Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / In this work we present the synthesis and optic characterization of sulfonated polystyrene films (PSS) doped with ions of neodymium (Nd). The synthesis has a low cost and a simple route. The used dopant was the neodymium nitrate. The maximum incorporation of ions Nd3+ in the matrix, gotten in the synthesis of the films, was around 14.0 %. The absorption spectra in UV-Vis-NIR of the films of Nd-PSS had presented the characteristic bands for neodymium in aqueous solution. The FTIR spectra had presented a significant widening of the bands in relation to the sulfonated polystyrene spectrum. In this same spectrum occurs a great change in the form of line of the Nd-PSS film in the region below of 1400 cm-1 referring to the vibration of linking N-O. The films measured by Raman spectroscopy have presented the same intensity and localization of the peaks, independently of the region of incidence of the laser in the film. The analysis of these spectra demonstrates the overlapping of the bands: stretching of linking S-O, anti-symmetrical stretching of nitrate and the fold is of the plan of linking N-O. This fact proves the doping of the H-PSS and that the Nd07 film (contends the precursory neodymium solution 0.7 mol/L) is of higher concentration. The luminescence spectrum in UV-Vis region had shown that when the PSS polymer matrix is doped a blue shift is observed. The luminescence spectra excited in 458 nm (absorption band of the HPSS) and in 514 nm (absorption band of the Nd3+ ion) indicate, respectively, that it has an aiding of the emission around 520 nm (green) and of 610 nm (orange). The spectra of selective excitement show that it has an overlapping of the bands of excitement of the PSS with the Nd-PSS, when the wavelength of excitement varies of 400 until 500 nm. The bands of the Nd-PSS became wider and are more definite. The films of Nd- PSS present an intense emission in the infrared in 1076 nm (radiative transition 4F3/2®4I11/2). It was not observed dependence with the concentration in all spectra done. The factor of spectroscopic quality of the Nd11 film, gotten for the parameters of Judd-Ofelt, indicates that the domain of the transistion occurs in 4F3/2 ® 4I11/2 (1076 nm), proving with the results of the measures made in the photoluminescence in the infra-red. This confirms that the Nd11 film is an excellent candidate to be used in optic devices. / Nesse trabalho apresentamos a síntese e caracterização óptica de filmes de poliestireno sulfonado (PSS) dopados com íons de neodímio (Nd), utilizando uma rota sintética simples e de baixo custo. O dopante utilizado foi o nitrato de neodímio. A incorporação máxima de íons Nd3+ na matriz, obtida na síntese dos filmes, ficou em torno de 14,0 %. Os espectros de absorção no UV-Vis-NIR dos filmes de Nd-PSS apresentaram as bandas características para o neodímio em solução aquosa. Os espectros de FTIR apresentaram um alargamento significativo das bandas em relação ao espectro de poliestireno sulfonado. Nesse mesmo espectro ocorre uma grande mudança na forma de linha do filme Nd-PSS na região abaixo de 1400 cm-1 referente à vibração da ligação N-O. Os filmes medidos por espectroscopia Raman apresentaram a mesma intensidade e localização dos picos, independentemente da região de incidência do laser na amostra. A análise desses espectros demonstra a superposição das bandas de: estiramento da ligação S-O, estiramento assimétrico do nitrato e a dobra fora do plano da ligação N-O. Esse fato comprova a dopagem do H-PSS e que o filme Nd07 (contendo a solução precursora de neodímio 0,7 mol/L) é o mais concentrado. Os espectros de luminescência no UV-Vis mostraram que quando se dopa a matriz polimérica PSS ocorre um deslocamento para o azul. Os espectros de luminescência com excitações em 458 nm (banda de absorção do H-PSS) e em 514 nm (banda de absorção do íon Nd3+) indicam que há um favorecimento da emissão em torno de 520 nm (verde) e de 610 nm (alaranjado), respectivamente. Os espectros de excitação seletiva mostram que há uma superposição das bandas de excitação do PSS com o Nd-PSS, quando o comprimento de onda de excitação varia de 400 até 500 nm. Acima de 500 nm, as bandas do Nd-PSS se alargam e ficam mais definidas. Os filmes de Nd-PSS apresentam uma intensa emissão no infravermelho em 1076 nm (transição radiativa 4F3/2®4I11/2). Não foi observada nenhuma dependência com a concentração em todos os espectros realizados. O fator de qualidade espectroscópica do filme Nd11, obtido pelos parâmetros de Judd-Ofelt, indica que ocorre o domínio da transição 4F3/2 ® 4I11/2 em 1076 nm, corroborando com os resultados das medidas feitas via fotoluminescência e infravermelho. Isso confirma que o filme Nd11 é um ótimo candidato para ser usado em dispositivos ópticos. / Mestre em Física

As ferramentas computacionais utilizadas em diferentes áreas de pesquisa têm como vantagem sobre análises e ensaios reais a possibilidade de analisar sistemas em diferentes condições de forma mais ágil e com menor consumo de tempo e recursos. A modelagem óptica de dispositivos fotovoltaicos é bastante difundida. Existem diferentes trabalhos na área, com diferentes escopos e graus de detalhamento, que permitem a análise e melhor compreensão das diferentes etapas da conversão da radiação em energia elétrica, expandindo as possibilidades de otimização. No presente trabalho foi desenvolvida, em uma etapa inicial, uma metodologia computacional para análise óptica de módulos fotovoltaicos, para então, em uma segunda etapa, serem realizados estudos do desempenho de diferentes materiais inseridos no conjunto de camadas que compõe os módulos, através da metodologia. O modelo óptico que embasa o método tem como foco os módulos de silício monocristalino. Esses módulos agregam de três a quatro camadas transparentes sobre as células fotovoltaicas. Ao incidir nesse conjunto de camadas radiação é submetida a diferentes eventos de extinção, como função do comprimento de onda da radiação e ângulo de incidência, que devem ser previstos em um modelo de forma a obter-se resultados válidos de transmissividade. A metodologia propõe a realização de uma análise aprofundada dos fenômenos ópticos que ocorrem mediante a incidência de radiação em um módulo fotovoltaico de modo a auxiliar na análise da adequação e desempenho de diferentes materiais ao sistema óptico formado. A otimização da transmissão de radiação em um módulo fotovoltaico tem uma influência direta e significativa sobre a eficiência de tais dispositivos, justificando sua importância. A validação do modelo foi realizada através da literatura, em partes, e apresentou coerência com os resultados de referência. Foram produzidos na segunda etapa estudos de desempenho de materiais ou propriedades isoladamente. No primeiro estudo foram analisados três materiais para aplicação como filme de passivação sobre a célula, sendo eles Si3N4, SiO2, e TiO2; o filme de Si3N4 apresentou o melhor desempenho. O segundo estudo, de avaliação da influência do índice de refração do encapsulante na transmissividade do sistema, demonstrou que a variação desse parâmetro tem muito pouca influência. No terceiro estudo foi analisado o potencial dos materiais PDMS e TiO2 como filmes anti-reflexo sobre vidro. O PDMS gerou melhores resultados de transmissividade. Por fim um estudo de desempenho de um conjunto de materiais frente à mudança do espectro incidente foi realizado. Foi utilizado até então o espectro de referência, que foi então comparado a um espectro médio de um dia de equinócio da cidade de Porto Alegre. O desempenho do sistema foi em torno de 3% inferior em incidência normal. / Computational tools raise the possibility of studying and understanding systems under different conditions in a faster and less resource and time consuming way. The optical modeling of photovoltaic devices is a very developed issue, and paperworks and projects in different scopes e levels of detail were produced, providing a better understanding of the different steps of converting light into electricity, expanding optimization possibilities. For this project a computational methodology was developed, as an initial step, for the optical assessment of the transmission of radiation in photovoltaic modules. In a second step, studies were performed using the method as a tool for analyzing the system formed by the layers covering the cells embedded in modules. The optical model describes monocristalline silicon modules, which are constituted by three to four layers covering the cell. Once it penetrates the set of layers, incident light suffers different extinction phenomena, which are predicted in this model in order to generate valid results. It’s a function of wavelength and incidence angle of the incoming radiation. The model presented aims to deeply analyse and understand the optical phenomena light undergoes through its way from the external environment to the interior of the cell, supporting the process of observing the performance and adequacy of different materials as the referred layers. Optimizing transmission of radiation in a photovoltaic device plays a main role in increasing the efficiency of the energy conversion process, which is why it’s so important. The model was validated by literature in parts, and showed coherence within reference results. Studies were produced in a second step of this work, using the method, concerning optical issues, for the thin film on top of the cell, the refractive index of the encapsulating material, and the optical effect of coating the outer glass surface. In the first study Si3N4, SiO2 and TiO2 were analyzed; the Si3N4 film produced the best results. The second study, concerning encapsulant’s refractive index, demonstrates this parameter has a very weak influence in the system’s transmission. The third one observed the performance of two materials, PDMS and TiO2, as AR coating,. The PDMS film produced a better effect. At last, the best performance set of layers was analyzed under a representative spectral distribution of an equinox day of the city of Porto Alegre, considering so far it was used the standard. The transmission suffered a slight decrease, around 3%.

The determination of the optical properties of biological tissue is an important issue in laser medicine. The optical properties define the tissue´s absorption and scattering behaviour, and can be expressed by quantities such as the albedo, the optical thickness and the anisotropy coefficient. During this project, a measurement system for the determination of the optical properties was built up. The system consists of a double integrating sphere set-up to perform the necessary reflection and transmission measurements, and a computer algorithm to calculate the optical properties from the measured data. This algorithm is called Inverse Adding Doubling method, and is based on a one-dimensional transport model. First measurements were conducted with the system, including measurements with phantom media (Intralipid-ink solutions) and with cartilage samples taken from the human knee joint. This work also includes an investigation about the preparation of tissue samples for optical measurements.

Neste trabalho, o método de Monte Carlo e a resolução da Equação Mestra foram utilizados para simular o processo de difusão espectral da excitação em um sistema polimérico emissor de luz. A metodologia utilizada incorpora a relaxação energética intramolecular, a migração de energia incoerente entre segmentos conjugados e o processo final radiativo (luminescência). O principal objetivo é comparar os resultados da simulação e de experimentos envolvendo medidas de absorção, de excitação óptica e de luminescência realizadas no IFSC ao longo dos últimos anos ou provenientes da literatura especializada. Além disso, a simulação pretende elucidar a natureza dos processos fotofísicos em semicondutores orgânicos e testar a validade de teorias analíticas existentes, o que é essencial para a aplicação dessa classe de materiais como dispositivos no futuro. Especial atenção é dada na análise do comportamento temporal da difusão espectral em sistemas homogêneos em que o acoplamento dipolar na transferência de energia é realizado entre uma matriz de segmentos conjugados distribuídas aleatoriamente. A temperatura foi incorporada ao modelo. A comparação dos resultados da simulação com os resultados experimentais permitiu comprovar a validade do modelo proposto, do programa utilizado e entender melhor características de parâmetros não conhecidos em polímeros conjugados, como a influência da forma da distribuição energética dos estados eletrônicos e a distribuição e da temperatura no processo de migração do éxciton. Foi possível reproduzir com sucesso os espectros de luminescência e de absorção em polímeros conjugados descritos na literatura. Além disso, a simulação permitiu explicar resultados relacionados a sistemas poliméricos homogêneos anisotrópicos como polímeros estirados por uma tensão mecânica e materiais não homogêneos híbridos contendo polímero conjugado emissor de luz e nanopartículas. A maior contribuição foi o entendimento do efeito da temperatura nas propriedades de emissão como deslocamento espectral e alargamento homogêneo. Efeitos anômalos, como o deslocamento da emissão com a temperatura e o alcance da difusão com o tempo, foram explicados em termos da termalização do estado excitado e frustração da migração. Por fim, foi possível estudar os processos fotofísicos envolvidos em heteroestruturas orgânicas contendo gradiente energético que permitem o controle da migração direcional do éxciton e suas propriedades de emissão a partir dos processos de transferência de energia tipo Förster (dipolo-dipolo). O controle sobre os processos fotofísicos do polímero luminescente foi realizado através da alteração tanto da orientação como do tamanho de conjugação do material de polimérico. / In the present work, the Monte Carlo method and the direct numerical integration of the Master Equation were employed to simulate the excitation spectral diffusion process in light emitting polymeric systems. The methodology employed a competition among the internal intra-molecular relaxation, the inter-molecular incoherent energy transfer via Förster mechanism and the final process that may be a radiative emission or a non radiative relaxation through a suppression center. This works main objective is to compare the simulation results with the experiments of absorption, optical excitation and luminescence carried out in our group, throughout the last years or from the specialized literature. Moreover, the simulation intends to elucidate the nature of the photophysical processes in organic semiconductors and to test the validity of existing theories, what is essential for the application of this class of materials to devices in the future. Special attention is given to the analysis of the time dependence and the effect of temperature in homogenous systems, where the energy transfer and spectral diffusion were carried out through a matrix of randomly distributed conjugated segments coupled by dipole interaction. The comparison of the simulation results with the experimental ones allowed to prove the validity of the model, the computational program and to better understand characteristic of parameters for conjugated polymers which are still studied. Different energy distributions of electronic states, molecular position and orientation are used in order to simulate molecular configurations obtained by various sample preparation methodologies. With the simulation, it was possible to reproduce with success the experimental luminescence and absorption spectra in polymers conjugated described in literature. Besides, the simulation allowed to explain the exciton migration and properties related to temperature, such as the red shift and broadening of the spectral lines of conjugated polymer emission. The non exponential characteristics of the emissions time resolved intensity curves have been reproduced. The simulation was used to understand effects of temperature on the spectral diffusion as well. Anomalies related to spectral shift emission spectra with temperature and the mean diffusion length with time were explained with the thermalization and frustration of the migration at sufficiently low temperatures and at long relaxation times. Finally, it was possible to study the photophysical processes present in organic heterostructures having energy gradient, as well as the control of the properties of emission via changing the Förster type energy transfer processes between emitting polymers. The control over the photophysical process of the luminescent polymer was accomplished by changing both orientation and mean conjugation length of the polymer material.

Neste trabalho, a técnica de Lente Térmica (LT) foi usada para determinar o valor absoluto da difusividade térmica (D), da condutividade térmica (K) e do coeficiente de temperatura do caminho óptico (ds/tD) de vidros fluoretos dopados com cobalto e neodímio, calcogenetos, calcohaletos (mistura de calcogenetos com haletos), aluminate de cálcio e de um cristal fluoreto. Estas medidas foram efetuadas na temperatura ambiente e próxima de Tg para algumas amostras. Para o vidro ZBLAN, realizamos experimentos de LT da temperatura ambiente até ~ 330°C, observando um grande decréscimo de D na região de transição do vidro (Tg ~ 290°C). Nós também aplicamos a técnica de LT para determinar a eficiência quântica fluorescente do ZBLAN dopado com Nd+3. A utilidade desta técnica para determinar as propriedades termo-ópticas dos materiais transparentes em função da temperatura foi demonstrado. / In this work the Thermal Lens (TL) technique was used to determine the absolute values of the thermal diffusivity (D), thermal conductivity (K) and temperature coefficient of the optical path length (ds/dT) of fluoride, chalcogenide, chalcohalide (chalcogenides and halides mixture) and calcium aluminate glass and of a fluoride cristal. These measurements were developed at ambient temperature and near Tg for some samples. For the ZBLAN glass, we performed the TL experiment from ambient to ~ 330°C, observing na abrupt decrease on D close to the glass transition temperature (Tg ~ 290°C). We also applied the TL technique to determine the fluorescence quantum efficiency of Nd+3 doped ZBLAN. The usefulness of this technique to determine thermo-optical properties of transparent materials as a function of the temperature was demonstrated.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:28:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:56:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / A importância da modulação da inflamação no tratamento de doenças inflamatórias bem como a dificuldade na determinação dos parâmetros de irradiação laser levou-nos a estudar os efeitos de diferentes protocolos de fototerapia com laser em baixa intensidade (potência, energia, local e momento de irradiação) no tratamento e prevenção do processo inflamatório agudo utilizando o modelo experimental de edema de pata induzido por carragenina (CGN) em três linhagens de camundongos (Balb-c, SWISS e C57BL/6). A primeira etapa do trabalho avaliou diferentes combinações de energia (1J e 3J) com diferentes potências (30, 60 e 100mW) em camundongos Balb-c irradiados na pata 1 e 2h após a injeção da CGN. A segunda etapa estudou diferentes combinações de local (pata, linfonodo inguinal e ambos) e momentos de irradiação (2 e 1h antes, 1h e imediatamente antes da CGN, 1 e 2h após e 3,5 e 4,5h após a CGN) utilizando parâmetros de irradiação fixos (1J, 100mW , 35J/cm2, área do spot 0,028cm2). A terceira etapa comparou diferentes linhagens de camundongos (Balb-c e C57Bl/6) nos melhores parâmetros de local e momento encontrados na etapa 2. Em todas as etapas foi avaliada a alteração de volume da pata através da pletismografia e o infiltrado inflamatório por histomorfometria ou análise da mieloperoxidase (MPO). Os resultados mostraram que a fototerapia com laser preveniu e tratou o edema assim como modulou o processo inflamatório com irradiações na pata e no linfonodo inguinal, de acordo com os parâmetros e a linhagem utilizada. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP / FAPESP:08/00723-4

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:43:29Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 06527.pdf: 4630361 bytes, checksum: 63a6de51ce3a3389c54c25a8dc2ff557 (MD5) / Mestrado (Dissertacao) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:49:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 09822.pdf: 14682529 bytes, checksum: b78ed1c4a8226797ef2bda81a2471100 (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Tese(Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP / FAPESP:00/01102-1

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:02:52Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Um método dosimétrico para avaliação da exposição à radiação ultravioleta foi estabelecido com os detectores Al2O3:C InLight e com o sistema leitor OSL microStar e software, da Landauer, associados às técnicas de Luminescência Opticamente Estimulada (OSL) e Luminescência Opticamente Estimulada Fototransferida (PTOSL). As etapas principais do trabalho foram: caracterização dos detectores Al2O3:C InLight, sem pré-condicionamento, em relação às fontes de RUV solar e artificial, utilizando a técnica OSL; caracterização dos detectores Al2O3:C InLight, pré-condicionados, em relação às fontes de RUV solar e artificial, utilizando a técnica PTOSL; e aplicações práticas dos detectores Al2O3:C InLight, sem pré-condicionamento e pré-condicionados, em locais de exposição à RUV solar e RUV artificial proveniente de processos de soldagens elétrica e TIG (Tungsten Inert Gas). Os detectores Al2O3:C InLight apresentaram respostas OSL e PTOSL satisfatórias em relação aos parâmetros: comprimento de onda, tempo de iluminação UV, irradiância, exposição radiante e dependência angular, quando expostos à RUV. Esses detectores mostraram estimulação máxima OSL e PTOSL para o comprimento de onda de 330 nm, o que os torna uma opção viável para detecção e dosimetria da radiação na faixa UVA. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:38:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:05:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 05678.pdf: 6012797 bytes, checksum: fe9d7fe0fee771d558f91a7bffb7cfa3 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP