Nanomanufacturing is an active research area in academia and industry due to the ever-growing demands for precision surface modifications of thin films or substrates with nanoscale features. Conventional lithographic techniques face many challenges as they approach their fundamental limits. Consequently, new nanomanufacturing tools, fabrication techniques, and precision instruments are being explored and developed to meet these challenges. It has been hypothesized that direct-write nanolithography might be achieved by using a field-emitted electron beam for nanomachining. This dissertation moves this research one step closer by developing a precision instrument that can enable the integration of direct-write nanolithography by a field-emitted electron beam with dimensional metrology by scanning tunneling microscopy. First, field emission from two prospective electron sources, a carbon nanotube field emitter and a sharp tungsten field emitter, is characterized at distances ranging from sub-micrometer to a few micrometers. Also, the design and construction of a low thermal drift piezoelectric linear motor is described for tip-sample approach. Experiments indicate that: the step size is highly repeatable with a standard deviation of less than 1.2 nm and the thermal stability is better than 40 nm/◦C. Finally, the design and construction of the instrument are presented. Experiments indicate that: the instrument is operating properly in scanning tunneling microscope mode with a resolution of less than 2 Å.

O Brasil é um país tropical em desenvolvimento com abundantes recursos em biomassa. A cana-de-açúcar é, primariamente, produzida para a obtenção de álcool e açúcar. Atualmente, os canaviais são queimados como prática de pré-colheita. Abandonando-se essa prática, o palhiço constituído por ponteiros, folhas verdes, palhas e frações de colmos remanescentes após operações de colheita, poderia ser recolhido e utilizado para produção de vapor visando geração de energia elétrica, nas próprias usinas e destilarias. Este estudo teve o objetivo de mapear o palhiço remanescente da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, sem queima prévia, resultante do enfardamento do material por meio de duas diferentes enfardadoras (de fardos cilíndricos e prismáticos), utilizando-se os conceitos da Agricultura de Precisão. Essa atividade permitiu quantificar a massa de palhiço recolhido, sua umidade e o seu equivalente energético em barris de petróleo. A área objeto do estudo pertence à Usina Costa Pinto, município de Piracicaba, SP (22º40’30"S, 47º36’38"W). A produtividade foi estimada pela pesagem direta dos fardos, através de célula de carga e pela medição da área de origem do material enfardado. Foram realizadas determinações para os dois tipos de enfardamento resultantes da operação em áreas com três diferentes tipos de enleiramento, que diferiram entre si em relação à massa de palhiço acumulada nas leiras. Os resultados obtidos médios para massa e volume dos fardos foram de 336,4kg e 1,54m 3 para os prismáticos e de 452,9kg e 2,72m 3 para os cilíndricos. Pelos mapas obtidos observou-se que a quantidade de palhiço enfardado, sobre a área, variou de 6,0 a 15,0Mg.ha -1 ; sua umidade variou de 14,68 a 30,50% e o seu equivalente energético estimado foi de 6,33 a 17,80 barris de petróleo por hectare, todos numa distribuição não homogênea. A técnica adotada para geração de mapas para este tipo de matéria-prima mostrou-se adequada. / Brazil is a developing tropical country with abundant potential for production of biomass. The sugar cane is primarily produced to obtain alcohol and sugar. Currently the sugar cane fields are burned as a pre-harvest practice. If such practice is abandoned, the trash (green leaves, tops and straws left after harvesting) could be collected and used for vapor production for electric energy generation in the sugar mills and distilleries. The objective of this study was to map the remaining trash of the mechanically harvested raw sugar cane, not burned, as a result from bailing the material with two different balers (in cylindrical and prismatic packs), using the Precision Agriculture concepts. This activity allowed to measure the sugar cane trash mass bailed, the moisture content and the energetic equivalent, in petroleum barrels. The studied area belongs to Costa Pinto Sugar Mill, in the Piracicaba county, SP (22º40’30"S, 47º36’38"W). The yield was estimated by direct weighing the bails using a load cell and measuring the area of origin of the baled material. Determinations were carried out in two different bailing process that were made from three different raking process that differed in the amount of material taken to produce the desired sugar cane trash row. The average results for mass and volume were 336.4kg with an 1.54m 3 for prismatic bales and 452.9kg and 2.72m 3 for cylindrical bales. Using the obtained maps it was observed that the sugar cane bailed trash yield on the area varied from 6.0 to 15.0Mg.ha -1 , the moisture content varied from 14.68 up to 30.50% and the energetic equivalent was estimated from 6.33 up to 17.80 petroleum barrels per hectare, both in a non homogeneous distribution. The technique adopted to generate the maps for this type of raw material revealed itself adequate.

O Brasil é um país tropical em desenvolvimento com abundantes recursos em biomassa. A cana-de-açúcar é, primariamente, produzida para a obtenção de álcool e açúcar. Atualmente, os canaviais são queimados como prática de pré-colheita. Abandonando-se essa prática, o palhiço constituído por ponteiros, folhas verdes, palhas e frações de colmos remanescentes após operações de colheita, poderia ser recolhido e utilizado para produção de vapor visando geração de energia elétrica, nas próprias usinas e destilarias. Este estudo teve o objetivo de mapear o palhiço remanescente da colheita mecanizada de cana-de-açúcar, sem queima prévia, resultante do enfardamento do material por meio de duas diferentes enfardadoras (de fardos cilíndricos e prismáticos), utilizando-se os conceitos da Agricultura de Precisão. Essa atividade permitiu quantificar a massa de palhiço recolhido, sua umidade e o seu equivalente energético em barris de petróleo. A área objeto do estudo pertence à Usina Costa Pinto, município de Piracicaba, SP (22º40’30”S, 47º36’38”W). A produtividade foi estimada pela pesagem direta dos fardos, através de célula de carga e pela medição da área de origem do material enfardado. Foram realizadas determinações para os dois tipos de enfardamento resultantes da operação em áreas com três diferentes tipos de enleiramento, que diferiram entre si em relação à massa de palhiço acumulada nas leiras. Os resultados obtidos médios para massa e volume dos fardos foram de 336,4kg e 1,54m 3 para os prismáticos e de 452,9kg e 2,72m 3 para os cilíndricos. Pelos mapas obtidos observou-se que a quantidade de palhiço enfardado, sobre a área, variou de 6,0 a 15,0Mg.ha -1 ; sua umidade variou de 14,68 a 30,50% e o seu equivalente energético estimado foi de 6,33 a 17,80 barris de petróleo por hectare, todos numa distribuição não homogênea. A técnica adotada para geração de mapas para este tipo de matéria-prima mostrou-se adequada. / Brazil is a developing tropical country with abundant potential for production of biomass. The sugar cane is primarily produced to obtain alcohol and sugar. Currently the sugar cane fields are burned as a pre-harvest practice. If such practice is abandoned, the trash (green leaves, tops and straws left after harvesting) could be collected and used for vapor production for electric energy generation in the sugar mills and distilleries. The objective of this study was to map the remaining trash of the mechanically harvested raw sugar cane, not burned, as a result from bailing the material with two different balers (in cylindrical and prismatic packs), using the Precision Agriculture concepts. This activity allowed to measure the sugar cane trash mass bailed, the moisture content and the energetic equivalent, in petroleum barrels. The studied area belongs to Costa Pinto Sugar Mill, in the Piracicaba county, SP (22º40’30”S, 47º36’38”W). The yield was estimated by direct weighing the bails using a load cell and measuring the area of origin of the baled material. Determinations were carried out in two different bailing process that were made from three different raking process that differed in the amount of material taken to produce the desired sugar cane trash row. The average results for mass and volume were 336.4kg with an 1.54m 3 for prismatic bales and 452.9kg and 2.72m 3 for cylindrical bales. Using the obtained maps it was observed that the sugar cane bailed trash yield on the area varied from 6.0 to 15.0Mg.ha -1 , the moisture content varied from 14.68 up to 30.50% and the energetic equivalent was estimated from 6.33 up to 17.80 petroleum barrels per hectare, both in a non homogeneous distribution. The technique adopted to generate the maps for this type of raw material revealed itself adequate.

The thesis deals with exploitation of means of satellite navigation and derived technologies in the field of precision instrument approaches of civil air transport aircraft. Various navigation systems used for precision approaches are analysed. Their function is described as well as the benefits and limitations of them. Further, the technology of GPS satellite navigation is explained, as well as other technologies, which enhance the precision and capabilities of these systems.