Este trabalho tem por objetivo a investigação de atenuação de ondas acústicas superficiais (OAS) em filmes finos granulares supercondutores de PbO e Pb depositados por sputtering reativo em substratos piezoelétricos de LiNbO3 e quartzo (ST). As medidas de atenuação de OAS em função da temperatura foram efetuadas para diferentes potências de radiofreqüência, e em freqüência variando de 550 MHz a aproximadamente 700 MHz. A atenuação de OAS medida em filme granular de chumbo (550&#197), dotada de alta resistividade de filme (de 1000 &#937/&#9001) se manifesta piezoeletricamente induzida e proporcional à resistividade do filme. No estado supercondutor esta medida de atenuação excede esta simples relação. Esta atenuação excedente é atribuída à resistência local produzida pela presença de dipolos de vórtice-antivórtice / The subject of this work is the investigation of surface acoustic waves (SAW) on superconducting Pb and PbO granular thin films deposited by sputtering on piezoelectric substrate (LiNbO3 and quartz ST). The SAW attenuation was measured as a function of the temperature (1,3K to 20K) for different r.f. Power, in frequencies from 550 MHz to 700 MHz. The SAW attenuation, measured on granular lead film (550 &#197) with high sheet resistivity (1000 &#937/&#9001) appears to be piezoelectrically induced and should be proportional to the sheet resistivity. In the superconducting state the measured attenuation exceeds this simple relation. This excess attenuation is ascribed to the local resistance produced by the presence of vortex-antivortex dipoles

Orientador: Auteliano Antunes dos Santos Jumior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-03T16:32:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Caetano_SidneyFelix_M.pdf: 12116123 bytes, checksum: 07628d4ded75739dba5ca4dd1d067e00 (MD5) Previous issue date: 2003 / Resumo: A confecção de dutos petrolíferos terrestres é feita soldando tubos seqüencialmente. No Brasil, o processo de soldagem é manual e feito com eletrodos revestidos. Processos de soldagem normalmente introduzem tensões residuais nos componentes soldados. Com a finalidade de avaliar as tensões residuais introduzidas pela soldagem, um dos métodos mais promissores é o que as relaciona linearmente com a variação da velocidade de ondas ultra-sônicas. A sensibilidade à variação de tensões é maior com ondas transversais, utilizando o conceito de birefringência, e ondas longitudinais criticamente refratadas. A relação entre a variação da tensão e a variação de velocidades é denominada constante acustoelástica. Este trabalho tem como objetivo a obtenção dos valores das constantes acustoelásticas para ondas longitudinais e transversais para o aço API 5 L - X70, utilizado na construção de gasodutos e oleodutos. Foi ensaiado um conjunto de amostras, parte das quais sofreu alívio prévio de tensões para verificar seu efeito. Também foi analisado o efeito da direção de laminação sobre os resultados. Os testes foram realizados em uma máquina de tração especialmente construída para avaliação em laboratório. Os resultados mostraram que os valores obtidos com a metodologia utilizada têm baixa dispersão e que o método pode ser desenvolvido para futuras aplicações na avaliação de tensões no campo / Abstract: Gas pipelines are made welding tubes in line. The process used in Brazil is arc nelding, with electric weld and consumable electrode. Welding process usually introduce residual stresses in the joint. One of the methods to evaluate that residual stress is to relate the stress variation with the changes in ultrasonic waves speed. The best sensitivity can be got with shear waves, using birefringence method, or longitudinal critically refracted waves. The relation between the variation of stresses and waves speed is called acoustoelastic constants. This work aims to obtain the values for acoustoelastic constants using both, longitudinal and birefringence methods for API 5L x70 steel, witch is used in oil and gas pipelines fabrication. Several samples were tested, both as welded and after a stress relief procedure, to check the internal stresses influence. The influence of the rolling direction was also checked. The tests were run using a tensile stress machine specia1ly built to apply force to the samples. The results showed that the values have low dispersion and that the method can be used to evaluate stresses in API steels and that can be developed to future applications to evaluate stresses in field / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Jose Geraldo Chiquito / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Eletrica / Made available in DSpace on 2018-07-20T01:13:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MontalvaoFilho_JugurtaRosa_M.pdf: 3782714 bytes, checksum: 28af36a55f6b64429bfdf38110f66dd9 (MD5) Previous issue date: 1995 / Resumo: O comportamento das ondas acústicas é calculado aproximadamente para recintos com teto e piso paralelos, pelo método dos elementos finitos. Um conjunto de programas é concebido e implementado para encontrar as matrizes de elementos finitos e, por meio dessas, calcular as freqüências de ressonância dos modos e respectivas constantes de atenuação. Os resultados são analisados considerando a qualidade acústica dos recintos / Abstract: The two-dimensional acoustic waves behavior is calculated in rooms with, parallel ceiling and floor using, the finite element approximation. Programs are developed in order to find the finite element matrices and to calculate the resonance frequencies of the modes and decay rates from the matrices. The results are analyzed having in mind the acoustic quality of the rooms / Mestrado / Mestre em Engenharia Elétrica

Neste trabalho filmes finos de AlN foram depositados sobre substrato de silício (100) pela técnica de magnetron sputtering com o intuito de verificar a influência da pressão, potência e distância alvo-substrato nas características do material. Os filmes que apresentaram a orientação cristalina desejada foram utilizados para a microfabricação de dispositivos SAW. As características morfológicas, estruturais e químicas dos filmes foram analisadas pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura (MEV), microscopia de força atômica (AFM), difração de raios-X (DRX), perfilometria mecânica e espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS). Os dispositivos SAW micro fabricados foram caracterizados com um analisador de redes. A análise dos resultados de DRX permitiu verificar que a pressão e a distância são parâmetros que influenciam de modo significativo na morfologia dos filmes depositados, fazendo com que o material crescendo inicialmente no plano (002) comece a crescer com uma combinação de planos (100) e (002). Imagens de AFM mostraram a formação de grão na superfície confirmando o crescimento de filmes cristalinos. A rugosidade superficial foi maior quando os filmes apresentavam diferentes orientações. Filmes de AlN com baixa espessura ( 174 nm) tiveram uma alta concentração de oxigênio superficial e filmes mais espessos foram estequiométricos. Os dispositivos apresentaram características de filtros passa banda com frequência de ressonância abaixo do valor projetado devido a elevada capacitância apresentada pelos dispositivos. Os valores medidos para velocidade de propagação das ondas acústica no AlN ficaram acima valores citados na literatura, nos levando a acreditar que parte da onda está propagando pelo substrato de silício.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dispositivos semicondutores utilizando óxidos de zinco e estanho. O primeiro dispositivo semicondutor estudado está relacionado ao desenvolvimento de sensores de pH a partir do efeito de campo, enquanto que o segundo consiste na utilização de ondas acústicas de superfície para o transporte de portadores voltados para o desenvolvimento de detectores de um único fóton. Primeiramente, esses materiais foram utilizados como membranas sensíveis a íons de hidrogênio. Para isso foram fabricados os dispositivos denominados EGFETs cujo princípio de funcionamento é semelhante ao ISFET. Foram desenvolvidos filmes de SnO2 obtidos a partir da rota Pechini e pela técncia Sol-gel com o objetivo de investigar a resposta elétrica do EGFET em função da concentração de íons de H+ . Os sensores fabricados pela técnica sol-gel não apresentaram respostas satisfatórias devido à presença de poros. Por outro lado, obtivemos uma sensibilidade de 33mV/pH para o EGFET desenvolvido a partir da rota Pechini com uma membrana calcinada à 400o C. Propusemos também a utilização do ZnO como um possível candidato a sensor de pH a partir do EGFET. A melhor resposta do EGFET (uma sensibilidade de 38mV/pH) foi alcançada com a utilização de filmes de ZnO aquecidos à temperatura de 150o C. Além dos dispositivos para a detecção de íons de H+ apresentamos uma nova abordagem para a detecção de um único fóton a partir da combinação de dispositivos utilizando ondas acústicas de superfície e os transistores de um único elétron. Basicamente os protótipos consistem em uma estrutura de várias camadas otimizadas para uma eficiente absorção de fótons, uma junção p-i-n utilizada para coleta de portadores, IDT para geração da SAW e guias metálicos para controle de portadores durante o transporte acústico. Os portadores são eficientemente transportados por uma distância de 100 mm com uma perda de 12 % para a melhor configuração. Nessas condições, a eficiência do dispositivo é de 75%. / This work presents the study and development of semiconductor devices base on tin and zinc oxides. The first device is related to the development of pH sensors based on field effect, while the second device uses surface acoustic waves for the transport of carriers related to a single photon detector device. Initially, the semiconductors were used as hydrogen ions sensing membranes. For that aim extended gate field effect transistors (EGFET) were developed. Their working principle is similar to the ion sensitive field effect transistor (ISFET). Through Pechini and sol-gel SnO2 thin films were obtained. The EGFET response to H+ ions was not optimal due to the presence of pores. Using Pechini, a response of 33mV/pH was obtained for the EGFET membrane calcinated at 400o C. The use of ZnO as sensing membrane was also investigated, and the best response was a sensibility of 38mV/pH) for a film heated up to 150o C. In addition to the EGFET structure, a new approach to a single photon detection is presented. This uses the combination of surface acoustic waves with a single electron transistor. Two prototypes were developed using a multi-layered structure optimized for photon absorption. Carriers are collected using a p-i-n structure. Inter-digital-transducers are used for surface acoustinc wave generation. Metallic guides are used to control the carriers during acoustic tranport. Carriers were efficiently transported over a length of 100 mm with a loss of 12 % for the best configuration. Under this optimized conditions, the efficiency of the device is 75%.

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de dispositivos semicondutores utilizando óxidos de zinco e estanho. O primeiro dispositivo semicondutor estudado está relacionado ao desenvolvimento de sensores de pH a partir do efeito de campo, enquanto que o segundo consiste na utilização de ondas acústicas de superfície para o transporte de portadores voltados para o desenvolvimento de detectores de um único fóton. Primeiramente, esses materiais foram utilizados como membranas sensíveis a íons de hidrogênio. Para isso foram fabricados os dispositivos denominados EGFETs cujo princípio de funcionamento é semelhante ao ISFET. Foram desenvolvidos filmes de SnO2 obtidos a partir da rota Pechini e pela técncia Sol-gel com o objetivo de investigar a resposta elétrica do EGFET em função da concentração de íons de H+ . Os sensores fabricados pela técnica sol-gel não apresentaram respostas satisfatórias devido à presença de poros. Por outro lado, obtivemos uma sensibilidade de 33mV/pH para o EGFET desenvolvido a partir da rota Pechini com uma membrana calcinada à 400o C. Propusemos também a utilização do ZnO como um possível candidato a sensor de pH a partir do EGFET. A melhor resposta do EGFET (uma sensibilidade de 38mV/pH) foi alcançada com a utilização de filmes de ZnO aquecidos à temperatura de 150o C. Além dos dispositivos para a detecção de íons de H+ apresentamos uma nova abordagem para a detecção de um único fóton a partir da combinação de dispositivos utilizando ondas acústicas de superfície e os transistores de um único elétron. Basicamente os protótipos consistem em uma estrutura de várias camadas otimizadas para uma eficiente absorção de fótons, uma junção p-i-n utilizada para coleta de portadores, IDT para geração da SAW e guias metálicos para controle de portadores durante o transporte acústico. Os portadores são eficientemente transportados por uma distância de 100 mm com uma perda de 12 % para a melhor configuração. Nessas condições, a eficiência do dispositivo é de 75%. / This work presents the study and development of semiconductor devices base on tin and zinc oxides. The first device is related to the development of pH sensors based on field effect, while the second device uses surface acoustic waves for the transport of carriers related to a single photon detector device. Initially, the semiconductors were used as hydrogen ions sensing membranes. For that aim extended gate field effect transistors (EGFET) were developed. Their working principle is similar to the ion sensitive field effect transistor (ISFET). Through Pechini and sol-gel SnO2 thin films were obtained. The EGFET response to H+ ions was not optimal due to the presence of pores. Using Pechini, a response of 33mV/pH was obtained for the EGFET membrane calcinated at 400o C. The use of ZnO as sensing membrane was also investigated, and the best response was a sensibility of 38mV/pH) for a film heated up to 150o C. In addition to the EGFET structure, a new approach to a single photon detection is presented. This uses the combination of surface acoustic waves with a single electron transistor. Two prototypes were developed using a multi-layered structure optimized for photon absorption. Carriers are collected using a p-i-n structure. Inter-digital-transducers are used for surface acoustinc wave generation. Metallic guides are used to control the carriers during acoustic tranport. Carriers were efficiently transported over a length of 100 mm with a loss of 12 % for the best configuration. Under this optimized conditions, the efficiency of the device is 75%.

Orientador: Jose Maria Campos dos Santos / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecanica / Made available in DSpace on 2018-08-08T16:32:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Moraes_ElsonCesar_M.pdf: 10024919 bytes, checksum: 5229531ae57fbedd477ddafcf581d5b2 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho apresenta-se uma implementação e avaliação experimental da grandeza acustica denominada de Intensidade Acustica Supersonica (IAS), a qual permite determinar a parcela da intensidade acustica de uma fonte sonora que sera radiada para o campo distante. Tal grandeza permite quantificar de forma mais precisa a eficiencia de radiação ou não de radiadores acusticos na solução dos problemas de vibroacustica. A IAS origina-se da Holografia Acustica de Campo Proximo (Nearfield Acoustic Holography - NAH) e tem por objetivo identificar as regiões de uma fonte de ru?do que contribuem para a potencia sonora radiada para o campo distante (supersonica) filtrando, consequentemente, a parcela referente as ondas sonoras recirculantes e evanescentes (subsonicas). O trabalho apresenta uma breve revisão teorica dos fundamentos da holografia acustica plana usando a transformada de Fourier e sua extensão para obtenção da Intensidade Acustica Supersonica. Com base no NAH para sistemas em coordenadas Cartesiano (holografia plana) implementou-se em linguagem MatLab um algoritmo do calculo da IAS e simulações em estrutura plana do tipo placa foram realizadas. Os resultados simulados foram verificados atraves de medições experimentais em uma placa real com as mesmas propriedades, dimensões, condições iniciais e de contorno. Os resultados obtidos são analisados e discutidos / Abstract: This work presents an experimental implementation and evaluation of the acoustic parameter named Supersonic Acoustic Intensity (SAI) which permits determining the part of the acoustic intensity of sound source that will be radiate to farfield. This parameter permits quantify precisely the radiation efficiency or acoustic radiator to solve the vibroacoustic problems. SAI had origin from Nearfield Acoustic Holography (NAH) it has as objective identify the regions of the sound source that contribute to the sound power radiated to the far field (supersonic) filtered out as a result the part of the sound recirculating and evanescence waves (subsonic). The work presents a brief theoretical review of the planar acoustic holography fundaments using the Fourier Transformed and its extension to obtain the supersonic acoustic intensity. With base in the NAH for coordinates systems (planar holography) it was implemented in MatLab language an algorithm from the SAI calculus and simulation in planar structure type plate were achieved. The simulated results were verified through experimental measurements in a realistic plate with the same properties, dimension, initial conditions and boundaries. The results obtained are analyzed and discussed. / Mestrado / Mecanica dos Sólidos e Projeto Mecanico / Mestre em Engenharia Mecânica

Orientador: Odilon Divino Damasceno Couto Júnior / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-28T03:39:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Covacevice_AllanCassioTrevelin_M.pdf: 15137963 bytes, checksum: 6269264b01d872c4b40e0034a1575cf5 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Neste trabalho, implementamos cálculos feitos através do método de elementos finitos no estudo de propriedades mecânicas e ópticas de microcavidades ópticas planares (POMCs) quando estas estão sob os efeitos de modulação induzidos por ondas acústicas de superfície (SAWs). Começamos resolvendo separadamente os problemas de modulação mecânica e caracterização de modos ópticos. Após isso, fundimos esses dois modelos em um terceiro, permitindo a caracterização da modulação acusto-óptica do sistema, o que nos permite também calcular as alterações induzidas nas propriedades ópticas das POMCs devido às SAWs. Concentramos nossa atenção em POMCs que possuem refletores de Bragg (DBRs) compostos por camadas de materiais fortemente piezoelétricos, como o ZnO e o LiNbO3. Mostramos que, usando em torno de 10 DBRs acima e abaixo da cavidade óptica, POMCs baseadas em ZnO/SiO2 e LiNbO3/SiO2 poderiam, em princípio, apresentar fatores de qualidade excedentes a 104. O alto confinamento de luz na cavidade permite-nos observar efeitos relacionados ao forte acoplamento fóton-fônon induzido pelas SAWs. Em particular, mostramos como a presença de SAWs confere a formação de super-redes ópticas dinâmicas induzidas acusticamente, as quais são caracterizadas pela dobradura ("folding") da dispersão dos fótons na cavidade, e pelo surgimento de "mini" zonas de Brillouin. Nossos resultados estão de acordo com resultados experimentais presentes na literatura. Eles abrem a possibilidade de caracterização de modulações acusticamente induzidas em sistemas de camadas arbitrários e criam uma plataforma muito boa para interpretação de resultados experimentais / Abstract: In this work, we implement finite element method calculations to study the mechanical and optical properties of planar optical microcavities (POMCs) under the strain modulation induced by surface acoustic waves (SAWs). We start by solving separately the problems of mechanical modulation and optical mode characterization. Afterwards, we merge the two models in a single one which enables the characterization of the acousto-optic modulation in the system and allows us to calculate the SAW induced modification in the optical properties of POMCs. We concentrate our attention in POMCs which have distributed Bragg reflectors (DBRs) composed of layers of highly piezoelectric materials like ZnO and LiNbO3. We show that, using around 10 DBRs on top and below the optical cavity layer, POMCs based on ZnO/SiO2 and LiNbO3/SiO2 could, in principle, have Q-factors exceeding 104. The strong light confinement in the cavity allows us to the observe effects related to the strong photon-phonon coupling induced by the SAW. In particular, we show how the presence of SAWs leads to the formation of acoustically induced dynamic optical superlattices, which are characterized by the folding of photon dispersion in the cavity and the appearance of "mini" Brillouin zones. Our results are in very good agreement with experimental results reported in literature. They open the possibility of characterization of acoustically induced modulation in arbitrary layered systems and create a very good platform for interpretation of experimental results / Mestrado / Física / Mestre em Física / 2013/118635-2 / 2012/11382-9 / CAPES / FAPESP

Research on topological defects has been of increasing interest in recent years, since no laboratory-produced crystal is perfect, that is, it will always present a remarkable number of defects in its structure. Topological defects have different names that depend particularly on the symmetry breaking of the system. Thus, in this work we investigate the acoustic scattering by rigid scatter included in media with topological defects such as declination and global monopole. For these media the acoustic scattering by solid scatter and isotropic included in liquid crystals in the nematic phase with disclination as well as global monopole defects were investigated. In these systems, the amplitude and the scattering patterns were computed as well as the cross section. The results revealed that for low frequencies and < 1 the backscattered wave is dominant, however for values of > 1 the spread wave becomes dominant, where is the default parameter. For high frequencies, when the value of approaches to 0.1 we found that the backscattered wave becomes dominant. We conclude that both the disclination and the global monopoles media have a great advantage in the use in devices that make use of acoustic wave scattering because of the large amplitudes that can be achieved using these cylindrical and spherical structures included in defective fluids. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / As pesquisas em defeitos topológicos têm apresentado um interesse crescente nos últimos anos, visto que nenhum cristal produzido em laboratório é perfeito, ou seja, ele sempre apresentará um notável número de defeitos em sua estrutura. Os defeitos topológicos apresentam diferentes nomes que dependem particularmente da quebra de simetria do sistema. Assim, neste trabalho investigamos o espalhamento acústico por espalhadores rígidos inclusos em meios com defeitos topológicos tais como desclinação e monopolo global. Para estes meios foram investigados o espalhamento acústico por espalhadores sólidos e isotrópicos inclusos em cristais líquidos na fase nemática com desclinação bem como defeitos de monopolo. Nestas sistemas, foram computados a amplitude e os padrões de espalhamento bem como a seção de choque. Os resultados reveleram que para baixas frequências e < 1 a onda retroespalhada é dominante, porém para valores de > 1 a onda espalhada se torna dominante, onde é o parâmetro de defeito. Para altas frequências, quando o valor de se aproxima de 0.1 verificamos que a onda retroespalhada passa a ser dominante. Concluímos que tanto os meios com desclinação quanto os monopolos globais apresentam uma grande vantagem na utilização em dispositivos que fazem uso de espalhamento de ondas acústicas em razão das grandes amplitudes que se pode alcançar utilizando essas estruturas cilíndricas e esféricas inclusas em fluidos com defeitos.

In this master degree thesis we numerically study the propagation of acoustic waves in one-dimensional non-periodic medium. We focus on two kinds of medium: (1) a media with scale-free long-range correlated elasticity distribution and (2) medium with an aperiodic pseudo-random elasticity distribution. In the first case, the random elasticity distribution is assumed to have a power spectrum S (k) ~ 1 / kª. By using a transfer matrix method we solve the discrete version of the scalar wave equation and comput the location length. In addition, we apply a second-order infinite-difference method for both the time and spatial variables and study the nature of the waves that propagate in the chain. Our numerical data indicate the presence of extended acoustic waves for high degree of correlations. In contrast with local correlation, we numerically demonstrated that scale-free correlations promote a stable phase of free acoustic waves in the thermodynamic limit. In the another case, elasticity distribution was generated by using a sinusoidal function whose phase varies as a power law, φ α nv, where n labels the positions along the media. By considering again a discrete one-dimensional version of the wave equation and a matrix recursive reformulation we compute the location length within the band of allowed frequencies. Our numerical data indicates the presence of extended acoustic waves with non-zero frequency for a sufficient degree of aperiodicity. / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Nesta dissertação de mestrado estudamos numericamente a propagação de ondas acústicas em meios não periódicos unidimensionais. Nós nos concentramos em dois tipos de meios: (1) com distribuição da elasticidade possuindo correlação de longo alcance e (2) com distribuição aperiódica pseudo-aleatória. No primeiro caso, a elasticidade da distribuição aleatória é assumida ter um espectro de potência S(k)~1/kª. Usando o método de matriz de transferência resolvemos a versão discreta da equação da onda escalar e calculamos o comprimento de localização. Além disso, aplicamos o método de diferença infinita de segunda ordem para as variáveis temporal e espacial e estudamos a natureza das ondas que se propagem na cadeia. Nossos dados numéricos indicam a presença de ondas acústicas estendidas para alto grau de correlação. Em contraste com correlação local, demonstramos numericamente que correlações de livre-escala promovem uma fase estável com ondas acústicas livres no limite termodinâmico. No outro caso, a distribuição das constantes elásticas foram geradas usando uma função senoidal cuja faze varia como uma lei de potência, ϕ α nv , onde n rotula as posições ao longo da rede. Ao considerar novamente uma versão unidimensional discretizada da equação de onda e uma reformulação da matriz recursiva nós calculamos o comprimento de localização dentro da faixa de frequências permitidas. Nossos dados indicam a presença de ondas acústicas propagantes com frequência diferente de zero para um suficiente grau de aperiodicidade.