Este trabalho apresenta um método alternativo para sintonia de múltiplos controladores ressonantes aplicados aos sistemas ininterruptos de energia. A proposta do método é fornecer um conjunto de equações algébricas de simples aplicação que possibilite aos projetistas destes sistemas determinar os parâmetros dos controladores ressonantes com múltiplos modos. As equações apresentadas para determinação dos parâmetros do controlador foram obtidas diretamente com base nos parâmetros e nas características funcionais do inversor. Também nestas equações estão presentes constantes as quais garantem que todo o inversor cujo controlador for sintonizado pelo método atenda as especificações estabelecidas pela norma 60240-3. As constantes são determinadas através da formulação do problema por desigualdades matriciais lineares (LMI - Linear Matrix Inequalities) que levam em conta o equacionamento dinâmico do inversor e dos múltiplos controladores ressonantes. A solução do problema satisfaz simultaneamente a minimização do esforço de controle, onde foi empregada a formulação de custo garantido, juntamente com a localização dos polos de malha-fechada para toda a variação admissível de carga, formulada através do procedimento de D-Estabilidade. / This master thesis shows an alternative method for tuning multiple resonant controllers applied to uninterrupted power supply. The method is intended to provide a set of simple algebraic equations that enable designers of those systems to determine the parameters of the resonant controllers through multiple modes. The equations presented for determining the controller’s parameters were obtained directly based on the parameters and functional characteristics of the inverter. Additionally, constants that ensure that every inverter whose controller is attuned by the method meets the 60240-3 specifications norms can be found in these equations. The constants are determined based on the formulation of the problem through linear matrix inequalities (LMI) that take in consideration the dynamic of the inverter and of the multiple resonant controllers. The solution of the problem ensures both the needs for minimization of control efforts at guaranteed cost, along with the location of close-loop poles for every permissible load variation, formulated through the D-Stability procedure.

Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo matemático e um aparato de medidas, que têm como objetivo auxiliar no projeto e na caracterização de estruturas de ondas lentas para válvulas de ondas progressivas. O objetivo é obter as características de velocidade de fase e de impedância de interação de uma dada estrutura de ondas lentas. Modelou-se matematicamente uma estrutura de ondas lentas do tipo ringbar como uma hélice dupla contraposta, de forma que se obteve uma série de resultados teóricos já publicados e outros inéditos. Desenvolveu-se um aparato de medida em microondas para a caracterização experimental da estrutura de ondas lentas sob análise. Apresentam-se os procedimentos de medida e os resultados experimentais obtidos, comparando-os com as predições do modelo matemático. Os resultados experimentais apresentaram boa reprodutibilidade e distaram dos teóricos de acordo com o esperado. Considerou-se que o modelo matemático e o aparato de medida, bem como as técnicas experimentais, já constituem uma importante ferramenta que será de fundamental importância no projeto e fabricação de válvulas de ondas progressivas. / In this work, a mathematical model and a measurement apparatus for aiding in the project and characterization of slow-wave structures for highpower traveling-wave tubes were developed. The objective is to obtain the phase velocity and the interaction impedance characteristics of a given slow-wave structure. A ring-bar slow-wave structure was mathematically modeled as a contrawound helix in a such way that several published and still unpublished results could be achieved. A microwave measurement apparatus was developed for the experimental characterization of the slow-wave structure under analysis. The measurement procedures are presented and the experimental results are compared to the theoretical predictions. The experimental results presented good reproducibility and differed from the theoretical ones in an expected way. It was considered that the mathematical model and the measurement apparatus, as well experimental procedures, already constitute a very important tool, which will have fundamental role in the design and manufacture of traveling-wave tubes.

Dispositivos fotônicos têm estado continuamente no foco das pesquisas científicas, particularmente em aplicações para comunicações ópticas e sensoriamento. Por outro lado, as dimensões desses dispositivos são restringidas pelo limite de difração de Abbe. Esse limite tem se mostrado como o grande gargalo no desenvolvimento de novas tecnologias em microscopia óptica, litografia de projeção óptica, óptica integrada, e armazenamento óptico de dados, por limitar as dimensões e a capacidade de integração destes dispositivos. Felizmente, a \"plasmônica\" surgiu como um novo campo de estudo, possibilitando a superação dessa limitação por meio da propagação da luz em modos de plasmon-poláritons de superfície - SPP (Surface Plasmon Polariton). De maneira simplificada, SPPs são campos eletromagnéticos confinados em regiões menores que o comprimento de onda da luz. A geração de SPP ocorre por meio da excitação coletiva de elétrons na interface entre dois meios, metal-dielétrico, que se acoplam com a onda eletromagnética incidente. Pesquisadores logo perceberam que guias de onda baseados em SPP poderiam transportar a mesma banda de informação que um dispositivo fotônico convencional e serem tão localizados quanto dispositivos eletrônicos (elétrons têm maior capacidade de confinamento que fótons). Dessa maneira, alterando a estrutura da superfície de um metal, as propriedades dos SPPs - em particular sua interação com a luz - podem ser manipuladas, oferecendo potencial para o desenvolvimento de novos tipos de dispositivos fotônicos. Com isso, nanoestruturas capazes de guiar, dividir ou mesmo sintonizar a luz tornaram-se realidade. No presente trabalho, o fenômeno de geração de SPPs é estudado teoricamente e aplicado na modelagem de diversas estruturas de interesse científico e tecnológico, tais como filtros de cavidade ressonante e ressoadores em anel. O objetivo principal é a obtenção de estruturas capazes de filtrar ou sintonizar comprimentos de onda, minimizando as perdas ao máximo. Com isso, espera-se estender e explorar ainda mais o leque de possíveis aplicações. / Photonic devices have continuously been in the focus of scientific research, particularly for optical communications and sensing applications. On the other hand, the dimensions of these devices are well known to be limited by the Abbe\'s diffraction limit. This limit has been the major bottleneck in developing new technologies in optical microscopy, lithography projection optics, integrated optics, and optical data storage, as it limits the size and ability to integrate these devices. Fortunately, the field of \"Plasmonics\" has emerged and devices whose dimensions overcome the difraction limit have now become reality. This is possible with the propagation of light in the form of Surface Plasmon Polariton - SPP that, in a simplified way, is an electromagnetic field confined in regions smaller than the wavelength of light. SPP occurs via collective excitation of electrons at the interface between two media, metal-dielectric, as a result of the coupling with an incident electromagnetic wave. Researchers soon realized that waveguides based on SPP could carry the same band of information as that of a conventional photonic device and yet be as localized as electronic devices (electrons have a greater capacity for confinement than photons). Thus, changing the structure of the surface of a metal, the properties of SPPs - in particular its interaction with light - can be manipulated, offering potential for the development of new types of photonic devices. Thus, nanostructures capable of transferring, guiding, splitting, or even tuning the light have now become reality. In this work, the phenomenon of generation of SPPs is theoretically investigated and applied to various structures of scientific and technological interest, such as filters and cavity resonators. The main objective is to obtain structures that are able to filter or tune wavelengths, minimizing losses as much as possible. As a result, we expect to extend and explore even further the range of possible applications.

Neste trabalho, desenvolveu-se um modelo matemático e um aparato de medidas, que têm como objetivo auxiliar no projeto e na caracterização de estruturas de ondas lentas para válvulas de ondas progressivas. O objetivo é obter as características de velocidade de fase e de impedância de interação de uma dada estrutura de ondas lentas. Modelou-se matematicamente uma estrutura de ondas lentas do tipo ringbar como uma hélice dupla contraposta, de forma que se obteve uma série de resultados teóricos já publicados e outros inéditos. Desenvolveu-se um aparato de medida em microondas para a caracterização experimental da estrutura de ondas lentas sob análise. Apresentam-se os procedimentos de medida e os resultados experimentais obtidos, comparando-os com as predições do modelo matemático. Os resultados experimentais apresentaram boa reprodutibilidade e distaram dos teóricos de acordo com o esperado. Considerou-se que o modelo matemático e o aparato de medida, bem como as técnicas experimentais, já constituem uma importante ferramenta que será de fundamental importância no projeto e fabricação de válvulas de ondas progressivas. / In this work, a mathematical model and a measurement apparatus for aiding in the project and characterization of slow-wave structures for highpower traveling-wave tubes were developed. The objective is to obtain the phase velocity and the interaction impedance characteristics of a given slow-wave structure. A ring-bar slow-wave structure was mathematically modeled as a contrawound helix in a such way that several published and still unpublished results could be achieved. A microwave measurement apparatus was developed for the experimental characterization of the slow-wave structure under analysis. The measurement procedures are presented and the experimental results are compared to the theoretical predictions. The experimental results presented good reproducibility and differed from the theoretical ones in an expected way. It was considered that the mathematical model and the measurement apparatus, as well experimental procedures, already constitute a very important tool, which will have fundamental role in the design and manufacture of traveling-wave tubes.

Dispositivos fotônicos têm estado continuamente no foco das pesquisas científicas, particularmente em aplicações para comunicações ópticas e sensoriamento. Por outro lado, as dimensões desses dispositivos são restringidas pelo limite de difração de Abbe. Esse limite tem se mostrado como o grande gargalo no desenvolvimento de novas tecnologias em microscopia óptica, litografia de projeção óptica, óptica integrada, e armazenamento óptico de dados, por limitar as dimensões e a capacidade de integração destes dispositivos. Felizmente, a \"plasmônica\" surgiu como um novo campo de estudo, possibilitando a superação dessa limitação por meio da propagação da luz em modos de plasmon-poláritons de superfície - SPP (Surface Plasmon Polariton). De maneira simplificada, SPPs são campos eletromagnéticos confinados em regiões menores que o comprimento de onda da luz. A geração de SPP ocorre por meio da excitação coletiva de elétrons na interface entre dois meios, metal-dielétrico, que se acoplam com a onda eletromagnética incidente. Pesquisadores logo perceberam que guias de onda baseados em SPP poderiam transportar a mesma banda de informação que um dispositivo fotônico convencional e serem tão localizados quanto dispositivos eletrônicos (elétrons têm maior capacidade de confinamento que fótons). Dessa maneira, alterando a estrutura da superfície de um metal, as propriedades dos SPPs - em particular sua interação com a luz - podem ser manipuladas, oferecendo potencial para o desenvolvimento de novos tipos de dispositivos fotônicos. Com isso, nanoestruturas capazes de guiar, dividir ou mesmo sintonizar a luz tornaram-se realidade. No presente trabalho, o fenômeno de geração de SPPs é estudado teoricamente e aplicado na modelagem de diversas estruturas de interesse científico e tecnológico, tais como filtros de cavidade ressonante e ressoadores em anel. O objetivo principal é a obtenção de estruturas capazes de filtrar ou sintonizar comprimentos de onda, minimizando as perdas ao máximo. Com isso, espera-se estender e explorar ainda mais o leque de possíveis aplicações. / Photonic devices have continuously been in the focus of scientific research, particularly for optical communications and sensing applications. On the other hand, the dimensions of these devices are well known to be limited by the Abbe\'s diffraction limit. This limit has been the major bottleneck in developing new technologies in optical microscopy, lithography projection optics, integrated optics, and optical data storage, as it limits the size and ability to integrate these devices. Fortunately, the field of \"Plasmonics\" has emerged and devices whose dimensions overcome the difraction limit have now become reality. This is possible with the propagation of light in the form of Surface Plasmon Polariton - SPP that, in a simplified way, is an electromagnetic field confined in regions smaller than the wavelength of light. SPP occurs via collective excitation of electrons at the interface between two media, metal-dielectric, as a result of the coupling with an incident electromagnetic wave. Researchers soon realized that waveguides based on SPP could carry the same band of information as that of a conventional photonic device and yet be as localized as electronic devices (electrons have a greater capacity for confinement than photons). Thus, changing the structure of the surface of a metal, the properties of SPPs - in particular its interaction with light - can be manipulated, offering potential for the development of new types of photonic devices. Thus, nanostructures capable of transferring, guiding, splitting, or even tuning the light have now become reality. In this work, the phenomenon of generation of SPPs is theoretically investigated and applied to various structures of scientific and technological interest, such as filters and cavity resonators. The main objective is to obtain structures that are able to filter or tune wavelengths, minimizing losses as much as possible. As a result, we expect to extend and explore even further the range of possible applications.

Espectros de foto-emissão são calculados com um modelo simples para a adsorção química em superfícies metálicas. Neste modelo já discutido por outros autores, o metal é representado por uma banda de condução semipreenchida e o íon adsorvido por dois níveis: um nível profundo, inicialmente ocupado pelo fotoelétron e o segundo, um nível ressonante, um orbital do átomo adsorvido o qual, atraído pelo potencial do buraco profundo, é deslocado para abaixo da energia de Fermi. O cálculo, baseado nas técnicas de grupo de renormalização desenvolvidas por Wilson para resolver o problema Kondo, considera pela primeira vez a interação eletrostática entre o buraco profundo e os estados de condução. Os resultados mostram que esta interação reduz efetivamente o acoplamento entre o nível ressonante e a banda de condução, e, portanto, modifica qualitativamente os espectros de foto-emissão. / X-Ray Photoemission spectra (XPS) are calculated for a simple model for chemisorptions on metallic surfaces. In the spineless model, already discussed by other authors, the metal is represented by a half-filled conduction band and the adsorbed ion by two levels, one representative of a deep core state initially occupied by the photoelectron and the second, a resonant level, of an initially empty adsorbate orbital which, attracted by the core hole potential, is dragged below the Fermi energy. The calculation based on the renormalization group techniques devised by Wilson to analyze the Rondo problem, accounts for the first time for the electrostatic interaction between the core hole and the conduction states. The results show that this interaction effectively narrows the coupling between the resonant level and the conduction band and hence changes qualitatively the photoemission spectra.

Neste trabalho investigamos o tunelamento ressonante em estruturas de dupla barreira GaAs/(AlGa)As que foram fabricadas em mesas quadradas de tamanho lateral mesoscópico e macroscópico (&#8764 10&#956m &#215 10&#956m). Uma camada tipo &#948 com diferentes concentrações de Silício foi incorporada no centro do poço quântico. As características I(V) mostram algumas estruturas em posição de voltagem abaixo do pico de ressonância principal que são atribuídas a estados relacionados a impurezas. Tais estados localizados estão presentes no poço quântico com energias de ligação bem maiores do que um doador de Silício isolado. Estes estados de maior energia de ligação são atribuídos a pares de doadores distribuídos aleatoriamente. Em alguns dispositivos onde estados relacionados a impurezas podem ser identificados isoladamente na característica I(V), um efeito destacável pode ser observado. Um pica na característica I(V) aparece nas mais baixas temperaturas medidas (abaixo de 1K) quando o nível de Fermi no emissor se alinha com o estado localizado relacionado a impureza. Tal pico e atribuído a interação Coulombiana entre o elétron no sitio localizado e os elétrons no gás bidimensional (emissor). / We have investigated resonant tunneling in GaAs/(AlGa)As double barrier structures which have been fabricated into square mesoscopic and macroscopic size mesas (&#8764 10&#956m &#215 10&#956m) A &#948 layer with different concentrations of Silicon donors was incorporated at the centre of the quantum well. The I(V) characteristics show some features below the threshold for the main resonance that are due to impurity related state. Such localized states are found to be related to the presence of donor impurities in the vicinity of the quantum well with binding energies much higher than the single isolated hydrogen donor. These higher binding energy states are identified as being due to random pairs of shallow donors. In some devices where an isolated impurity related state can be identified in the 1(V characteristics a remarkable effect is observed. A peak appears at low temperatures (below 1K) in the 1(V) characteristics when the emitter Fermi level matches the localized state. Such feature is attributed to the Coulomb interaction between the electron on the localized site and the electrons in the Fermi sea of the 2DEG.

Neste trabalho foram estudados três complexos de transferência de carga formados por aminas aromáticas e SO2. As aminas escolhidas foram a N,N-dimetilanilina (DMA), N,N-dietilanilina (DEA) e N-metilanilina (NMA). A interação entre a espécie doadora (amina) e a espécie aceptora (SO2) está bem esclarecida na literatura e trata-se de um reação típica de ácido-base de Lewis, porém existem alguns aspectos inexplorados e sem registros na literatura. Um desses aspectos é o fato de que complexos formados entre as aminas aromáticas e o SO2 dão origem a soluções oleosas com coloração vermelha intensa. O máximo de absorção eletrônica (UV-VIS) desses compostos está na faixa de 350 nm, com uma cauda que se estende pela região do visível, responsável pela cor. Um fato curioso é que a cor desses complexos se altera com a variação da temperatura de forma reversível. Em baixas temperaturas o complexo torna-se amarelo pálido e em altas temperaturas, vermelho escuro muito intenso. Um dos principais objetivos deste trabalho foi reinvestigar a interação de transferência de carga entre aminas aromáticas e SO2 na tentativa de responder tal questão. Para tal, foram utilizadas técnicas espectroscópicas (Raman e Infravermelho), sobretudo a espectroscopia Raman ressonante, com o auxílio de cálculos teóricos baseados na teoria do funcional da densidade (DFT). Os espectros Raman ressonante mostraram a intensificação seletiva de uma banda em cerca de 1140 cm-1 tanto com a variação da radiação quanto com a variação de temperatura. O fato dessa banda ter sido intensificada preferencialmente em radiações de excitação na região do visível e em altas temperaturas, permitiu que fosse proposta a presença de um outro cromóforo em solução. Portanto, além do complexo já bem caracterizado com estequiometria 1:1, propôs-se a presença de um complexo com estequiometria 2:1, ou seja, duas aminas conectadas por uma molécula de SO2, formando um complexo de transferência de carga com maior deslocalização eletrônica. A comparação entre as diferentes aminas mostrou que a formação dessas espécies associadas depende de um delicado balanço entre basicidade, impedimento estérico e possibilidade de interações específicas como ligações de hidrogênio. / In this work three charge-transfer complexes formed by aromatic amines and SO2 were studied. The chosen amines were N,N-dimethylaniline (DMA), N,N-diethylaniline (DEA) e N-methylaniline (NMA). The interaction between the donor (amine) and acceptor (SO2) is well established in the literature and is classified like a typical Lewis acid-base reaction, however there are some unexplored aspects that are lacking in the literature. One of such aspects is the fact that the complexes formed between the aromatic amines and SO2 gives origin of an oily intense red color solution. The maximum of electronic absorption (UV-VIS) of these complexes is near to 350 nm, with a tail that extends along the visible region, which is responsible for the color. A curious fact is that the complex color changes with the temperature variation in a reversible manner. At low temperatures, the color complex becomes pale yellow and at high temperatures, it turns a very intense dark red solution. One of the main objectives of this work was to reinvestigate the charge-transfer interaction between aromatic amines and SO2 trying to answer this question. For this, it was utilized spectroscopic techniques (Raman and Infrared), especially resonance Raman spectroscopy, with the support of theoretical calculations based on the Density Functional Theory (DFT). The resonance Raman spectra showed the selective enhancement of a band nearly 1140 cm-1 with both, the changing of the exciting radiation and the temperature variation. The fact of this band was preferentially enhanced with visible exciting radiations and at higher temperatures, allowed the proposition of the presence of another chromophore in solution. Therefore, besides the already well characterized complex with 1:1 stoichiometry, it was proposed the presence of a complex possessing a 2:1 stoichiometry, i.e. with two amines connected by a SO2 molecule, forming a charge transfer complex with higher electronic delocalization. The comparison among the different amines showed that the formation of such associated species depends on a delicate balance between basicity, sterical hindrance and the possibility of specific interactions such as hydrogen bonding

Neste trabalho determinamos a estrutura dos níveis dos estados quase-ligados e virtuais em sistemas de poços quânticos acoplados de AlGaAs-GaAs na presença de um campo elétrico externo (Voltagem) perpendicular às camadas semicondutoras. As heteroestruturas de AlGaAs-GaAs são modeladas por um conjunto de poços quânticos de potencial unidimensionais. Utilizamos a aproximação de função envelope que reduz o problema à solução usual da Equação de Schroedinger de massa efetiva. Os níveis eletrônicos são então determinados utilizando a solução exata da Eq. de Schroedinger em termos das funções de Airy nos poços e barreiras e um formalismo de Matriz de Iteração com Análise de \"Phase-shift\". Nossos resultados estão em boa concordância com resultados experimentais de transições ópticas. Motivados pelas propriedades singulares dos sistemas de dupla barreira, investigamos o tunelamento ressonante de elétrons através de multi-barreiras e a formação de regiões de resistência negativa na curva característica de corrente X voltagem. Para os processos de tunelamento em multi-barreiras determinamos o Coeficiente de Transmissão, como função da energia do elétron incidente, usando o formalismo de Matriz de Iteração. Este método pode ser bastante útil na interpretação de resultados experimentais nestes dispositivos. Calculamos também a densidade de corrente de tunelamento versus a voltagem aplicada no caso de dupla barreira de modo a interpretar recentes resultados experimentais. / In this work the quasi-bound and virtual levels of both electrons and holes are determined in the case of coupled AlxGa1-xAs-GaAs quantum wells in the presence of an external electric (Voltage) perpendicular to the layers. The heterostructures field of AlxGa1-xAs-GaAs are mimicked by a set of unidimensional quantum well potentials. We employ the envelope function approximation and solve the usual effective mass Schrödinger Equation. The electronic levels are then determined by using the exact solution of Schrödinger Eq. in terms of Airy functions into the wells and barriers and an Iteraction Matrix formalism with the Phase-shift method. Our results are in a good agreement with the experimental results of optical measurements. Motivated by the unusual properties of double-barriers devices we investigated the resonant tunneling of electrons through multi-barriers. The transmission Coefficient as a function of energy of the incident electron is determined by using an Interaction Matrix formalism. This method can be very useful in the interpretation of experimental results in semiconductor devices. We also calculate the tunneling current density as a function of applied voltage in the case of a double-barrier in order to interpret recent experimental results.

Nesta dissertação estudamos sistemas de spins em redes de baixa dimensionalidade e em temperatura nula, analisando suas transições de fases quânticas. Mais precisamente, estu- damos as propriedades do estado fundamental e as possíveis transições de fase do modelo de Heisenberg quântico antiferromagnético de spin-1/2, com interações entre os primeiros e segundos vizinhos, em diversas redes, e em particular na rede triangular, que é o foco de nosso estudo. Para a obtenção do estado fundamental aproximado, usamos um método variacional em que a rede é particionada num conjunto de plaquetas de sítios. O estado fundamental é escrito como um produto tensorial dos estados das plaquetas. Para a rede triangular, escolhemos um triângulo como uma plaqueta. Quatro fases foram encontra- das: a fase antiferromagnética de Néel, a colinear, a fase de Néel modificada e aquela que denominamos de ligação covalente ressonante. Obtivemos as energias e as magnetizações de subrede em função da razão entre as interações de primeiros e segundos vizinhos. En- tre as fases de Néel e a colinear, podemos observar a fase de ligação covalente ressonante caracterizada como um singleto quanto ao spin de cada plaqueta. / In this thesis we study spin systems in low-dimensional lattices at zero temperature, analyzing their quantum phase transitions. More precisely, we study the properties of the ground state and the possible phase transitions in the antiferromagnetic spin-1/2 quan- tum Heisenberg model with interaction between the first and second neighbors, in several lattices, and in particular in the triangular lattice, which is the focus of our study. To obtain the approximate ground state, we use a variational method in which the lattice is partitioned into a set of plates of sites. The ground state is written as a tensor product of the states of plates. For the triangular lattice, we choose a triangle as a plate. Four phases were found: the antiferromagnetic Néel phase, the collinear, the modified Néel phase and that we call resonating valence bond. We obtained the energy and the magnetization as a function of the ratio of the interactions between the first and second neighbor sites. Between the Néel and collinear phases, we can observe the spin resonating valence bond phase, characterized as a singlet with respect to the spin of each plate.