Le tungstène (W) fait partie des « ressources minérales critiques » définies par la Commission Européenne en terme d’approvisionnement pour de nombreuses applications technologiques. Le Massif Central Français (MCF), localisé dans la partie interne de la Chaîne Varisque Européenne, possède un potentiel économique significatif en W (>45 kt WO3) essentiellement sous forme de minéralisations disséminées dans des granites spécialisés ou associées à des systèmes filoniens hydrothermaux péri-granitiques à quartz-wolframite±cassiterite. Le but de cette thèse est (i) de caractériser les sources des fluides et des métaux impliquées dans la formation des minéralisations à W et (ii) de dater ces événements métallogéniques afin de les relier avec l’évolution orogénique de la Chaîne Varisque et notamment avec les événements métamorphiques et magmatiques fini-carbonifères. Ce travail est basé sur l’étude de plusieurs gisements hydrothermaux à W±Sn dans le MCF dans une approche multidisciplinaire combinant pétrographie et minéralogie détaillée, géochimie minérale et isotopique, géochimie en roche totale des granites et roches métamorphiques, géochronologie et étude des inclusions fluides. Les datations U-Pb des wolframites montrent que les minéralisations à W résultent d’événements hydrothermaux distincts sur une période d’au moins 40 Ma, correspondant à trois épisodes géodynamiques majeurs affectant la Chaine Varisque : (i) des minéralisations viséo-namuriennes (333-327 Ma) contemporaines de la compression syn-orogénique et de la mise en place des complexes leucogranitiques peralumineux à 335-325 Ma; (ii) des minéralisations namuro-westphaliennes (315-310 Ma) associées au jeu complexe de conditions compressives et extensives dans les zones internes de la Chaîne Varisque qui caractérise la fin du Carbonifère; (iii) des minéralisations stéphano-permiennes (298-274 Ma) mises en place en contexte post-collisionnel. L’analyse in situ des éléments mineurs et traces dans la wolframite a révélé l’existence de différents types de signatures géochimiques régionales, qui montrent de nombreuses similarités avec celles de granites évolués riches en métaux rares. L’étude détaillée du gisement de Puy-les-Vignes, exemple exceptionnel de minéralisation hydrothermale à W associée à un pipe bréchique, a permis de démontrer la superposition d’un stade à Nb-Ta sur la paragenèse primaire à W, interprété comme la contribution d’un fluide magmatique issu d’une coupole granitique à métaux rares. Ce résultat apparait similaire avec ceux déjà obtenus dans le cas du gisement de W d’Echassières, où le stockwerk à quartz-wolframite de La Bosse est recoupé par le granite à métaux rares de Beauvoir. De même, des aplites et pegmatites à métaux rares impactant les minéralisations à W±Sn ont été mises en évidence à Puy-les-Vignes et à St-Mélany. L’analyse par LA-ICPMS des inclusions fluides du granite de Beauvoir et du stockwerk de la Bosse a permis de caractériser la composition chimique des fluides primaires exsolvés lors de la transition magmatique-hydrothermale et de montrer leurs concentrations très élevées (102-103 ppm) en métaux rares (Sn, W, Nb) et la plus grande mobilité hydrothermale du Nb par rapport à celle du Ta. L’analyse minéralogique et géochimique de minéraux marqueurs des circulations fluides, tels que la tourmaline et les oxydes de titane, apporte de nouvelles évidences sur l’importance du rôle joué par les fluides métamorphiques régionaux précoces pour la mise en place des minéralisations à W-Sn. Enfin, cette thèse apporte des mises au point de développement méthodologique pour l’analyse multi-élémentaire des inclusions fluides et de la wolframite par LA-ICPMS. / Tungsten (W) is part of the “critical mineral resources” as defined by the European Commission in terms of supply for several technological applications. The French Massif Central (FMC), located in the internal part of the European Variscan belt, is the host for a significant economic potential in W (>45 kt WO3), mainly as disseminated mineralization in specialized granites or associated with peri-granitic quartz-wolframite±cassiterite hydrothermal vein systems. The aim of this thesis is (i) to characterize the fluids and metals sources involved in the genesis of W mineralization and (ii) to date these metallogenic events in the framework of the orogenic evolution of the Variscan belt, especially in link with the late-Carboniferous metamorphic and magmatic events. This work is based on the study of several W±Sn hydrothermal deposits in the FMC using a multidisciplinary approach combining petrography and detailed mineralogy, mineral and isotope geochemistry, whole-rock geochemistry of granites and metamorphic rocks, geochronology and fluid inclusions study. U-Pb dating of wolframite show that the W mineralization formed during several distinct hydrothermal events in a period of at least 40 Ma, corresponding to three major geodynamic episodes affecting the Variscan belt: (i) Visean-Namurian (333-327 Ma) mineralization coeval with the syn-orogenic compression and the emplacement of peraluminous leucogranitic complexes at 335-325 Ma; (ii) Namurian-Westphalian (315-310 Ma) mineralization associated with a complicated setting characterized by coeval compressive and extensive conditions in the internal zones of the Variscan belt, typical of the late-Carboniferous; (iii) Stephanian-Permian (298-274 Ma) mineralization emplaced in post-collisional context. In situ analysis of minor and trace elements in wolframite showed the existence of different types of regional geochemical signatures, which share several similarities with those from rare-metal-rich evolved granites. The detailed study of the Puy-les-Vignes deposit, an exceptional case of hydrothermal W mineralization associated with a breccia pipe, allowed to demonstrate the superposition of a Nb-Ta stage on the primary W paragenesis, which is interpreted as the contribution of a magmatic fluid derived from a rare-metal granitic cupola. This result appears similar with those already obtained in the Echassières W deposit, where the La Bosse quartz-wolframite stockwork is cut by the Beauvoir rare-metal granite. Similarly, rare-metal aplites and pegmatites overprinting W±Sn mineralization have been shown in the Puy-les-Vignes and St-Mélany deposit. LA-ICPMS analysis of fluid inclusions from the Beauvoir granite and the La Bosse stockwork allowed to characterize the chemical composition of the primary fluids exsolved during the magmatic-hydrothermal transition and to show their very high concentrations (102-103 ppm) in rare-metals (Sn, W, Nb), and the higher hydrothermal mobility of Nb compared to Ta. Mineralogical and geochemical analyses of minerals markers of fluid circulations, such as tourmaline and titanium oxides, bring new evidences of the important role played by the early regional metamorphic fluids in the emplacement of W-Sn mineralization. Finally, this thesis gives new methodological developments for the multi-element analysis of fluid inclusions and wolframite by LA-ICPMS.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:52:11Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:57:49Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:33:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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Submitted by Daniel Araujo Gonçalves null (daniel.araujogoncalves@gmail.com) on 2016-08-01T13:43:54Z No. of bitstreams: 1 Goncalves_Tese_versão_final.pdf: 3648542 bytes, checksum: 7acd793a874f48c8a008a28e1e550948 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-02T19:00:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 goncalves_da_dr_ilha.pdf: 3648542 bytes, checksum: 7acd793a874f48c8a008a28e1e550948 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-02T19:00:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 goncalves_da_dr_ilha.pdf: 3648542 bytes, checksum: 7acd793a874f48c8a008a28e1e550948 (MD5) Previous issue date: 2016-07-08 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Neste trabalho foram desenvolvidos quatro métodos analíticos visando a determinação de elementos químicos em diversas amostras. O primeiro estudo consistiu na determinação de Cr e Mn em placentônios provenientes de bovinos por espectrometria de emissão atômica em filamento de tungstênio (WC AES). O tempo de integração de sinal para 30 ms, proporcionou LOD 45 vezes menor para Mn e 150 vezes menor para Cr com relação a 500 ms. Testes de adição e recuperação apresentaram desvio padrão (SD) de ± 0,02 mg L-1 e recuperações de 91 a 102%. No segundo foram realizadas quantificações de Cr em cápsulas medicinais produzidas na China, a WC AES. A faixa linear de trabalho para determinação de Cr por WC AES foi de 10-100 μg L-1. Os limites de detecção foram de 3 μg L-1, o que possibilitou determinações em um nível 28 vezes menor que o valor máximo de Cr recomendado em medicamentos pela Farmacopeia Americana (USP). A precisão (% RSD) foi calculada na faixa de 5,2 – 7,4% e não foram significativamente diferentes através da aplicação de um teste ANOVA fator único a nível de confiança de 95% (p > 0,05) quando comparados com a técnica de Espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES). No terceiro estudo, um Espectrometro de Emissão Óptica com plasma induzido por micro-ondas – MIP OES (MP-AES, Agilent 4200), foi usado em combinação com o método de análise por diluição de padrão (SDA) para determinar Al, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn em amostras de café, chá verde, energético, cerveja, whiskey e cachaça. Não foi necessária preparação da amostra, a não ser uma simples diluição em HNO3 1% v v-1. A eficiência do SDA foi avaliada por experimentos de adição e recuperação e os resultados foram comparados com os métodos tradicionais de calibração externa (EC), o padrão interno (IS) e adição de padrão (AS). As recuperações médias por SDA para vários elementos avaliadas neste trabalho foram entre 90 e 99%. Para o método tradicional de adições padrão, por exemplo, as recuperações médias entre 101 e 122% foram obtidos para os mesmos analitos e amostras. No quarto estudo um MIP OES (MP-AES, Agilent 4200) foi utilizado para a determinação de Cd, Cr, Cu, Ni e Pb na matriz de óleo fusel onde emprega-se a calibração externa preparada em solução de 1% HNO3 e 1-propanol. Soluções contendo 5 e 50% da matriz v v-1 foram diluidas em 1-propanol e solução de óleo fúsel puro foram analisados. Não foram observados efeitos de matriz quando empregou-se a calibração com soluções de 1-propanol mesmo para determinações na amostra não diluída, com recuperações entre 90-109%. Os LODs para Cd, Cr, Cu, Ni e Pb em 1-propanol foram de 0,03; 0,009; 0,01; 0,007 e 0,04 mg L-1, respectivamente. O procedimento descrito para o MIP OES é uma abordagem simples, exata e precisa para rastrear análise de elementos de óleo fúsel. / In this work were developed four analytical methods for the determination of chemical elements in several samples. The first study consisted in determination of Cr and Mn in placenton from bovine animals by Atomic emission spectrometry in tungsten filament (WC AES). Signal integration time for 30 ms, provided LOD 45 times lower for Mn and 150 times lower for Cr with respect to 500 ms. Addition and recovery tests presented standard deviation (SD) of ± 0,02 mg L-1 and recoveries of 91 to 102%. In the second were carried out baseline measurements of Cr in medicinal capsule produced in China by WC AES. The linear range for determination of Cr by WC AES was 10 - 100 μg L-1 . The limits of detection were 3 μg L-1 , which allowed determinations in a level 28 times smaller than the maximum value of Cr recommended medicines for the U.S. Pharmacopeial Convention (USP). The precision (% RSD) was estimated in the range of 5,2 – 7,4% and were not significantly different by applying a test ANOVA single factor at the level of confidence 95% (p > 0,05) when compared with Optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES). In the third study, a Spectrometer of Optical Emission plasma induced by microwave – MIP OES (MP-AES, Agilent 4200), was used in combination with the method of analysis for standard dilution (SDA) to determine Al, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn in samples of coffee, green tea, energetic, beer, whiskey and cachaça brazilian. It didn't require sample preparation except a simple dilution in HNO3 1% v v-1 . The efficiency of the SDA was evaluated by experiments of addition and recovery, and the results were compared with the traditional methods of external calibration (EC), the internal standard (IS) and addition of default (AS). Average recoveries for SDA to various elements evaluated in this study were between 90 and 99%. For the traditional method of standard additions, for example, the average recoveries between 101 and 122% were obtained for the same analytes and samples. In the fourth study a MIP OES (MP-AES, Agilent 4200), was used for the determination of Cd, Cr, Cu, Ni e Pb in the array of fusel oil where is used the external calibration solution prepared 1% HNO3 and1-propanol. Solutions containing 5 and 50% of the matrix v v-1 were dissolved in 1-propanol and fusel oil pure solution were analyzed. Matrix effects were not observed when it was calibration with 1-propanol solutions even for undiluted sample determinations, with recoveries between 90 - 109%. The LODs for Cd, Cr, Cu, Ni and Pb in 1-propanol were of 0,03; 0,009; 0,01; 0,007 and 0,04 mg L-1 , respectively. The procedure described for MIP OES is a simple, accurate and precise approach to trace elements analysis of fusel oil. / CAPES PDSE: 99999.002566/ 2014-01

Orientador: Mirian Cristina dos Santos / Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidos quatro métodos analíticos visando a determinação de elementos químicos em diversas amostras. O primeiro estudo consistiu na determinação de Cr e Mn em placentônios provenientes de bovinos por espectrometria de emissão atômica em filamento de tungstênio (WC AES). O tempo de integração de sinal para 30 ms, proporcionou LOD 45 vezes menor para Mn e 150 vezes menor para Cr com relação a 500 ms. Testes de adição e recuperação apresentaram desvio padrão (SD) de ± 0,02 mg L-1 e recuperações de 91 a 102%. No segundo foram realizadas quantificações de Cr em cápsulas medicinais produzidas na China, a WC AES. A faixa linear de trabalho para determinação de Cr por WC AES foi de 10-100 μg L-1. Os limites de detecção foram de 3 μg L-1, o que possibilitou determinações em um nível 28 vezes menor que o valor máximo de Cr recomendado em medicamentos pela Farmacopeia Americana (USP). A precisão (% RSD) foi calculada na faixa de 5,2 – 7,4% e não foram significativamente diferentes através da aplicação de um teste ANOVA fator único a nível de confiança de 95% (p > 0,05) quando comparados com a técnica de Espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP OES). No terceiro estudo, um Espectrometro de Emissão Óptica com plasma induzido por micro-ondas – MIP OES (MP-AES, Agilent 4200), foi usado em combinação com o método de análise por diluição de padrão (SDA) para determinar Al, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn em amostras de café, chá verde, ene... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: In this work were developed four analytical methods for the determination of chemical elements in several samples. The first study consisted in determination of Cr and Mn in placenton from bovine animals by Atomic emission spectrometry in tungsten filament (WC AES). Signal integration time for 30 ms, provided LOD 45 times lower for Mn and 150 times lower for Cr with respect to 500 ms. Addition and recovery tests presented standard deviation (SD) of ± 0,02 mg L-1 and recoveries of 91 to 102%. In the second were carried out baseline measurements of Cr in medicinal capsule produced in China by WC AES. The linear range for determination of Cr by WC AES was 10 - 100 μg L-1 . The limits of detection were 3 μg L-1 , which allowed determinations in a level 28 times smaller than the maximum value of Cr recommended medicines for the U.S. Pharmacopeial Convention (USP). The precision (% RSD) was estimated in the range of 5,2 – 7,4% and were not significantly different by applying a test ANOVA single factor at the level of confidence 95% (p > 0,05) when compared with Optical emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP OES). In the third study, a Spectrometer of Optical Emission plasma induced by microwave – MIP OES (MP-AES, Agilent 4200), was used in combination with the method of analysis for standard dilution (SDA) to determine Al, Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Ni e Zn in samples of coffee, green tea, energetic, beer, whiskey and cachaça brazilian. It didn't require sample prepara... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Capes; CNPq / Este trabalho tem como objetivo principal o estudo da resistência ao desgaste de dois diferentes revestimentos de carboneto de tungstênio com matriz de cobalto (WC-Co), depositados por diferentes processos de deposição HVOF. O desgaste está presente em diversas aplicações industriais, sendo que este pode acontecer de diversas maneiras e em diversos ambientes, como a abrasão (contato de partículas), erosão (impacto de partículas) e cavitação (implosão de bolhas). Um dos métodos mais utilizados no reparo é a aspersão térmica, com a deposição de revestimentos que promovem melhorias nas propriedades superficiais de equipamentos. Dentre estes processos, a deposição HVOF (high velocity oxy-fuel) é muito utilizada pela praticidade e qualidade dos resultados, com uma boa adesão entre as lamelas, resultando em revestimentos resistentes ao desgaste. Este processo é muito utilizado para a deposição de revestimentos de WC-Co pois estes apresentam um comportamento interessante quando se trata de desgaste, por combinarem propriedades como elevada dureza e alta tenacidade à fratura. Para avaliar o comportamento destes revestimentos em diferentes situações de desgaste, foram realizados ensaios de cavitação, abrasão e erosão, segundo a norma ASTM, em revestimentos de WC-12Co e WC-17Co, a fim de verificar a influência do teor do cobalto nas características microestruturais, propriedades mecânicas e resistência ao desgaste. Estes revestimentos foram depositados por dois processos de deposição HVOF diferentes; variando o combustível utilizado entre líquido e gasoso. O monitoramento in situ das tensões presentes na amostra foi utilizado durante a deposição, para estudo de sua influência nas propriedades mecânicas e consequente resistência ao desgaste. As superfícies desgastadas foram analisadas por meio de perfilometria ótica e microscopia eletrônica de varredura, para constatação do desgaste presente em cada situação. Constatou-se que, de maneira geral, que o processo de deposição influenciou a formação das tensões residuais presentes nas amostras e as suas características microestruturais, com maiores velocidades para combustível líquido, e maiores temperaturas para o combustível gasoso. Os maiores valores de dureza e tenacidade à fratura foram observados para a deposição com combustível líquido. Estes diferentes aspectos afetaram diretamente a resistência nos diferentes tipos de desgaste, sendo que o revestimento de WC-17Co depositado com combustível líquido foi o mais resistente ao desgaste abrasivo e por cavitação, devido a presença de tensões residuais mais compressivas. Já para o desgaste erosivo, o revestimento de WC-12Co depositado por combustível líquido apresentou maior resistência, devido a maior quantidade de carbonetos e menor teor de cobalto. / This work has as main objective the study of the wear resistance of two different tungsten carbide coatings with cobalt matrix (WC-Co) deposited by different HVOF deposition processes. Wear is present in several industrial applications, occurring in many ways and in a variety of environments, such as abrasion (particle contact), erosion (particle impact) and cavitation (bubble implosion). One of the most used methods in the repair is thermal spraying, with the deposition of coatings that promote improvements in the superficial properties of equipments. Among these processes, HVOF (high velocity oxy-fuel) deposition is widely used because its practicality and quality of the results, with a good adhesion between the lamellae, resulting in wear resistant coatings. This process is widely used for the deposition of WC-Co coatings since these have an interesting behavior when it comes to wear, combining properties such as high hardness and high fracture toughness. To evaluate the behavior of these coatings in different wear situations, cavitation, abrasion and erosion tests were performed according to ASTM standard on WC-12Co and WC-17Co coatings, in order to verify the influence of the binder content on the microstructural characteristics, mechanical properties and wear resistance. These coatings were deposited by two different HVOF deposition processes; varying the fuel used between liquid and gaseous. The in situ monitoring of the tensions present in the sample was used during the deposition, to study its influence on the mechanical properties and consequent resistance to wear. The worn surfaces were analyzed by optical profilometry and scanning electron microscopy, to verify the wear present in each situation. It was found that, in general, the deposition process influenced the formation of the residual stresses present in the samples and their microstructural characteristics, with higher velocities for liquid fuel, and higher temperatures for the gaseous fuel. The highest values of hardness and fracture toughness were observed for liquid fuel deposition. These different aspects affected directly the resistance to different types of wear, and the WC-17Co coating deposited with liquid fuel was the most resistant to abrasive and cavitation wear due to the presence of more compressive residual stresses. For erosive wear, the WC-12Co coating deposited by liquid fuel presented higher resistance, due to the higher amount of carbides and lower binder content.

Um método de baixo custo é proposto para determinação direta de chumbo em açúcar por espectrometria de absorção atômica com forno de grafite e correção de fundo com fonte de deutério, empregando modificação química permanente com 250µg W + 200µg Rh e co-injeção de 5µg Rh. Os experimentos foram realizados com plataforma integrada ou ao no tubo de grafite com aquecimento longitudinal. Para avaliação da modificação química permanente, foram feitos experimentos na ausência de modificação e na presença de modificação química convencional com Pd+Mg. No decorrer do trabalho observou-se ser imprescindível a co-injeção de Rh para a estabilização térmica de chumbo na presença de açúcar. A amostra (8 g) é dissolvida em 100 ml de solução aquosa 0,2% v/v HNO3, e uma alíquota de 10 l é injetada com 5µl de solução de Rh na plataforma do tubo de grafite modelo Universal da Varian tratada com W e Rh. A massa característica (mo) e o limite de detecção do método foram 11 pg Pb e 5 ng g-1 respectivamente, e a vida útil do tubo de grafite foi de 860 queimas. O método apresentou boa reprodutibilidade com coeficiente de variação inferior a 2,5 % (n=3). As características analíticas foram comparadas com os métodos recomendados na literatura. A exatidão do método proposto para determinação direta de chumbo em açúcar foi avaliada pela comparação com método convencional utilizando Pd+Mg e nenhuma diferença estatística foi observada aplicando-se o teste t de Student ao nível de 95% de probabilidade, em amostras que receberam adição de chumbo / A simple method for the direct determination of lead in sugar by graphite furnace atomic absorption spectrometry (GFAAS) with platform treated with 250µg W + 200µg Rh and deuterium background correction is proposed. Samples (8 g) were dissolved in 100 ml of an aqueous solution containing 0,2% v/v HNO3 and 10µl aliquots were co-injected with 5µg Rh into the integrated platform modified with W-Rh of the Universal Varian longitudinal heated graphite atomizer. The characteristic mass (mo) and the method detection limit were 11 pg Pb and 5,0 ng g-1 Pb, respectively, and the tube life time was 860 firings. The relative standard deviation of measurements (n=3) was lower than 2,5 %. For the evaluation of the permanent chemical modifier, parallel experiments were carried in the presence of diluted nitric acid and with the conventional Pd+Mg chemical modifier. Experiments were made either with manual inserted graphite plataforms or integrated plataforms into longitudinal graphite tubes. Comparison of the proposed method with a method based on Pd+Mg chemical modifier showed no statistical differences by applying a t-test at 95% confidence level, for sugar sample solution spiked with lead

The scheelite type tungstates MWO4 have been studied for a long time due to their optical properties. The main property is the luminescence, both intrinsic and extrinsic (when doped with trivalent lanthanide ions, Ln3+). Another group of scheelite- typed are the double tungstates, ALn(WO4)2. The main feature of these tungstates is a structural disorder involving a random distribution of the ions A (alkali metals) and Ln in the crystal lattice that may influence the luminescence of the material. In literature there are several models to explain both intrinsic and extrinsic luminescence, as recombination of self-trapped excitons, MO and/or WO3 vacancies, stoichiometry deviation, other phases, oxygen at interstitial site, oxygen vacancies and M ion vacancies. As the main technology applications associated with these tungstates are such optics fiber, solid state lasers, scintillators in detectors and recently as white LEDs, it is necessary to better understand and possibly solve or dominate the many physical problems that surround them. Then, using computer simulation based on a model in which the ions are treated as charged spheres interacting through interaction potentials which aim to minimize the lattice energy, tungstates have their perfect and defective crystal lattices simulated to try to elucidate the defect mechanism that dominates and/or contributes for luminescence and its consequences. Using static computer simulation we have as main results: a) 21 different tungstates were modeled using a single set of potential parameters taking into account the covalency of the (WO4)2- group. This covalent interaction affects the behavior of defects, where (WO4)2- groups can be directly connected by an oxygen ion at an interstitial site; b) the charge compensation for extrinsic defects is via interstitial oxygen. When codoped, the codopant ionic radius directly influences the solution energy; c) the simulated energy levels for SrWO4:Eu3+ were compared with recent experimental studies and are in agreement, pointing two different symmetries to the Eu site and d) simulation of holes and electrons in these tungstates reveals that n-type conductivity is expected. / Os tungstatos tipo scheelita MWO4 vêm sendo estudados há bastante tempo devido às suas propriedades ópticas. A principal é a luminescência, tanto intrínseca quanto extrínseca (quando dopados com íons lantanídeos trivalentes, Ln3+). Outro grupo de tungstatos tipo scheelita são os duplos, ALn(WO4)2. A principal característica deste tungstatos é uma desordem estrutural, envolvendo uma distribuição aleatória dos íons A (metais alcalinos) e Ln na rede que pode influenciar a luminescência deste material. Na literatura há diversos modelos para explicar tanto a luminescência intrínseca quanto a extrínseca, como recombinação de éxcitons auto-armadilhados, vacâncias de MO e/ou WO3, desvio de estequiometria, outras fases, oxigênio em um sítio intersticial e vacâncias de oxigênio e vacâncias do íon M. Como as principais aplicações tecnológicas associadas a estes tungstatos, são como fibras ópticas, lasers do estado sólido, cintiladores em detectores e recentemente como LEDs brancos, faz-se necessário entender melhor e se possível solucionar ou dominar os diversos problemas físicos que os cercam. Então, usando simulação computacional baseada em um modelo em que os íons são considerados como esferas carregadas interagindo entre si através de potenciais de interação que visam minimizar a energia da rede, os tungstatos têm suas redes cristalinas perfeitas e defeituosas simuladas para procurar elucidar o mecanismo de defeito que domina(m) e/ou contribui(em) para a luminescência e quais suas consequências. Usando a simulação computacional estática temos como principais resultados: a) 21 tungstatos diferentes foram modelados usando um único conjunto de parâmetros dos potenciais levando em conta a covalência do grupo (WO4)2-. Esta interação covalente afeta o comportamento dos defeitos, onde grupos de (WO4)2- podem ser diretamente ligados por um íon de oxigênio em um sítio intersticial; b) a compensação de cargas para defeitos extrínsecos é via oxigênio intersticial. Quando codopados, o raio iônico do codopante influencia diretamente na energia de solução; c) os níveis de energia simulados para o SrWO4:Eu3+ e comparados com trabalhos experimentais recentes estão em acordo, apontando duas simetrias diferentes para o sítio de Eu e d) a simulação de buracos e elétrons nestes tungstatos revela que condutividade tipo n é esperada.

Orientador: Luiz Carlos Barbosa / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T01:53:17Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FernandezChillcce_Enver_D.pdf: 7309346 bytes, checksum: be836197654a767d0622dc9b2349506e (MD5) Previous issue date: 2005 / Resumo: Sistemas de transmissão de informação de grande capacidade, isto é, em termos de velocidade e transmissão de informação por longas distâncias, na área das comunicações ópticas demanda a fabricação de amplificadores de grande largura de banda. Logo, há necessidade de fabricar dispositivos com estas características. Dispositivos amplificadores baseados em vidros teluritos se enquadram dentro deste grupo de amplificadores de grande largura de banda e estes poderiam resolver este tipo de demanda. Nas últimas décadas muitas pesquisas voltaram-se ao desenvolvimento de amplificadores baseados em vidros teluritos e a caracterização deste tipo de materiais é importante hoje em dia. Neste trabalho apresenta-se primeiramente a caracterização estrutural, térmica, mecânica e óptica dos vidros teluritos devido à influência de composição dos constituintes TeO2, Na2O, WO3, Nb2O5. Logo a partir de vidros com composições adequadas, conseguiu-se fabricar tubos e barras com a finalidade de construir as pré-formas das fibras dos vidros teluritos. Apresentam-se métodos inéditos de sucção e centrifugação para a fabricação de barras e tubos de vidros teluritos. São demonstrados pela primeira vez os processos de fabricação das fibras ópticas convencionais (casca-núcleo) e fotônicas (micro-estruturas) dopadas com íons de Er 3+ e co-dopadas com íons de Tm3+ . Reportamos medidas de largura de banda de emissão, obtidas a partir dos espectros de emissão espontânea amplificada (ASE). Conseguimos mostrar uma largura de banda de emissão de 187nm usando uma fibra óptica dopada com 7500ppm de Er2O3 e co-dopada com 5000ppm de Tm2O3, a qual representa um dos maiores valores já reportadas até o momento. Foram realizadas medidas experimentais de tempo de vida do nível 4I13/2 dos íons de Er3+, usando lasers de bombeio de 790 (400mW) e 980nm (120mW), para fibras dopadas com íons de Er3+ e co-dopadas com diversas concentrações dos íons de Tm3+. Medidas da eficiência quântica de probabilidade de transição radiativa são demonstradas a partir de medidas do tempo de vida experimental e tempo de vida calculado, este último usando a teoria de Judd-Ofelt. O estudo do processo de transferência de energia (TE1) entre os níveis de 4I13/2 e 3F4 é realizado com a finalidade de analisar a eficiência quântica de amplificação em 1550nm / Abstract: In optical communications, high capacity information transmission systems demand broadband optical amplifiers. Therefore, it has become increasingly necessary to manufacture devices with such characteristics. Optical amplifier devices based on Tellurite glasses are ideal for manufacturing broadband optical amplifiers. In the last few decades, most researchers have focused on developing amplifiers based on Telluirte glass. As a consequence, Tellurite glass characterization is essential nowadays. In this work, we will report the structural, thermal, mechanical and optical characterization of tellurite glass as a function of TeO2, Na2O, WO3, Nb2O5 composition. From an optimum composition Tellurite glass, it was possible to fabricate tubes and rods for optical fiber pre-forms. Moreover, the novel methods of suction and centrifugation used to fabricate Tellurite glass tubes and rods are shown. For the first time we are reporting the fabrication of conventional core-clad and photonic Tellurite optical fibers with an Er3+-Tm3+ co-doped core. Also, we will report bandwidth measurements from amplified spontaneous emission (ASE) spectra. We have shown a 187nm (the highest broadband value reported) using a 7500ppm Er2O3- 5000ppm Tm2O3 co-doped tellurite optical fiber. In addition, measurements of 4I13/2 level lifetimes for Er3+ - doped tellurite optical fibers and Er3+ -Tm3+ co-doped tellurite optical fibers were taken using 790nm (420mW) and 980nm (120mW) pump lasers. We report the quantum efficiency measurements of radiative transition probability obtained from calculated and measured lifetimes. The calculated lifetime was obtained using the Judd-Ofelt teory. Finally, the study of energy transfer (ET) processes between 4I13/2 and 3F4 levels was carried out in order to observe the amplification quantum efficiency around 1550nm band / Doutorado / Física da Matéria Condensada / Doutor em Ciências