As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

As superfícies e suas propriedades são importantes numa ampla gama de aplicações porque geralmente elas determinam as interações primarias das interfases. As características físico-químicas da superfície dos materiais desempenham um papel importante em diversas tecnologias, tais como adesão, . biomateriais, revestimentos de proteção, o atrito, desgaste, materiais compostos, dispositivos de microeletrônica e tecnologia de película fina. Mas, a maioria dos materiais não possui as propriedades de superfície necessárias para uma aplicação desejada e se faz necessário então modificar a superfície para cada aplicação em particular. A presente tese de doutorado apresenta resultados sobre modificação de superfícies de materiais para obter superfícies super-hidrofóbicas e hidrofílicas com controle do grau de molhabilidade. As superfícies super-hidrofóbicas foram fabricadas utilizando dióxido de titânia e trimetoxi propil silano em solventes aquosos e não aquosos seguindo um processo muito simples que envolve basicamente duas etapas: i) Uma p1imeira etapa que consiste da mistura de um composto silano diluído num solvente adequado com nanoparticulas de dióxido de titânio (Ti02). ii) Na segunda etapa a dispersão anterior é espalhada na superfície a tratar (vidro, metal, polímero, etc.) seguida de uma cura a temperaturas moderadas para permitir a condensação de grupos hidroxilas e polimerização A superfície resultante mostrou altos_ ângulos de contato (> 150 °) com diferente histerese angular. A origem das diferentes histereses angulares de estas superfícies superhidrofóbicas são analisadas utilizando diferentes técnicas de caracterização. Para converter um material hidrofóbico a hidrofílico foi utilizada radiação eletromagnética UV, VUV ou radiação síncrotron na presença de uma atmosfera gasosa reativa. A superfície polimérica modificada permanece longos períodos de tempo hidrofilicos o que contrasta com técnicas de modificação que usam coroa ou plasma. / The surfaces and their properties are important in a wide range of applícations because they generally determine the interactions of the primary interfaces. The physico-chemical properties of the surface of the material play an important role in various technologies such as adhesion, biomaterials, protective coatings, friction, wear, composites, microelectronic devices and thin film technology. But, most materiais do not have the surface properties needed for a desired application and then becomes necessary to modify the surface for each particular application. This doctoral thesis presents results on surface modification of materiais surfaces to super-hydrophobicity using silane and hydrophilicity using UV,VUV and synchrotron radiations. The superhydrophobic surfaces are fabricated using titanium dioxide and trimethoxypropyl silane in aqueous or non-aqueous solvents. The superhydrophobic surfaces were obtained using a simple process that basically involves two steps: i) The first step isto mix the silane solution (aqueous or non-aqueous) with titanium dioxide. ii) In the second step the dispersion is casted on a substrate (glass or metal) at moderate temperatures to allow condensation reaction to takes place. The resulting surface showed high water contact angles (> I 50 °) with different contact angle hysteresis. The reasons for the different contact angles hysteresis of these superhydrophobic surfaces are analyzed using different characterising techniques and justified. Surface modification of polymer was carried out to induce hydrophilic properties using UV, VUV or synchrotron radiation in the presence ofreactíve gas. The modified polymer surface showed permanent hydrophilic properties when compared to corona or plasma modification techniques.

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

A modificação da superfície de materiais poliméricos demonstra-se extremamente útil em inúmeras áreas em que propriedades superficiais do material (molhabilidade, biocompatibilidade, adesividade, microestrutura, etc.) regem seus usos e aplicações, em setores como na tecnologia de membranas, aplicações medicinais e biotecnológicas e na tecnologia de materiais de recobrimentos. Muitas técnicas de tratamento superficiais já conhecidas apresentam bons resultados reportados na literatura, como descarga em corona, tratamentos com plasma, enxertia por meio químico e tratamentos com UV-VUV/ ozônio. As superfícies de dois polímeros sintéticos (poliestireno e polissulfona) e de um polímero natural (polihidroxibutirato), que inicialmente demonstravam superfícies hidrofóbicas foram modificadas utilizando-se radiação UV em presença de oxigênio ou vapores reativos (ácido acrílico ou trimetoxi propil silano), atribuindo-se características hidrofílicas e superhidrofílicas, sendo que em alguns tratamentos observou-se um processo de fotopolimerização com formação de um filme fino de poliácido acrílico sobre o polímero original. A caracterização das modificações produzidas nas superfícies poliméricas deu-se por técnicas de análise de superfícies (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, MEV). A utilização da radiação síncrotron monocromática como agente de excitação seletiva foi investigada irradiando-se superfícies de poliestireno sob condições de ultra alto vácuo e posterior exposição à atmosfera de O2. Os resultados demonstram funcionalização seletiva e eficiente de grupos COO e C=O (até 70%) pelo enxerto destes grupos no anel aromático, ocorrendo sobre as camadas mais superficiais do filme, comprovados por análise de XPS e NEXAFS. A funcionalização superficial induzida por radiação eletromagnética (UV ou SR) em presença de gases e ou vapores reativos mostrou excelentes resultados, com vantagens como a grande seletividade química aliada à isenção do emprego de reagentes tóxicos e à simplicidade experimental. / The modification of a polymer surface proves to be extremely useful in several areas in which the surface properties of a material (wettability, biocompatibility, adhesion, microstructure, etc.) controls their uses and applications. Areas such as membrane technology, biotechnology and medical applications and materials and coatings technology depends on surface properties. Many surface treatment techniques well known in the literature report good results, such as corona discharge, plasma treatments, grafting by chemical treatments and UV-VUV / ozone. Surfaces of two synthetic polymers (polystyrene and polysulphone) and one natural polymer (polyhidroxibutirato) were modified by ultraviolet-assisted modification in the presence of reactive Oxygen or vapors (acrylic acid or trimetoxi propil silane). Pristine hydrophobic surfaces were modified to hydrophilic or superhidrofilic. Some treatments led to a process of photo-polymerization with formation of a thin polyacrílic acid film formed on top of the original polymer. Characterization of the treated surfaces was carried out using sensitive surface analysis techniques (WCA, FTIR-ATR, XPS, NEXAFS, and SEM). The use of monochromatic synchrotron radiation for selective excitation was investigated by irradiation of polystyrene films under conditions of ultra high vacuum and subsequent Oxygen exposure to one atmosphere. The results showed efficient functionalization of COO and C = O groups (up to 70%) by grafting the functionalities mainly onto the aromatic rings. XPS and NEXAFS results showed that the grafting occurred on the most top monolayer of the polymers. Surface functionalization induced by electromagnetic radiation (UV or SR) in the presence of reactive gases or vapors showed excellent results. The main advantages are set-up simplicity, no need of toxic reagents and high chemical selectivity when synchrotron radiation is used as excitation source.

[pt] O processo de galvanização por imersão a quente é uma técnica industrial largamente utilizada para proteger componentes de aço expostos à corrosão ambiental. Este processo envolve reações complexas, cujos mecanismos ainda são motivo de debate. A boa performance do revestimento está diretamente relacionada com as fases intermetálicas presentes no revestimento final. Assim, o entendimento do mecanismo de nucleação e crescimento das fases durante a etapa de tratamento térmico contribui para a melhoria do processo, principalmente para redução de custos e desenvolvimento de novos produtos. No presente trabalho, a técnica MAXIM (Materials X-rays Imaging) foi utilizada para identificar as fases presentes em amostras galvanizadas submetidas a diferentes tratamentos. Um difratômetro equipado com um sistema de colimação e detecção formado por uma placa contendo microcanais (Micro-Channel Plate, MCP) situada em frente à uma câmera CCD, permite a obtenção de uma imagem de raios-X. Com esta técnica pode-se identificar a origem posicional do feixe difratado com resolução de cerca de 12mm. Foram realizados dois tipos de experimentos: (1) experimentos, à temperatura ambiente, que consistiam na observação de amostras galvanizadas previamente tratadas (2) experimentos de tratamento térmico in situ, onde a evolução das fases pode ser acompanhada em tempo real. Pode- se concluir que a técnica MAXIM, acoplada ao forno de tratamento térmico in situ, é um método eficiente de observar a distribuição e evolução das fases presentes nas amostras galvanizadas e galvannealed. Este técnica é sensível o suficiente para detectar a evolução das fases com boa resolução espacial. / [en] Galvannealing is an important commercial processing technique used to protect steel components exposed to corrosive environments. This process involves a number of complex reactions and their precise mechanisms are still a matter of debate. The good performance of the coating is closely related to the Fe-Zn intermetallic phases present in the coating. The understanding of the mechanisms for phase nucleation and growth during the galvannealing process is, therefore, essential to help improving current processes, mainly for cost reduction and new products development. In the present study, the MAXIM (MAterials Xrays Imaging) technique was used to identify the phases present in previously galvanized steel samples subjected to different annealing conditions. A diffractometer equipped with a novel imaging system comprising a micro-channel plate (MCP) in front of a CCD detector was used. This setup allows positionresolved X-ray diffraction investigation of materials, with a resolution of 12mm. The experiments involved two sets of conditions; (1) experiments based on the observation, at room temperature, of previously galvannealed samples. (2) in-situ annealing experiments, where the phase evolution was recorded in real time. It can be concluded that MAXIM, coupled to in-situ annealing, provides a useful method for observing the phase evolution and distribution in galvanized/galvannealed samples. The method is sensitive enough to detect the time/temperature evolution of these phases, with good spatial resolution.

In the framework of quantum theory the characteristics of synchrotron radiation (SR) are considered. In order to simplify theoretical description the process of radiation is restricted to single-photon emission. For arbitrary quantum transitions the spectral-angular distributions of SR power are given in exact analytical form. Scalar particles (bosons) and particles with spin $\\hbar/2$ (electrons) are treated separately. Special attention is given to the particular transitions, namely, to the transitions to first excited and ground states. It is shown that the components of linear polarization of radiation from electron switch places due to the orientation of spin when the electron jumps to the ground state. This fact can be considered an analytical proof for the presence of $\\pi$-component of quantum radiation in the plane of motion. The radiation emitted from weakly excited particles is thoroughly analysed. To describe the evolution of the profiles of angular distributions various functions are introduced both for two- and three-level systems. For quantum transitions from the first excited state to the ground state the comparative analysis of radiation from bosons and electrons is performed, which helps to estimate the influence of spin and its direction on the characteristics of radiation. The radiation from unpolarized electron is considered separately. Tracking the behavior of effective angles allows to discover the inconsistency of well-known classical conclusion about the concentration of total (summed over spectrum) ultrarelativistic radiation in the plane of motion. It is shown that the effective angles of quantum radiation tend to finite values and do not vanish in ultrarelativistic region. A brief review of classical theory includes an introduction of the new concept, $n$-part of spectrum. In order to find an adequate classical analogue for the radiation from weakly excited particles, the idea to reduce classical spectrum was developed. It turns out that the characteristics of radiation calculated for reduced classical spectrum stay in good quantitative and qualitative agreement with their quantum analogues, at least for single-harmonic and two-harmonic quantum spectra, and classical theory of a reduced spectrum can be claimed representational in this sense. The evolution of maximum in radiation spectrum is considered in separate chapter. A well-known approximation obtained for critical frequency in the framework of classical theory is invalid when quantum corrections enter the picture. But there appears a possibility to find the conditions for the maximum to shift to the highest harmonic of finite quantum spectrum. It is shown that the shifts occur successively starting with primary harmonic in non-relativistic case, and this result remains valid independently of spin. For a scalar particle there exists a fixed set of numbers, which are the critical values of external field, such that the shift of radiation maximum in the spectrum of boson can only happen when the intensity of external field is greater than certain critical value related to corresponding harmonic. If this condition is not satisfied, the position of maximum remains unchanged. It turns out that the presence of spin perturbs this picture, so that the critical values of field intensity depend on the number of initial level. / Consideramos as características da radiação sincrotron (RS) no âmbito da teoria quântica. Para simplificar a descrição teórica do processo de radiação restringimos à consideração da emissão de único fóton. Para transições quânticas arbitrárias, as distribuições espectrais e angulares da potência da RS são dadas de forma analítica exata. Tratamos separadamente partículas escalares (bósons) e com spin ½ (elétrons). Atenção especial é dada às transições particulares, a saber, as transições ao primeiro estado excitado e estado fundamental. É mostrado que os componentes de polarização linear da radiação de elétron se trocam em relação à orientação de spin quando o elétron passa para o estado fundamental. Este fato pode ser considerado como uma comprovação analítica para a presença de -componente da radiação quântica no plano de movimento. Analisamos minuciosamente a radiação emitida pela partícula fracamente excitada. Várias funções são introduzidas para descrever a evolução dos perfis de distribuições angulares para sistemas de dois e três níveis. Para transições quânticas do primeiro estado excitado ao estado fundamental a análise comparativa da radiação de bósons e elétrons é realizada, e isso ajuda à estimar a influência de spin e sua direção sobre as características da RS. A radiação de elétrons não polarizados é considerada separadamente. Observando o comportamento dos ângulos efetivos, é fácil perceber a inconsistência da conclusão clássica bem conhecida sobre a concentração de radiação ultra-relativista total no plano do movimento. Mostramos que os ângulos efetivos da radiação quântica tendem aos valores finitos e não desaparecem na região ultrarelativista. Uma revisão breve da teoria clássica inclui a introdução do conceito novo, isto é a n-parte do espectro. A fim de encontrar um análogo clássico adequado para a radiação das partículas fracamente excitados, a ideia de reduzir o espectro clássico foi desenvolvida. Constatamos que as características da radiação calculadas para o espectro clássico reduzido permanecem em boa concordância, tanto quantitativa quanto qualitativa, com os seus análogos quânticos, pelo menos no que diz respeito aos espectros quânticos de uma ou duas harmônicas. Neste sentido, a teoria clássica do espectro reduzido pode ser chamada de representativa. A evolução do máximo no espectro da radiação é considerada em capítulo separado. A aproximação, comumente considerada na teoria classica para frequência crítica, é inválida quando as correções quânticas entram em cena. Mas existe uma possibilidade de encontrar as condições para o máximo transferir-se à harmônica maior do espectro quântico. É mostrado que as transferências ocorrem sucessivamente, comecando com a harmônica principal no caso não relativístico, e este resultado permanece válido, independentemente de spin. Para uma partícula escalar existe um conjunto fixo dos valores críticos do campo externo, de tal modo que a transferência do máximo da radiação entre duas harmônicas específicas pode acontecer somente quando a intensidade do campo externo é maior do que o valor crítico associado com essas harmônicas. Se essa condição não for satisfeita, a posição do máximo permanece inalterada. Verificamos que a presença de spin perturba esta condição, no caso do elétron os valores críticos da intensidade do campo dependem de número do nível inicial.

In the framework of quantum theory the characteristics of synchrotron radiation (SR) are considered. In order to simplify theoretical description the process of radiation is restricted to single-photon emission. For arbitrary quantum transitions the spectral-angular distributions of SR power are given in exact analytical form. Scalar particles (bosons) and particles with spin $\\hbar/2$ (electrons) are treated separately. Special attention is given to the particular transitions, namely, to the transitions to first excited and ground states. It is shown that the components of linear polarization of radiation from electron switch places due to the orientation of spin when the electron jumps to the ground state. This fact can be considered an analytical proof for the presence of $\\pi$-component of quantum radiation in the plane of motion. The radiation emitted from weakly excited particles is thoroughly analysed. To describe the evolution of the profiles of angular distributions various functions are introduced both for two- and three-level systems. For quantum transitions from the first excited state to the ground state the comparative analysis of radiation from bosons and electrons is performed, which helps to estimate the influence of spin and its direction on the characteristics of radiation. The radiation from unpolarized electron is considered separately. Tracking the behavior of effective angles allows to discover the inconsistency of well-known classical conclusion about the concentration of total (summed over spectrum) ultrarelativistic radiation in the plane of motion. It is shown that the effective angles of quantum radiation tend to finite values and do not vanish in ultrarelativistic region. A brief review of classical theory includes an introduction of the new concept, $n$-part of spectrum. In order to find an adequate classical analogue for the radiation from weakly excited particles, the idea to reduce classical spectrum was developed. It turns out that the characteristics of radiation calculated for reduced classical spectrum stay in good quantitative and qualitative agreement with their quantum analogues, at least for single-harmonic and two-harmonic quantum spectra, and classical theory of a reduced spectrum can be claimed representational in this sense. The evolution of maximum in radiation spectrum is considered in separate chapter. A well-known approximation obtained for critical frequency in the framework of classical theory is invalid when quantum corrections enter the picture. But there appears a possibility to find the conditions for the maximum to shift to the highest harmonic of finite quantum spectrum. It is shown that the shifts occur successively starting with primary harmonic in non-relativistic case, and this result remains valid independently of spin. For a scalar particle there exists a fixed set of numbers, which are the critical values of external field, such that the shift of radiation maximum in the spectrum of boson can only happen when the intensity of external field is greater than certain critical value related to corresponding harmonic. If this condition is not satisfied, the position of maximum remains unchanged. It turns out that the presence of spin perturbs this picture, so that the critical values of field intensity depend on the number of initial level. / Consideramos as características da radiação sincrotron (RS) no âmbito da teoria quântica. Para simplificar a descrição teórica do processo de radiação restringimos à consideração da emissão de único fóton. Para transições quânticas arbitrárias, as distribuições espectrais e angulares da potência da RS são dadas de forma analítica exata. Tratamos separadamente partículas escalares (bósons) e com spin ½ (elétrons). Atenção especial é dada às transições particulares, a saber, as transições ao primeiro estado excitado e estado fundamental. É mostrado que os componentes de polarização linear da radiação de elétron se trocam em relação à orientação de spin quando o elétron passa para o estado fundamental. Este fato pode ser considerado como uma comprovação analítica para a presença de -componente da radiação quântica no plano de movimento. Analisamos minuciosamente a radiação emitida pela partícula fracamente excitada. Várias funções são introduzidas para descrever a evolução dos perfis de distribuições angulares para sistemas de dois e três níveis. Para transições quânticas do primeiro estado excitado ao estado fundamental a análise comparativa da radiação de bósons e elétrons é realizada, e isso ajuda à estimar a influência de spin e sua direção sobre as características da RS. A radiação de elétrons não polarizados é considerada separadamente. Observando o comportamento dos ângulos efetivos, é fácil perceber a inconsistência da conclusão clássica bem conhecida sobre a concentração de radiação ultra-relativista total no plano do movimento. Mostramos que os ângulos efetivos da radiação quântica tendem aos valores finitos e não desaparecem na região ultrarelativista. Uma revisão breve da teoria clássica inclui a introdução do conceito novo, isto é a n-parte do espectro. A fim de encontrar um análogo clássico adequado para a radiação das partículas fracamente excitados, a ideia de reduzir o espectro clássico foi desenvolvida. Constatamos que as características da radiação calculadas para o espectro clássico reduzido permanecem em boa concordância, tanto quantitativa quanto qualitativa, com os seus análogos quânticos, pelo menos no que diz respeito aos espectros quânticos de uma ou duas harmônicas. Neste sentido, a teoria clássica do espectro reduzido pode ser chamada de representativa. A evolução do máximo no espectro da radiação é considerada em capítulo separado. A aproximação, comumente considerada na teoria classica para frequência crítica, é inválida quando as correções quânticas entram em cena. Mas existe uma possibilidade de encontrar as condições para o máximo transferir-se à harmônica maior do espectro quântico. É mostrado que as transferências ocorrem sucessivamente, comecando com a harmônica principal no caso não relativístico, e este resultado permanece válido, independentemente de spin. Para uma partícula escalar existe um conjunto fixo dos valores críticos do campo externo, de tal modo que a transferência do máximo da radiação entre duas harmônicas específicas pode acontecer somente quando a intensidade do campo externo é maior do que o valor crítico associado com essas harmônicas. Se essa condição não for satisfeita, a posição do máximo permanece inalterada. Verificamos que a presença de spin perturba esta condição, no caso do elétron os valores críticos da intensidade do campo dependem de número do nível inicial.

[pt] Este estudo trata de processos da fragmentação molecular de água no estado gasoso pelo impacto de feixes energéticos de fótons, H+ e Li3+. As seções de choque absolutas de ionização foram obtidas para os feixes de Li3+, H+ e de fótons. As seções de choque do canal de captura eletrônica, obtidas para o feixe de Li3+, foram investigadas visando determinar as diferenças na fragmentação molecular induzidas pelo processo de transfêrencia de carga ao projétil. O intervalo de energia utilizado nas medidas com o feixe de Li3+ foi de 750 a 5800 keV, enquanto para o feixe de prótons foi selecionada a regiao de energia entre 300 até 2000 keV, mantendo uma faixa de velocidades similar. No caso dos fótons, as fragmentações foram medidas no intervalo de energia de 38 a 170 eV. Para a obtenção dos valores de seção de choque de ionização e de captura, foi aplicado um método para a correção do número de eventos simples (íon + neutro) e pares iônicos. A partir desse método foi possível avaliar a influência desta correção nos valores de seção de choque de ionização. A partir dos valores de frações de fragmentação por impacto de prótons foram desenvolvidas curvas teóricas de seção de choque para produção dos pares iônicos H++OH+ e H++O+. Os resultados obtidos de seção de choque de ionização de pares iônicos foram determinados a partir de resultados teóricos de seções de choque de produção dos fragmentos OH+, O+ e H+ disponíveis na literatura. Os resultados foram comparados e concordam com os valores experimentais para impacto de prótons, obtidos neste trabalho, e com dados para impacto de elétrons disponíveis na literatura. / [en] This study aims to contribute for the understanding of the water molecule multiple ionization by impact of photons, protons and Li3+ ions. The technique selected for such research is Time-of-Flight Spectroscopy of the ions produced as a consequence of the molecular dissociation. Absolute and partial ionization cross sections are obtained for impact with each of these three projectiles. For Li3+ beam, absolute and partial capture cross sections are also obtained. The energy range employed was 38-170 eV for photons beams, 300-2000 keV for H+ beams and 750 up to 5800 keV for Li3+ beams. Corrections for ionization cross section determination are usually necessary. Methods for this were developed and applied to the current data. Values for these corrections are presented and discussed. The obtained results are compared with literature data, exhibiting unexpected features. As an example, the production rates of OH+ and H+ fragments by two beams (photons and electrons) having a very different nature are very similar behavior. The data from the water molecule fragmentation by H+ beam enabled the determination of fragmentation factors. The knowledge of these factors made possible to calculate, using a method developed in this work and also theoretical data from literature based on production data of OH+, O+ and H+, new theoretical curves concerning pair production (H+ + OH+ and H+O+).