En instal·lacions de radiació sincrotró, es necessiten detectors amb una bona resolució espacial i un alt ritme de contes local per tal de dur a terme experiments de difracció de raigs x en l'escala temporal del mil·lisegon. Els detectors de gas de micro-fabricació (MPGD) poden satisfer aquests requeriments gràcies a l'alta densitat d'elèctrodes que presenten. No obstant aquest tipus de detectors presenten dos grans problemes: descàrregues elèctriques destructives i un deteriorament continu durant el seu us continuat.En aquest treball presentem una nova estructura de MPGD: el Micro Reading Mesh Chamber (MRMC). És un MPGD amb un estadi d'amplificació. El detector està dividit en dues regions: la regió de deriva i la regió de multiplicació. Aquestes estan separades per una malla formada per elèctrodes de lectura. El pla de l'ànode té una capa de material resistiu a la seva superfície.El disseny del MRMC redueix els problemes que els actuals MPGD presenten. Entre d'altres avantatges, el posicionament dels elèctrodes de lectura a la malla incrementa la sensibilitat dels càtodes a la senyal. Això permet una reducció de la intensitat del camp elèctric de multiplicació. En conseqüència, la càrrega del detector i la probabilitat de descàrregues destructives es redueix.S'han realitzat diverses simulacions per tal d'avaluar i optimitzar el rendiment del detector. Degut al gran nombre de paràmetres que poden ser escollits i del gran nombre de característiques que en depenen, s'ha realitzat un treball de simulació i optimització global. En primer lloc, s'ha dissenyat un programa basat en tècniques Monte-Carlo per tal de simular el procés de detecció i poder així avaluar la resolució espacial en funció dels diferents paràmetres del detector. En segon lloc, s'han realitzat una sèrie de simulacions que involucren la simulació del moviment en tres dimensions de les càrregues i la seva multiplicació dins l'estructura de detecció. Aquests estudis inclouen la estimació de la transparència de la malla, l'estudi de les línies i els temps de deriva dels ions, i la simulació del procés d'allau. Part d'aquestes simulacions han estat verificades experimentalment. Finalment, les capacitancies entre els elèctrodes i l'ànode i entre elèctrodes s'ha simulat per tal d'avaluar el soroll electrònic i els efectes de "crosstalk".S'ha construït i provat un prototip. Els tests realitzats mostren una bona concordança amb les simulacions del guany. Així doncs, queda demostrat que el MRMC pot arribar a ritmes de contatge local >1.25·105Hz/mm2. No obstant, s'observen guspires en el detector degut a la presència de material dielèctric a la superfície dels càtodes. Degut a la superfície resistiva i la robustesa de l'estructura, el detector ha resistit les descàrregues sense rebre ningun dany. En conseqüència, per tal de que el MRMC esdevingui un detector útil, s'han de millorar tant el procediment de construcció, com les tècniques de neteja.En conclusió, es necessita més treball experimental per tal d'obtenir un detector lliure de descàrregues completament funcional pel qual les simulacions prediuen un alt ritme de comptes local (>1.25·105Hz/mm2) i una bona resolució espacial (>250?m). / At synchrotron radiation facilities, detectors with high spatial resolution and high local count rate are needed in order to perform x-ray diffraction/scattering on time resolved experiments on the sub-millisecond time scale. Micro Pattern Gas Detectors (MPGD) could provide good spatial resolutions and high count rate thanks to their small cells of amplification region. Despite their promising performance, two major problems have arisen: rare but damaging discharges and, slow but continuous deterioration (aging) during sustained irradiationHere we present a new MPGD structure: the Micro Reading Mesh Chamber (MRMC). It is a one stage amplification MPGD. It is divided in two regions: the drift/conversion region and the multiplication region. They are separated by a mesh formed by thick (25?m) pick-up strips. The anode plane has a resistive layer on it.The design of the MRMC reduces the problems that the present MPGD show. Among other advantages, placing the pick-up strips at the mesh, instead of at another readout plane, increases the signal sensitivity of the cathodes. It allows a decrease of the gain through a reduction of the multiplication field. Therefore, it reduces the charging up and the probability of voltage and rate-induced dielectric breakdown.Different simulations have been carried out to evaluate and optimize the performance of the detector. Due to the large number of detector parameters that can be chosen, and the features that depend on them, a global simulation was done. Firstly, a Monte-Carlo based program that reproduces the detection in the chamber has been developed in order to simulate the spatial resolution as a function of different parameters of the detector. Secondly, a set of studies that involve the simulation of the three dimensional movement of the charges in the chamber and its multiplication have been carried out. These models include the estimation of the mesh transparency, the study of the ion drift paths and times, and the simulation of the avalanche process. Part of these simulations has been cross-checked experimentally. Finally, the capacitances between the strips and the anode, and between strips has been simulated in order to evaluate the electronic noise and the crosstalk effects.After the simulation work, a prototype was built and tested. The tests show good agreement between the simulated and the experimental gain. This agreement on the space charge calculations demonstrates that the MRMC can deliver local count rates >1.25·105Hz/mm2. Moreover, due to the resistive layer and the strength of the structure, the detector survived without noticeable damage. However, the detector suffers from discharges because of dielectric deposits on the cathode surface. Therefore, to turn this device into a detector for routine use, it will be necessary to both improve the construction process of the mesh structure and to develop an exhaustive cleaning procedure.In conclusion, more experimental work is necessary to obtain a spark protected functional detector for which the simulations predict a high local count rate (>1.25·105Hz/mm2) and a good spatial resolution).

No description available.

El múscul és un fabulós motor orgànic que a nivell molecular és capaç de convertir energia química, provinent essencialment del menjar, en força mecànica. Al seu estudi s'hi han dedicat grans esforços des de molts camps d'investigació, l'objectiu últim dels quals és trobar la resposta a la pregunta 'd'or': Com fa força i provoca moviment el múscul?Aquesta tesi resol precisament un aspecte essencial de la pregunta: l'orientació dels caps de miosina en diferents estats musculars. Aquests caps són les proteïnes que enllacen els dos elements actius de la contracció: els filaments prims i gruixuts. El punt clau que permet respondre és el fet que el múscul presenta una estructura altament periòdica, on es pot fins i tot definir una cel·la quasicristal·logràfica. Aquesta periodicitat el fa un candidat per ser estudiat amb noves tècniques de difracció basades en la llum de sincrotró.En conseqüència, i malgrat que tractem amb mostres purament biològiques, aquesta tesi pot ser considerada com un treball clàssic de difracció de mètodes directes, l'esquema brevíssim del qual és com segueix. La mostra és el teixit muscular, que s'obté per dissecció; la tècnica experimental és la difracció de raigs X; de l'anàlisi s'extreuen unes fases i uns mòduls que generen un mapa de densitat electrònica en una dimensió; finalment, el mapa és modelat mitjançant l'orientació de l'estructura cristal·logràfica de les unitats que el componen, de manera que en trobem l'orientació en músculs vius. La metodologia anterior se segueix en dos estats musculars bàsics: en descans (múscul relaxat) i en contracció isomètrica (múscul fent força sense moviment).La tesi, doncs, està estructurada en 11 capítols que desenvolupen tot el treball que permet arribar a les conclusions finals. Els dos primers capítols estan dedicats a introduir l'estructura i fisiologia del múscul, i la teoria de difracció aplicada a la simetria que presenta, respectivament. El capítol 3 exposa el muntatge experimental i els protocols seguits en cada estat muscular estudiat, mentre que el capítol 4 presenta els resultats experimentals. En el capítol 5 s'extreu la fase del factor d'estructura mitjançant l'ajustament de diverses aproximacions teòriques a les dades en contracció isomètrica. En el capítol 6 es realitza el mateix ajustament en l'estat de descans. El mòdul del factor d'estructura en els dos estats és extret al capítol 7. Amb les dades anteriors, als capítols 8 i 9 s'extreu l'orientació dels caps de miosina en contracció isomètrica i en descans, respectivament. Al capítol 10 s'exposen breument els experiments posteriors realitzats en estats no isomètrics, és a dir, estats en què el múscul experimenta un canvi de longitud, així com el treball que ha de continuar la línia d'investigació d'aquesta tesi. Finalment, al capítol 11 s'extreuen les conclusions del treball en tots els estats musculars estudiats.Finalment, convé puntualitzar que aquest ha estat realitzat en el marc del consorci del Laboratori de Llum de Sincrotró. Això explica l'especial esment d'aquesta font de raigs X, amb la inclusió de dos annexos que n'exposen les característiques, producció i usos. Així, aquesta tesi no solament pretén tenir rellevància pel contingut original que presenta, sinó que, a més, vol servir d'exemple dels nombrosos usos de la llum de sincrotró, i animar a l'utilització d'aquesta per part dels diferents equips d'investigació d'arreu del país. / The muscle is a fabulous organic machine able to convert, at a molecular level, chemical energy coming mainly from food into mechanical force. Many efforts have been dedicated from many fields of knowledge with the single objective of finding the answer to the golden question: How can muscle produce force and movement?This thesis answers an essential aspect of the question: how the myosin heads are oriented in different muscular states. These heads are proteins that act as bridges between the two active elements of muscular contraction: the thin and thick filaments. The key point to find the answer this is the periodicity of muscle, high enough to be able to define a quasicrystallograpic structure. This periodicity allows the muscle to be studied by new diffraction techniques using synchrotron light.As a consequence, even when we are dealing with purely biological samples, this thesis can be regarded as a classic diffraction work using direct methods. The brief summary is as follows. The sample is the muscular tissue, obtained by dissection. The experimental technique is the X ray diffraction; from data analysis we extract phases and moduli from the structure factor of myosin heads. These generate an electronic density map in one dimension, which is further modelled by orientating the crystallographic structure of the myosin heads. This methodology is followed in two basic muscular states: at rest (no contraction performed) and isometric contraction (muscle making force without motion).Following this schema, the thesis is structured in 11 chapters. The first two introduce the muscle structure and physiology, as well as the diffraction theory of helical structures. Chapter 3 exposes the experimental setup and protocols followed in the different muscular states, whereas chapter 4 presents the experimental results. In chapter 5 we extract the phase of the structure factor by fitting the experimental meridional intensity with several theoretical approximations with the muscle in isometric contraction. Same work is done in chapter 6 with the rest state. The moduli of the structure factor in both states are extracted in chapter 7. Using the obtained data, in chapters 8 and 9 we finally extract the orientation of myosin heads in isometric contraction and rest, respectively. In chapter 10 we briefly expose the following experiments, done in non-isometric states, when muscle changes the length, as well as the future work to be done after this thesis. Finally, in chapter 11 we list the conclusions for every studied muscular state.As a final point, we should remark that this work has been done in the Laboratori de Llum de Sincrotró. This explains why 2 more appendixes have been included exposing the characteristics, production and use of synchrotron sources. In fact, this thesis not only pretends to extend the knowledge of muscle, but also to be an example of the many uses of synchrotron light. We hope to contribute to expand the knowledge and use of this powerful tool among the national research groups.

Els organismes vius estan composats d'elements químics, principalment C, H, O, N, P i S. L'estudi d'aquests elements essencials és una eina molt útil que permet moure'ns entre diferents nivells d'organització biològica, estudiant relacions entre elements (estequiometria), així com estimant fluxos i balanços de massa entre i des d'orgànuls i cèl·lules fins a conques senceres o tota la biosfera. L'objectiu d'aquesta tesi consisteix en establir les relacions entre aquests elements tant a l'interior com a l'exterior de les cèl·lules del fitoplàncton de la Mar Catalana (Mar Mediterrània Occidental).S'han reunit dades oceanogràfiques de 28 campanyes realitzades a la Mar Catalana entre 1982 i 2003, fent un total de 1361 estacions. Amb aquestes dades s'ha fet un control de qualitat per cada una de les variables (nutrients inorgànics, oxigen dissolt i clorofil·la a). La diferència més important en les metodologies d'anàlisi de nutrients al llarg dels anys és la congelació de mostres. En primer lloc es descriuen els rangs de concentració de nutrients, oxigen dissolt i clorofil·la a a la Mar Catalana obtinguts en aplicar els controls de qualitat. Amb l'excepció del fosfat i l'oxigen dissolt, s'han definir rangs específics per l'hivern, degut a que les concentracions son excepcionalment altes en superfície com a conseqüència de la barreja amb aigües profundes. S'ha calculat la concentració mitjana en les diferents masses d'aigua i s'ha estudiat l'estequiometria entre els nutrients i l'oxigen utilitzat per a la remineralització. A 500 m, on pràcticament tota la matèria orgànica s'ha remineralitzat, l'estequiometria és (-O2) : C : N : P : Si = 190 : 127 : 23 : 1 : 21.S'han trobat diferències significatives al comparar els perfils mitjans de concentració obtinguts després d'aplicar els controls de qualitat, entre les estacions de la plataforma continental (menys de 200 m de fons) i les estacions de mar obert (més de 200 m de fons): fosfat, nitrat + nitrit, silicat i oxigen dissolt són menors a la plataforma, mentre que la clorofil·la a i el nitrit són superiors. També s'han trobat variacions estacionals a la capa superficial (0 - 100 m) i a la capa intermèdia (200 - 600 m). Analitzada la tendència al llarg dels anys (1982 - 2003) s'ha trobat un increment de la concentració de silicat, nitrat + nitrit i nitrit a l'aigua superficial, un increment de nitrat + nitrit, silicat, densitat, oxigen dissolt i disminució de l'AOU a l'aigua intermèdia i un increment de fosfat i nitrat + nitrit a la capa profunda. Per estudiar l'estequiometria dels organismes s'ha modificat la metodologia per microanàlisi de raigs - X en microscopi electrònic de rastreig (SEM - EDS), i s'ha creat un nou suport per a SEM. A mes s'ha portat a terme una intercalibració entre dos microscopis (SEM i STEM - EDS) trobant que els resultats dels anàlisis elementals quantitatius i qualitatius de C i N són comparables. Aplicant aquesta metodologia s'han quantificat els principals elements que constitueixen cèl·lules individuals de fitoplàncton de la Mar Catalana. Els resultats indiquen que les dinoflagel·lades contenen més C, P, S, Na, Cl i K que les diatomees per unitat de volum, mentre que les concentracions de N, O i Mg són equivalents. Com a conseqüència, l'estequiometria C:N:P també és diferent (162:21:1 en dinoflagel·lades i 129:38:1 en diatomees).Finalment al comparar l'estequiometria entre els nutrients a l'aigua i la dels organismes, s'observa que l'estacionalitat en la concentració de nutrients inorgànics, oxigen dissolt i AOU a la capa intermèdia es correspon amb la successió en la composició química i en espècies del fitoplàncton de la capa superficial, i d'acord amb la definició de la relació de Redfield es constata que l'estequiometria dels organismes és igual a la de les capes profundes de la Mar Catalana.Aquesta tesi és el primer treball que defineix rangs de concentració de nutrients inorgànics, oxigen dissolt i clorofil·la a a la Mar Catalana, utilitzant més de 100000 dades. També s'han descrit per primer cop variacions estacionals en la concentració de nutrients en capes intermèdies a la Mar Mediterrània, i tendències al llarg dels anys en la concentració de silicat i nitrit en capes superficials i d'oxigen dissolt en capes intermèdies. També és el primer treball en què s'analitza la composició elemental en cèl·lules individuals del fitoplàncton marí, provinents directament del mar, i se'n calcula l'estequiometria C:N:Si:P:S per cada organisme.Per concloure, els resultats de la tesi permeten assentar una base sòlida i esbossar la trajectòria de l'impacte del canvi global en el cicle biogeoquímic de la Mar Catalana, així com identificar alguns processos rellevants d'aquest canvi. / Living organisms are composed by chemical elements, mainly C, H, O, N, P and S. The study of these essential elements is a powerful tool for comparing different levels of biological organization. For example, it is possible to compare elemental ratios (stoichiometry) or assess fluxes and mass balances within and between organelles, cells, whole ocean basins, or even the biosphere. The aim of this thesis is to establish the ratios between these chemical elements both within and outside phytoplankton cells from the Catalan Sea part of theNW Mediterranean Sea.Oceanographic data from 28 cruises performed in the Catalan Sea between 1982 and 2003, amounting to 1361 stations, have been gathered. The Quality of each of the key variables (inorganic nutrients, dissolved oxygen and chlorophyll a) was assessed and outlyers were examined for veracity. The most important difference in the analytical nutrient methodology was the occasional use of frozen samples.Firstly, the ranges of nutrient concentrations, dissolved oxygen and chlorophyll a for the Catalan Sea, are described. Except for the phosphate and the dissolved oxygen, specific winter ranges for the other variables have to be defined, since the winter surface concentrations are particularly high due to deep water mixing. The mean concentration for the different water masses, and also the stoichiometry between nutrients and oxygen utilization (AOU) have been calculated. At 500 m, where supposedly all the organic matter has been completely remineralized, the stoichiometry is: -O2:C:N:P:Si=190:127:23:1:21.When comparing the average profiles of concentrations, obtained after the application of the quality controls, significant differences have been found between the continental shelf stations (less than 200 m of depth) and those of open sea (more than 200m): phosphate, nitrate + nitrite, silicate, and dissolved oxygen are lower in the shelf, whereas chlorophyll a and nitrite are higher. There are also seasonal variations in the surface layer (0-100 m), and in the intermediate layer (200-600 m). The analysis of the temporal trend from 1982 to 2003, shows an increase in nitrate + nitrite, silicate, density and dissolved oxygen, and a decrease in AOU in the intermediate water, whereas in the deep layer there is an increase in phosphate and nitrate + nitrite.In order to study the stoichiometry of the organisms, STEM-EDS X-ray microanalysis methodology has been adapted to a scanning electronic microscope (SEM - EDS) and a new holder for SEM has been designed. In addition an inter-calibration between the two microscopes (SEM and STEM-EDS) has been performed, showing comparable quantitative and qualitative results for C and N.Using this methodology the main chemical constituents of individual phytoplanktonic cells of the Catalan Sea have been quantified. Results suggest that dinoflagellates contain more C, P, S, Na, Cl, and K per volume than diatoms, whereas concentrations of N, O and Mg are similar. As a consequence, the stoichiometry of C:N:P is also different (162:21:1 in dinoflagellates, and 129:38:1 in diatoms). Finally, when comparing the stoichiometry between the nutrients in the water and that of the organisms, it is evident that the seasonality in the concentration of inorganic nutrients, dissolved oxygen and AOU in the intermediate water is consistent with the succession of the surface layer phytoplankton species and their chemical composition. As the Redfield ratio definition predicts, the stoichiometry of organisms in the surface layers matches that of the deep waters of the Catalan Sea.This thesis is the first study that defines ranges of inorganic nutrient concentration, dissolved oxygen and chlorophyll a in the Catalan Sea. The study is based on more than 100000 data points. Also for the first time, seasonal variations in nutrient concentrations in the intermediate waters of the western Mediterranean Sea have been described. Temporal trends in the concentrations of silicate and nitrite in surface waters, and of dissolved oxygen in intermediate layers are observed. This is also the first study in which the elemental composition of individual marine phytoplankton cells, sampled directly from the sea, has been analysed, and the first study in which the stoichiometry C:N:Si:P:S has been calculated at the organism level.In conclusion, the results of this thesis solidly establishes the boundary conditions for nutrients in the Catalan Sea; it identifies the incipient impact of global change on the biogeochemical cycles in the Catalan Sea; and develops hypotheses explaining the oceanographic processes behinds these impacts.

Theoretical methods to compute accurate x-ray spectra emitted from targets bombarded with kV electrons are required for quantification in Electron Probe Microanalysis (EPMA), especially for the analysis of non-homogeneous samples.Monte Carlo simulation has proved to be the most suitable theoretical tool for the computation of x-ray spectra; it can incorporate realistic interaction cross sections and can be applied to complex geometries. Moreover, it allows us to keep track of the evolution of all secondary particles (and their descendants) generated by primary electrons.A Monte Carlo program for the calculation of ionization depth distributions and x-ray spectra produced by kV electron irradiation has been developed. Inner-shell ionization by electron impact is described by means of total cross sections evaluated from an optical-data model. A double differential cross section is proposed for bremsstrahlung emission, which combines a modified Bethe-Heitler DCS with the Kirkpatrick WiedmannStatham angular distribution, and reproduces the radiative stopping powers derived from the partial wave calculations of Kissel, Quarles and Pratt [At. Data Nud. Data Tables 28, 381 (1983)]. These ionization and radiative cross sections have been introduced into the general-purpose subroutine package PENELOPE, which performs simulation of coupled electron and photon transport for arbitrary materials. The underlying electron scattering model combines elastic scattering cross sections calculated by the partial wave method with inelastic cross sections obtained from Liljequist's generalized oscillator strength model. The reliability of the electron trajectory generation algorithm has been verified through a comparison of simulation results with measured backscattering coefficients and spatial dose distributions. To improve the efficiency of the simulation, a variance reduction technique, interaction forcing, has been applied for both ionizing collisions and radiative events.A systematic method for the measurement of ionization cross sections by electron impact, using the electron microprobe, has been proposed and applied. Measurements of ionization cross sections for Ni, er and Cu have been performed, from threshold up to 40 keV, combining the use of wavelength and energy dispersive spectrometers.Our results provide the electron-energy dependence of the ionization cross section to an accuracy of about 3%. The transformation to absolute cross section values increases the global uncertainty to about 12%. These errors include the determination of the target thickness, detector efficiency, solid angle of collection, the number of incident electrons, the fluorescence yield and the line fraction. The comparison between experiment and various theoretical formulas confirms that the optical-data model yields a more reliable energy dependence of the ionization cross section in the energy range of interest in microanalysis. Further work to reduce errors in the determination of the target mass thickness is required to draw a definite conclusion about the accuracy of the theoretical model in absolute magnitude.Simulated depth-distribution of ionizations and surface ionization, for different homogeneous targets and energies, have been shown to be in satisfactory agreement with experimental data taken from the literature. Comparison of simulated data, using various ionization cross sections, confirms again the validity of the optical-data model used.In the case of non-homogeneous samples (e.g. thin layers on substrates or multilayered structures) or special geometries (e.g. oblique incidence) experimental measurements are very rare and there is a real need for experimental data to check the reliability of simulations and/or alternative approximate formulations. Thus, experimental measurements and Monte Carlo simulations of the surface ionization have been performed (for Ni KC(o) X-rays) on Cu films of various thickness (40.5, 67, 100 and 196 nm) deposited onto a variety of substrates and for accelerating voltages between 10 keY and 30 keY. Measurements have been performed using the wavelength-dispersive spectrometer. The main difficulties of the measurements have been i) to ensure that tracer films have the same thickness, ii) the large statistical uncertainties due to the smallness of the peak-to-background ratio of the tracer peak, iii) the contribution from the substrate and iv) the surface contamination. In spite of the uncertainties arising from sample preparation and from the smallness of the peak-to-background ratio, the results from the experiments and the Monte Carlo simulations are found to agree to within 5%. These measurements allow us to validate the developed code and to obtain information of interest for the analytical methods of microanalysis. In particular, we have derived a simple analytical formula, based in a new scaling rule, which gives the surface ionization in terms of the bulk values of the substrate and the overlayer. Finally, simulated ionization distributions for different layered targets have been presented, which allow us to study the influence of the substrate on the ionization of the film.The reliability of the simulation code has been globally assessed by comparison of measured x-ray spectra with simulation results. X-ray spectra have been measured using the energy-dispersive spectrometer and converted to absolute units. Measurements in absolute units serve as the most stringent test of the physical parameters used in the simulation algorithm, although they may contain systematic uncertainties. Measurements have been performed for different targets and irradiation conditions, including multilayered targets and oblique incidence. The result of the various experimental sources of error leads to an overall uncertainty of 5-7%. The agreement between simulation and experiment has been shown to be satisfactory in the "meaningful" region of the spectra (say, between 3-15 keY), where the detector efficiency is essentially constant. Comparison of simulated and measured x-ray spectra obtained with the wavelength-dispersive spectrometer allows us to derive the absolute efficiency of the latter as a function of the x-ray incident energy. This information is essential for standardless x-ray microanalysis using wavelength-dispersive spectrometers.In short, we have developed a realistic Monte Carlo code adequate for the simulation of x-ray generation by electron irradiation of samples with complex geometries. We have already demonstrated its usefulness for EPMA of layered specimens. Although further work is required to include L- and M-shell ionization, the code has an evident potentiality for quantitative EPMA of samples with complex geometries.A Monte Carlo program for the calculation of ionization depth distributions and x-ray spectra produced by kV electron irradiation has been developed. The code is based on the PENELOPE subroutine package, which has been suitably modified to extend its range of application to lower energies. It incorporates a new double differential cross section for bremsstrahlung emission, which combines a modified Bethe-Heitler DCS with the Kirkpatrick-Wiedmann-Statham angular distribution. Ionization of inner-shells by electron impact is described by means of an optical-data model proposed by Mayol and Salvat. Interaction forcing is systematically applied to both bremsstrahlung and impact ionization to improve the efficiency of the simulation. The simulation program is applicable to samples with arbitrary geometries (multilayers, particulate samples, etc.).The ionization cross section for Ni, Cr and Cu has been experimentally determined using the electron microprobe. Measurements confirm that the optical-data model yields a more reliable energy dependence of the ionization cross section.Simulated depth-distribution of ionizations and surface ionization, for different homogeneous targets and energies, has been shown to be in satisfactory agreement with experimental data taken from the literature.Systematic measurements of the surface ionization, for a Ni tracer, in Cu films of different thicknesses deposited on a wide variety of substrates have been performed. The results from the experiments and simulations have been found to agree to within 5%. A simple analytical formula is proposed, which gives the surface ionization in terms of the bulk values of the substrate and the overlayer. Simulated ionization distributions for layered targets have been presented.Absolute x-ray spectra have been measured using the energy-dispersive spectrometer, for different targets and irradiation conditions. The agreement between simulation and experiment has been found to be satisfactory in the photon energy region of aprox. 3-15 keY, where the detector efficiency is constant. The absolute efficiency of a wavelength dispersive spectrometer has been obtained.

Es presenta el model atòmic a 4.5 Å de DnaB, la principal helicasa replicativa bacteriana, d'Aquifex aeolicus. És un anell hexamèric de 100 Å d'amplada i 80 Å d'alçada amb dues capes de simetria diferenciada, la dels dominis N-terminals en C3 i la dels C-terminals propera a C6. El diàmetre central és de 25 Å al llarg d'ambdues capes, principal diferència amb les estructures prèvies, on era 25 Å més estret a la capa N-terminal. L'estretament s'origina pel trencament d'una de les dues superfícies d'interacció entre monòmers N-terminals, cosa que augmenta la flexibilitat del subdomini implicat. Només l'ssDNA pot atravessar l'anell, quan a les estructures prèvies hi podia passar tant ssDNA com dsDNA. L'estructura aquí presentada és més propera a la conformació funcional de DnaB durant la realització de l'activitat helicasa, mentre que les anteriors correspondrien a la forma inactiva o a la conformació capaç de translocar-se sobre dsDNA. / DnaB is the main replicative helicase in bacteria. An atomic model for the DnaB from Aquifex aeolicus at a 4.5 Å resolution is presented. It´s a ring-shaped homohexamer (100 Å width and 80 Å hight) with two simmetry layers, a C3 N-terminal layer and an almost C6 C-terminal one. The diameter of the central channel is 25 Å along both layers, being the main diference with the previously solved structures, which were 25 Å smaller along the N-terminal layer. This is due to one of the previous interacting surphaces being lost in the current structure, thus enabling a higher felxibility of the subdomain involved. Only ssDNA can pass trhough the ring, while both ssDNA and dsDNA could in the previous structures. So, the present structure is closer to the functional conformation, while the previous ones would correspond to the inactive form or the conformation that is only able to translocate along dsDNA.

Els sistemes binaris de raigs X constitueixen el millor laboratori astrofísic per a estudiar la interacció radiació-matèria en situacions d'extrema gravetat, temperatura i camp magnètic. Quan aquest sistema està format per una estrela de neutrons (objecte compacte) i una estrella d'alta massa de tipus primerenc (estrela òptica) es pot estudiar el fenomen de l'acreció de matèria sobre l'objecte compacte i analitzar si s'hi produeix per captura del vent estel·lar de l'estrela òptica, per un disc d'acreció o altres estructures al voltant de l'objecte compacte. La descripció d'aquest tipus de sistemes i les diferents categories es presenten al capítol 2. En aquesta tesi s'han utilitzat els arxius astronòmics dels observatoris MAXI (Monitor of All Sky X-ray Image) per a investigar el comportament de les fonts Cen X-3 i GX 301-2 a llarg termini i XMM-Newton (X-ray Multi-Mirror Mission-Newton) per a abordar les propietats del sistema GX 301-2 al seu pas pel preperiastre. En els capítols 4 i 5 es fa una descripció dels observatoris. El rang energètic de MAXI i la seua estratègia d'observació hi fan un instrument adequat per a l'estudi a llarg termini dels sistemes binaris amb acreció de matèria. La metodologia per a l'anàlisi temporal i espectral de les dades es descriu al capítol 3. S'han analitzat les corbes de llum, l'espectre mitjà i els espectres amb resolució de fase orbital del sistema binari d'alta massa Cen X-3 i caracteritzat les propietats del vent estel·lar. També s'han extret els espectres dels estats alts i baixos de lluminositat. Tots els espectres s'han descrit amb un model de continu format per un cos negre parcialment absorbit (i, alternativament, amb una comptonització parcialment absorbida de fotons freds per electrons calents) més una llei de potències, tots dos modificats amb línies gaussianes. Els resultats d'aquest estudi es troben al capítol 6 d'aquesta tesi. El capítol 7 presenta l'estudi de la fulguració del preperiastre del sistema binari de raigs X d'alta massa GX 301-2 amb dues observacions de l'observatori XMM-Newton preses en 2008 i 2009. Els resultats obtinguts mostren que algunes propietats espectrals s'han mantingut en les dues èpoques i d'altres presenten lleugeres diferències. Aquests fets han sigut el preludi de l'estudi de la fulguració del preperiastre amb observacions obtingudes per l'observatori MAXI que es discuteix al capítol 8. S'hi ha dividit en tres fases orbitals anomenades prefulguració, fulguració i postfulguració. L'anàlisi de la corba de llum en la banda energètica 2.0-20.0 keV ha permés identificar els Dies Julians Modificats (Modified Julian Days, MJDs) que corresponen a cada fase orbital. Per a aconseguir un espectre amb suficient senyal/soroll s'han acumulat els intervals corresponents a cada fase orbital durant deu òrbites consecutives. El model que ha descrit totes les dades observacionals està format per un component de cos negre modificat per un component de tall corresponent al ferro quasi neutre fixat a 7.1 keV més una línia gaussiana corresponent a l’emissió fluorescent del ferro a 6.4 keV. El mecanisme de producció del Fe Kalfa és permanent en la fulguració, intermitent en la postfulguració i, aparentment, desapareix en la prefulguració. Es dedica l'últim capítol (capítol 9) a les conclusions i a plantejar suggeriments per a treballs futurs.

Microquasars are X-ray binary systems that present relativistic radio jets.These systems consist on a normal star and a compact object, where the latter accretes matter from the former powering the mentioned relativistic jets.Microquasars are known to emit at all the wavelengths from radio to soft gamma-ray energies. Moreover, these objects are nowadays turning out as a new galactic population of high-energy and very high energy gamma-ray emitters.Although the mechanisms behind gamma-ray emission are still not known, it seems that the production site should be the jet itself. We have explored several scenarios linked to gamma-ray production, modeling the non-thermal radiation produced in microquasar jets in the entire spectrum, from radio to TeV energies. We have developed leptonic models to reproduce the emission thought to come from the inner parts of the jet, close to the compact object, taking also into account the radiation at lower energies. Moreover, we have studied the extended broadband emission that could be produced via leptonic and hadronic interactions in nearby clouds bombarded by microquasar jet accelerated protons.We show that microquasars could be behind a significant fraction of the gamma and cosmic rays generated within the Galaxy. Gamma-ray emission from jets could be observed presenting complicated spectra and patterns of variability. The emission should be affected by variable accretion and jet ejection, particle acceleration changes, photon photon absorption in dense ambient photon fields, and other effects linked to the geometry involved in the emitting and absorbing processes. Concerning extended emission from microquasar nearby regions, radiation, convection and diffusion timescales, as well as the particle acceleration efficiencies, are of primary importance to characterize their emission properties.Multiwavelength and multiparticle observations are required to properly understand the involved physics. This will be possible with the new instrumentation at work or to come, which will allow to improve theoretical modeling up to unexpected levels. / "Emissió multi-longitud d'ona per processos d'alta energia als microquàsars"Els microquàsars són sistemes formats per dos objectes, un d'ells és una estrella normal, l'altre pot ser una estrella de neutrons o un forat negre. Si no presenten majors peculiaritats, aquests objectes són anomenats binàries de raigs X, ja que són sistemes binaris que emeten fortament en X. Si aquestes binàries de raigs X presenten dolls relativistes que emeten en ràdio, llavors s'anomenen microquàsars. Aquests dolls s'originen amb la participació de forts camps magnètics presents al veïnatge de l'objecte compacte, i poden emetre en tot l'espectre electromagnètic. Durant el desenvolupament d'aquesta tesi, s'han investigat els mecanismes d'emissió d'alta i molt energia als microquàsars, tenint en compte també la radiació a energies més baixes. Es conclou que es poden explicar els fluxos gamma observats als microquàsars assumint contingutsd'energia en les partícules emissores raonables encara que més grans que aquells que serien suficients per explicar només la part ràdio. De fet, els microquàsars podrien ser una fracció important de les fonts no identificades variables al pla galàctic. Amb la introducció d'acceleració de partícules i absorció per creació de parelles, es pot explicar de manera elegant l'espectre multi-longitud d'ona d'un microquàsar, des de ràdio fins a raigs gamma de molt alta energia. Es important fer notar que, si protons relativistes abandonessin els dolls quan aquests interactuen amb el medi circumdant, el flux de raigs còsmics a les regions properes seria incrementat de forma significativa, cosa que mostra la rellevància dels microquàsars com a acceleradors de raigs còsmics. Això també podria generar emissió multi longitud d'ona si els mencionats protons interactuessin amb el medi circumdant. El treball presentat mostra la riquesa de la física involucrada en l'estudi dels microquàsars, i posa de manifest que l'estudi del fenomen microquàsar ha de recórrer un llarg camí abans de ser comprés de manera global. En qualsevol cas, degut a les excitants perspectives en el camp teòric i observacional, el viatge cap a una bona comprensió d'aquests objectes promet grans avenços en el futur proper.

La finalidad principal de esta tesis es la de profundizar en el estudio de las dos facetas que conforman la personalidad del Dr. César Comas Llabería (Barcelona, 1874-1956): la fotografía y la radiología. El Dr. Comas fue un ciudadano barcelonés que dedicó más de cincuenta años de su vida al estudio, práctica y difusión de la Radiología, tanto para la obtención de diagnósticos médicos, como para su utilización con fines terapéuticos. Cuando Wilhem Conrad Röntgen, dio a conocer el descubrimiento de los rayos X, muchos científicos de todo el mundo se sintieron atraídos por encontrar métodos para obtener los mismos rayos. César Comas no fue una excepción. Era todavía estudiante del último curso de Medicina y, desde hacia cuatro años fotógrafo de la Facultad. Su afición y estudio a la Electroterapia a la que pensaba dedicarse al terminar la carrera, y al hallarse al frente del Gabinete Fotográfico, le fueron propicias para realizar los primeros experimentos y ser considerado desde entonces el introductor de los rayos X en España.Dos son las vertientes que Comas desarrolló, una como vocación, la medicina, en la que consiguió reconocimiento nacional e internacional, y la otra, como afición, la fotografía, en la que registró una colección de imágenes documentales de la vida, costumbres y crecimiento de la Barcelona de principios de siglo (1900-1925). César Comas fue un hombre bueno. Trabajó gratuitamente en distintos hospitales y cedió las instalaciones del gabinete radiológico particular, instalado en 1898 en Barcelona con su primo Agustín Prió, a las instituciones hospitalarias que no disponían de ellas. El desconocimiento de la perjudicial influencia de los rayos X sobre la piel, hizo que muchos radiólogos sufrieran sus consecuencias y tanto Prió como Comas no fueron excepciones. Si hasta ahora hemos hecho un recorrido por la vida del Dr. Comas en su faceta como radiólogo, ahora vamos a describir el contenido del fondo fotográfico que nos legó. Lo compone un total de 2.779 imágenes fotográficas: 419 en color, 2.350 en blanco y negro, en su mayor parte estereoscópicas sobre vidrio; 24 panorámicas y un bloque de 90 sobre acetato. El planteamiento de la tesis esta dividido en siete apartados que, aunque diferenciados, hay entre ellos una gran cohesión. El primero, César Comas Llabería (Barcelona 1874-1956), lo iniciamos con una recogida de datos biográficos. A continuación tratamos de la procedencia y el contenido del Fondo Comas, compuesto en su mayor parte de material fotográfico. El tercer apartado, El Dr. Comas y el contexto fotográfico de finales del siglo XIX y principios del siglo XX, la fotografía será el hilo conductor que nos acercará a la obra fotográfica del Dr. Comas. El cuarto apartado La importancia de lo documental en la fotografía de Comas, hemos desarrollado de un modo minucioso tres bloques inéditos de distinta temática y de gran valor testimonial. Estos son: Eclipse de sol en Vinaroz, La transformación de la Fábrica Batlló en Universidad Industrial y Comas intérprete del Hospital de San Pablo. Nos ha parecido necesario dejar un único apartado, el quinto, para La fotografía en color, debido a la variedad de procesos utilizados por Comas, entre los años 1908 y 1915, estos son: Autocromo, Omnicolore, Dufay y Paget. Debido a que Comas fue primero fotógrafo antes que radiólogo, hemos dejado para el sexto apartado el desarrollo correspondiente a La Radiología, que iniciamos con una breve introducción sobre el impacto social que produjo y nos detenemos en las radiografías pioneras realizadas por él. Hemos reservado un último apartado el de Reconocimientos, para hacer hincapié del olvido oficial hacia su persona de la ciudad en que le vio nacer, Barcelona. ENGLISH ABSTRACT / This thesis wishes to go deeply into both aspects of Dr. César Comas Llabería (Barcelona, 1874-1956) personality: Photography and Radiology.Dr. Comas was a Barcelona citizen who spent more than 50 days of his life studying, practicing and divulging Radiology.Comas felt attracted by Wilhelm Conrad Röntgen X Ray Discovery, so he tried to reach the same. He was still a student of the last year of Medicine and he had been the Faculty Photographer for four years. His fondness for the Electrotherapy studies -on what he wanted to work after getting the Degree- and his important position in the Photography Cabinet helped him experiment with this new technique and made him be considered the first X Ray user in Spain.He developed two activities through his life: the first as a vocation, Medicine, which made him deserve National and International recognition. The second as an amateur, Photography, which is collected in a large amount of documentary images of the life, customs and growth of Barcelona from 1900 to 1925.César Comas was a generous man. He worked for free in several Hospitals and he handed over his own Radiology Cabinet -He and his cousin Agustí Prió opened their own Cabinet in Barcelona in 1898- to the Hospitals which couldn't afford it. As no one knew the X Ray harmful influence on the skin, many radiologists like Comas and Prió suffered its consequences.2779 Photographs make up the Photograph Fund, 419 of them in colour; 2350 in black and white, mostly stereoscopic on glass; 24 panoramic and 90 on acetate. The thesis is divided in seven parts: First, Biography. Second, The Fund origin and content, mostly Photographs. Third, Documentary Photography. Fourth, Architecture and Testimony. Fifth, Colour Photography with all the processes Comas used: Autochrome, Omnicolore, Dufay and Piaget. Sixth, Radiology. Seventh and last, Comas' Unfair Official Oblivion

S'ha obtingut la comprensió dels fenòmens donant lloc a l'ordenament magnètic i l'anisotropia magnetocristal.lina de ferrites hexagonals uniaxials. S'han realitzat mesures de difracció de raigs X i de neutrons (per afinar l'estructura i l'ordenament magnètic), mesures magnètiques en funció de la temperatura (permetent determinar imantació a saturació amb la llei d'aproximació a la saturació, i anisotropia magnetocristal.lina per detecció del punt singular), i mesures d'espectroscòpia Mössbauer (per determinar el comportament del Fe3+ en diferents llocs de l'estructura).Per la ferrita tipus M BaFe12O19, les dades estructurals han permès realitzar el càlcul de les interaccions dipolars entre els spins dels ions, justificant l'anisotropia magnetocristal.lina a baixa temperatura. S'han obtingut les interaccions d'intercanvi entre els Fe3+ de dades d'espectroscòpia Mössbauer en funció de la temperatura, que justifiquen el comportament magnètic en funció de la temperatura. Els resultats permeten explicar el comportament del LaZnFe11O19 i de la família SrFe12-xCrxO19 per x menor que 8. Les propietats de l'estructura R BaMn2Fe4O11 són coherents amb les de l'estructura M. / Se ha obtenido la comprensión de los fenómenos dando lugar al ordenamiento magnético y la anisotropía magnetocristalina en ferritas hexagonales uniaxiales. Se han realizado medidas de difracción de rayos X y de neutrones (para afinar la estructura y el ordenamiento magnético), medidas magnéticas en función de la temperatura (permitiendo determinar imanación a saturación por medio de la ley de aproximación a la saturación, y anisotropía magnetocristalina por detección del punto singular), y medidas de espectroscopia Mössbauer (para determinar el comportamiento del Fe3+ en diferentes posiciones de la estructura).Para la ferrita tipo M BaFe12O19, los datos estructurales han permitido realizar el cálculo de las interacciones dipolares entre los spines de los iones, justificando la anisotropía magnetocristalina a baja temperatura. Se han obtenido las interacciones de intercambio entre los Fe3+ a partir de datos de espectroscopia Mössbauer en función de la temperatura, que justifican el comportamiento magnético en función de la temperatura. Los resultados permiten explicar el comportamiento del LaZnFe11O19 y de la serie SrFe12-xCrxO19 para x menor que 8. Las propiedades de la estructura R BaMn2Fe4O11 son coherentes con las de la estructura M.PALABRAS CLAVE: Física del estado sólido, Materiales magnéticos, Ferritas hexagonales, Anisotropía magnetocristalina, Espectroscopia Mössbauer, Difracción de neutrones y de rayos X. / The aim has been the understanding of phenomena giving rise to the magnetic ordering and magnetocrystalline anisotropy in uniaxial hexaferrites. Measurements of X-ray and neutron diffraction (to refine structure and magnetic ordering), magnetization as function of temperature (to obtain magnetization to saturation with the law of approach to saturation, and magnetocristalline anisotropy with the singular point detection), and Mössbauer spectroscopy (to determine the behaviour of Fe3+ in different places of structure), have been done.For the M ferrite BaFe12O19, structural data has allowed the computation of dipolar interactions among ionic spins, justifying magnetocrystalline anisotropy at low temperatures. Exchange interactions among Fe3+ have been obtained from Mössbauer data as function of temperature, explaining the magnetic behaviour as function of temperature. The results explain the behaviour of LaZnFe11O19 and the series SrFe12-xCrxO19 for x less than 8. The properties of the R-structure BaMn2Fe4O11 are coherent with the properties of the M structure.KEYWORDS: Solid state physics, Magnetic materials, Hexagonal ferrites, Magnetocristalline anisotropy, Mössbauer spectroscopy, Neutron and X-ray diffraction.