018-04-10T12:44:45Z (GMT) / Submitted by RODRIGO KOITI ISHIZAKA (rodrigo_ishizaka@hotmail.com) on 2018-04-10T16:09:35Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final PDF.pdf: 10461372 bytes, checksum: 679a6e28fa80deb9079156b9b6b70c36 (MD5) / Approved for entry into archive by ALESSANDRA KUBA OSHIRO ASSUNÇÃO (alessandra@fct.unesp.br) on 2018-04-10T20:02:48Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ishizaka_rk_me_prud.pdf: 10461372 bytes, checksum: 679a6e28fa80deb9079156b9b6b70c36 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-10T20:02:48Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ishizaka_rk_me_prud.pdf: 10461372 bytes, checksum: 679a6e28fa80deb9079156b9b6b70c36 (MD5) Previous issue date: 2018-02-28 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O presente trabalho de mestrado consiste em apresentar uma modelagem para escoamentos isotérmicos viscoelásticos em que a viscosidade varia de acordo com a pressão e estudos numéricos para alguns problemas bidimensionais, como escoamentos entre placas paralelas e expansão planar 1:4. Para este trabalho é utilizado o modelo viscoelástico Oldroyd-B e uma modelagem linear da viscosidade com relação a pressão. O método numérico desenvolvido é baseado no método da projeção para desacoplar velocidade e pressão nas equações de Navier-Stokes e depois calcula os tensores pela equação constitutiva com a informação da viscosidade variando com a pressão. As equações são discretizadas em uma malha deslocada pelo método de diferenças finitas. Os resultados numéricos são obtidos das simulações de escoamentos em um canal e expansão planar 1:4 bidimensional, cujo foco é destacar algumas diferenças entre o modelo Oldroyd-B Standard e o modelo Oldroyd-B sob influência da viscosidade que varia linearmente com a pressão. Este trabalho de mestrado também tem por objetivo resolver problemas, com fluidos viscoelásticos, em que haja regiões com variações da pressão e estudar estes resultados numéricos comparando-os com o modelo Oldroyd-B Standard. / The present master's work consists in presenting a model for viscoelastic isothermal flows with pressure-dependent viscosity and numerical studies for some two-dimensional problems, such as channel flow and planar expansion 1:4. In this work will be considered the Oldroyd-B viscoelastic model and a linear modeling viscosity with a linear relationship between viscosity and pressure. The numerical method developed is based on the projection method to decouple velocity and pressure in the Navier-Stokes equations and then calculates the tensor from the constitutive equation taking account the pressure-dependent viscosity. The equations are discretized on a staggered grid by using the finite diference method. The numerical results are obtained for two problems: two-dimensional channel and planar expansion 1:4 flows, whose focus is to highlight some diferences between the standard Oldroyd-B model and the Oldroyd-B model under the influence of viscosity that varies linearly with pressure. This master's work aims to solve problems of viscoelastic fluids in which there exist regions where pressure varies and to study these numerical results comparing them with the standard Oldroyd-B model.

O presente trabalho trata da obtenção de ligas de NiFe de NiFeCo sob a forma de filmes finos e também no seu uso na tentativa em se construir um sensor magnético tipo fluxgate planar. A técnica de produção utilizada foi a eletrodeposição com regime galvanostático. A solução eletrolítica utilizada era constituída por sais de níquel e ferro e alguns aditivos. Para depositar os filmes de NiFe, o eletrodo auxiliar era constituído de níquel; enquanto que para depositar os filmes de NiFeCo, o eletrodo auxiliar era constituído de cobalto. Os filmes foram depositados em substratos de cobre utilizando densidades de corrente no intervalo de 4 até 28 mA/cm2, com tempos totais de 40 e 60 minutos. A caracterização morfológica foi realizada utilizando Microscopia Eletrônica de Varredura superficial e de seção lateral e para encontrarmos a composição dos elementos presentes na amostra, realizamos a Espectroscopia de Energia Dispersiva e Difração de Raios-X. Quanto à caracterização magnética foi utilizado o Magnetômetro de Amostra Vibrante e também magnetometria utilizando o Superconducting Quantum Interference Devices (este foi utilizado somente para os filmes de NiFeCo) como o elemento detector do equipamento. Os filmes de NiFe crescem com orientações cristalinas ao longo dos planos (110) e (200); as quantidades de níquel e ferro atingem valores constantes a partir da densidade de corrente de 15 mA/cm2 (embora sempre haja mais níquel que ferro); o ponto de menor coercividade magnética (58,4 A/m) também ocorre a partir dessa densidade de corrente, onde filmes com 1 ?m de espessura são conseguidos para um tempo total de 40 minutos. Nota-se uma assimetria para os campos aplicados perpendicular e paralelamente à superfície do filme. Os filmes de NiFeCo crescem com orientações ao longo dos planos (111) e (200). Embora sempre haja mais níquel (constante em 70%), as concentrações de Fe e Co se igualam apenas para uma densidade de corrente próxima de 15mA/cm2. Abaixo desse valor há mais ferro, e acima mais Co. A partir dessa densidade de corrente, novamente observa-se um mínimo no valor da coercividade magnética do material (81 A/m). A partir dessa densidade de corrente, tal grandeza teve seu valor mantido praticamente constante. Para essa densidade de corrente filmes de 6 ?m de espessura são obtidos para um tempo de 40 minutos. Uma menor assimetria magnética é observada comparada com o caso anterior. Por esses dados, acreditamos que o filmes de NiFeCo seja um melhor candidato para a confecção do sensor planar tipo fluxgate, e testes iniciais de sua fabricação também são apresentados. / This work presents the results about the fabrication and characterization of thin films of NiFe and NiFeCo alloys. The attempts to construct the planar fluxgate are also presented. Galvanostatic electrodeposition using an electrolytic solution containing Ni and Fe was used: NiSO4 (0,7 mol/l); NiCl2 (0,02 mol/l); FeSO4 (0,03 mol/l); H3BO3 (0,4 mol/l) and C7H5O3NS.2H2O (0,016 mol/l). The auxiliary electrode was made on Ni for the NiFe films, while another one made on Co was used for the NiFeCo films. Films were deposited on copper substrates using current densities form 4 up to 28 mA/cm2, and total deposition time of 40 and 60 minutes. Structural characterization was performed using Scanning Electron Microscopy (surface and cross-section); Energy Dispersive Spectroscopy, and Xray Diffraction. Magnetic characterization was performed using two methods: the Vibrating Sample Magnetometry and magnetometry using a SQUID (Superconducting Quantum Interference Devices) sensor. NiFe films grow with crystalline planes oriented along the (110) e (200) directions; the amount of each material reach constant values for current densities above 15 mA/cm2 (even though there is always more Ni). The point of minimum magnetic coercivity (58,4 A/m) also occurs for this current density, where films 1 ?m-thick are obtained for a total deposition time of 40 minutes. An asymmetry is observed for magnetic fields applied parallel and perpendicular to the surface of the films. NiFeCo films grow with crystalline planes oriented along the (111) and (200) directions; the amount of Ni remains constant (about 70%) for the whole current density range. The amount of Fe decreases with increasing current density, while the amout of Co shows the opposite behavior. They have equal values for current densities of about 15mA/cm2, where the minimum coercivity of 81A/m is achieved. For higher current densities the coercivity remains constant. For the current density of 15mA/cm2, 6 ?m-thick films are obtained for a total deposition time of 40 minutes. The magnetic asymmetry is smaller than for the case of the NiFe films. According to the obtained data, we believe that NiFeCo is a better candidate for the fabrication of planar magnetic fluxgate sensors. Initial tests for the fabrication of a prototype are also presented.

Os resultados apresentados neste trabalho estão sistematizados em três partes. Em uma primeira etapa, efetuamos um estudo sistemático do comportamento da estrutura eletrônica em super-redes de deltas em função do período da super-rede e em função da concentração planar de dopantes. Uma nova abordagem, que se baseia no método celular e na solução autoconsistente das equações de Schroedinger e de Poisson, foi desenvolvida e aplicada para super-redes com dopagem planar tipo n em GaAs e em silício. Em ambos os casos, foi observada a transição de um comportamento eletrônico de caráter bi- para tridimensional conforme o período da super- rede diminui. No caso de super-redes de deltas de Si em GaAs foi empreendido o cálculo da energia de corte nos espectros de fotoluminescência de excitação. Uma boa concordância com as medidas experimentais foi obtida. O estudo da estrutura eletrônica para o caso de super-rede de deltas de Sb em Si foi pioneiro. Isto tornou os resultados de nossa investigação teórica de importância fundamental para experimentais e teóricos atuando na 6rea. A concordância entre nossas previsões teóricas e dados experimentais da literatura demonstram a consistência e o poder da abordagem desenvolvida. Em uma segunda etapa, foi efetuado o estudo da distribuição espacial do campo elétrico interno em heteroestruturas contendo camadas tipo \"bulk\", compostas por GaAs e (A1Ga)As. Uma nova abordagem foi desenvolvida para a execuqi3o de cálculos dos perfis de potencial eletrostático e de campo elétrico, sem assumir a ionização total dos dopantes e a não-degenerescência do material. Nosso método transforma a equação de Poisson em uma equação integral que deve ser resolvida autoconsistentemente. Os exemplos numéricos demonstram a aplicabilidade de nossa abordagem a sistemas reais. Perfis do campo elétrico calculados são usados para interpretar os espectros de fotorefletância. Em uma terceira etapa, a teoria geral da fotorefletância de heteroestruturas semicondutoras foi desenvolvida neste trabalho para tornar a interpretação de espectros de fotorefletância precisa e de aplicação eficiente. Um novo metodo de cdculo do coeficiente de reflexgo na presenga de inomogeneidade espacial da funggo dieletrica no interior de cada camada fmeceu um novo patamar de cornpreens20 dos espectros de fotorefletiincia. Este metodo e baseado na construgiio de uma matriz de transferhcia que iraclui as inomogeneidades no interior da camada de um mod0 integral. Portanto, para descrever uma camada de heteroestrutura e preciso ter apenas uma ma& de transferencia. 0s resultados de simulag6es numericas de espectros da fotoreflethcia estilo em uma concordhcia bastante boa com aqueles obtidos atravb de medidas opticas. A eficiencia de nosso metodo o torna aplicavel a simulag6es tip0 \"on-line\". 0s resultados dos metodos anteriores sgo reproduzidos como casos limites de nossa abordagem geral. / The results presented in this work can be displayed along the following three lines. In the first we performed a systematical study of the electronic structure behavior in delta superlattices as a function of superlattice period and sheet doping concentration. A new approach, based on the cellular method and on the selfconsistent solution of Schroedinger and Poisson equations, was developed and applied to superlattices with n-type delta doping in GaAs and silicon. In both cases, a transition from bi- to three- dimensional electronic behavior with the decrease of superlattice period was observed. For Si delta-doping superlattices in GaAs we performed calculations of the energy threshold in the photoluminescence excitation spectra. A good agreement with experimentally measured values was observed. Our investigation of the electronic structure of Sb delta-doping superlattices in Si was a pioneer theoretical study. Due to thls fact, the results of our work are of great importance for experimentalists and theoreticians acting in this area. The agreement between our theoretical predictions and the available experimental data demonstrates the consistency and the power of the developed approach. Along the second line we studied electric field spatial distribution inside of heterosinctures containing bulk layers of GaAs and (A1Ga)As. A new approach was developed to calculate the electrostatic potential and electric field profiles, providing the possibility to take .into account the incomplete ionization of impurities and the degeneracy of the materials. Our method transforms the Poisson equation into an integral equation, which must be solved selfconsistently. Numerical examples show the way to apply our approach to real systems. Internal electric field proiiles, calculated by means of our method are used to interpret photoreflectance spectra. In the third line, a general theory of photoreflectance for semiconductor heterostructures was developed in this work to make the interpretation of fotoreflectance spectra more precise and straightfornard. A new method to calculate the reflection coefficient in the presence of weak spatial inhomogenities of the dielectrical function inside each layer, provided us with a new degree of comprehension of the photoreflectance spectra. This method is based on the construction of a transfer matrix which includes the inhomogenities inside the layer in an integral way. This explains why we need only one matrix to describe one layer of the heterostructure. Results of our numerical simulations are in very good agreement with data of optical measurements. The efficiency of our method makes it suitable for on-line simulations. The results of previous methods emerge from our general approach as limit cases.

Abstract In this thesis, bandwidth (BW) enhanced antennas for mobile terminals and multilayer ceramic packages are presented. The thesis is divided into two parts. In the first part, electrically frequency-tunable mobile terminal antennas have been studied. The first three antennas presented were of a dual-band planar inverted-F type (PIFA) and were tuned to operate in frequency bands appropriate to the GSM850 (824–894 MHz), GSM900 (880–960 MHz), GSM1800 (1710–1880 MHz), GSM1900 (1850–1990 MHz) and UMTS (1920–2170 MHz) cellular telecommunication standards with RF PIN diode switches. The first antenna utilized a frequency-tuning method developed in this thesis. The method was based on an integration of the tuning circuitry into the antenna. The tuning of the second antenna was based on a switchable parasitic antenna element. By combining the two frequency-tuning approaches, a third PIFA could be switched to operate in eight frequency bands. The planar monopole antennas researched were varactor-tunable for digital television signal reception (470–702 MHz) and RF PIN diode switchable dual-band antenna for operation at four cellular bands. The key advantage of the former antenna was a compact size (0.7 cm3), while for the latter one, a tuning circuit was implemented without using separate DC wiring for controlling the switch component. The second part of the thesis is devoted to multilayer ceramic package integrated microwave antennas. In the beginning, the use of a laser micro-machined embedded air cavity was proposed to enable antenna size to impedance bandwidth (BW) trade-off for a microwave microstrip in a multilayer monolithic ceramic media. It was shown that the BW of a 10 GHz antenna fabricated on a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate could be doubled with this technique. Next, the implementation of a compact surface mountable LTCC antenna package operating near 10 GHz was described. The package was composed of a BW optimized stacked patch microstrip antenna and a wide-band vertical ball grid array (BGA)-via interconnection. Along with the electrical performance optimization, an accurate circuit model describing the antenna structure was presented. Finally, the use of low-sintering temperature non-linear dielectric Barium Strontium Titanate (BST) thick films was demonstrated in a folded slot antenna operating at 3 GHz and frequency-tuned with an integrated BST varactor.

L'objectif de cette thèse est de trouver la forme optimale d'une antenne planaire ou d'un réseau d'antennes planaires à partir de contraintes imposées (diagramme de rayonnement, gain ou directivité) ou de reconstruire la forme à partir de mesures expérimentales. L'algorithme d'optimisation développé est basé sur une méthode de type gradient et la reconstruction des contours par une méthode d'ensembles de niveaux (Level Sets) ou "contours actifs". Le problème direct est résolu en utilisant une formulation intégrale du problème électromagnétique et une méthode d'éléments finis pour la discrétisation. Le gradient de forme est calculé en utilisant deux méthodes différentes. Tout d'abord, une méthode par différences finies basée sur la dérivée à un nœud du maillage, pour une modification infinitésimale des éléments triangulaires du contour, suivant la direction de la normale extérieure. La deuxième méthode est basée sur le gradient topologique pour le calcul de la déformation des contours. Une méthode d'ensembles de niveaux avec bande étroite a été développée pour faire évoluer le contour des antennes utilisant la vitesse de déformation calculée à partir du gradient de forme. Différentes configurations d'antennes et réseaux d'antennes planaires ont été utilisées pour étudier les performances de l'algorithme d'optimisation. Des techniques de type saut de fréquence et multifréquence ont été utilisées pour optimiser la forme dans une bande de fréquence. L'optimisation de forme pour la miniaturisation d'antennes planaires concerne de nombreuses applications, en particulier, pour les réseaux réflecteurs / The objective of this thesis work is to find the optimal shape of planar antenna elements and arrays from imposed constraints (e.g. desired or imposed radiation patterns, gain or directivity) or to reconstruct the shape from experimental measurements. The optimization algorithm is based on the gradient-type method and an active contour reconstruction by means of the Level Set method. The forward problem is solved using an integral formulation of the EM problem with finite element discretization. The shape gradient is computed using two different methods: one is finite differential method based on nodal point mesh derivation with an infinitesimal modification of the triangular elements on the contour along the outward normal direction, another the topological shape gradient, which is computed based on a topological deformation on a contour. A narrow band level set method has been developed to evolve the contour of antennas and arrays using the deformation velocity computed from the shape gradient. Different configurations of antennas and antenna arrays are studied for investigating the performance of the optimization algorithm. Frequency hopping and multi-frequency techniques have been used for optimizing the shape within a frequency band. Shape optimization for planar antenna miniaturization has a large number of applications, particularly, for reflectarrays

Les éponges (Porifera) sont l'une des premières lignées d'animaux à avoir émergé. De ce fait, elles sont considérées comme des espèces clés pour retracer l’origine et l'évolution des gènes et des voies de signalisation qui ont sous-tendu l'apparition de la pluricellularité chez les métazoaires. Entre autres, les voies Wnt ont été décrites comme des cascades génétiques essentielles du control de nombreux mécanismes cellulaires (prolifération, communication, adhésion, motilité, etc.) au cours du développement précoce des bilatériens et des cnidaires. C’est pourquoi, l'étude de ces voies, chez les lignées d’émergences plus anciennes sont essentielles afin de comprendre l'origine des plans d’organisation des animaux.J’ai alors entrepris de nombreuses analyses bioinformatiques sur différentes bases de données d’éponges. Il apparait alors que l’ancêtre commun des éponges possédait déjà certainement tous les composants des voies Wnt. Néanmoins, à ce jour, puisque l’intégralité de ces composants n’a été identifiée que dans le genre Oscarella (lignée des Homoscleromorpha), différentes pertes secondaires sembleraient s’être produites chez les démosponges, les éponges calcaires et les hexactinellides. Afin de tester si ces gènes orthologues sont impliqués dans la mise en place du plan d’organisation des éponges, des études fonctionnelles ont été mises en œuvre. Ces approches fonctionnelles réalisées sur deux lignées d’éponges différentes tendent alors à confirmer la conservation des voies de signalisation Wnt dans les processus de mise en place des plans d’organisation des animaux, à la fois au cours de l'embryogenèse mais aussi lors du renouvellement cellulaire chez l'adulte. / Sponges (Porifera) are one of the earliest emerged animal lineages. They are thus considered as key species to retrace early evolution of genes and pathways underlying the emergence of multicellularity in metazoans. Among others, the Wnt pathways have been described as crucial modules controlling cell proliferation, cell communication, cell adhesion and cell motility during the early development of Bilaterians and Cnidarians. Therefore the study of these signaling pathways in more basally branching lineages is essential for unraveling the origin of animal body plans. I performed numerous bioinformatic analyses on different poriferan databases. One of my main results is that the last common ancestor of Porifera probably already possessed all the components of the Wnt pathways. Nevertheless, because, to date, all these components were only retrieved in the Oscarella genus (Homoscleromorpha lineage), several secondary gene losses would have occurred in other sponge lineages, namely Demospongia, Calcarea and Hexactinellida.In order to test whether or not these retrieved orthologous genes, are involved in patterning sponge body plan (as they do in Bilateria and Cnidaria), functional studies were implemented. These functional studies performed on two different lineages tend to confirm that Wnt signaling pathways were conserved from sponges to vertebrates to pattern animal body plan during both embryogenesis and cell renewal in adult.

This thesis deals with design of flush–mounted planar disc antenna suitable for use in vehicles. For each of the bands GSM900 and GSM1800, which are used in Czech republic, an independent antenna has been created. As a simulator of the electromagnetic field the program IE3D has been used. For the improvement of theoretical results an optimisation in the program MATLAB has been developed. As the optimisation method the genetic algorithms have been selected.