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Depth images\' processing to improve the performance of sows through early detection of lameness and changes in body condition score / Processamento de imagens em profundidade para melhora do desempenho de matrizes suínas por meio da detecção precoce de claudicação e de alterações no escore de condição corporalCondotta, Isabella Cardoso Ferreira da Silva 07 June 2019 (has links)
The observation, control and the maintenance of the physical condition of sows in acceptable levels are critical to maintain the animal welfare and production in appropriate standards. Lameness causes pain making locomotion difficult. However, lameness is a common disorder in sows that causes negative impacts in both welfare and production. Since the animals that demonstrate this problem, have a smaller number of born-alive piglets, fewer gestation per year and are removed from the herd at a younger age than the ideal. In addition, it is industry practice to limit feed sows to ensure that they remain at an ideal condition score. It is known that, during gestation, each sow should receive a different amount of food according to its body condition. Underweight animals have nutritional deficiency and lower number of piglets per litter. On the other hand, overweight sows have an abnormal development of mammary glands, reducing the amount of milk produced during lactation, causing economic losses. However, moving sows to group gestation makes it difficult to monitor condition score in gestating sows. Both the detection of lameness and the classification of body condition are currently assessed using subjective methods, which is time consuming and difficult to accurately complete. Therefore, the early recognition of animals that present physical condition outside the standards is important to prevent production losses caused by both the aggravation of the conditions presented and the impact on the animals\' welfare. The objective of this project is to obtain three characteristics (body condition score, mass and backfat thickness) through depth images, that proved to be effective on the acquisition of these features in other animals (boars and cows). The second objective is to develop a method for early detection of lameness using the kinematic approach, that has been generating good results and which difficulties have the potential to be reduced by using depth images instead of the method of reflective markers currently used. To predict body condition, a multiple linear regression was obtained using the minor axis of the ellipse fitted around sow\'s body, the width at shoulders, and the angle, of the last rib\'s curvature. To predict backfat, a multiple linear regression was performed using the height of last rib\'s curvature, the perimeter of sow\'s body, the major axis of the ellipse fitted around sow\'s body, the length from snout to rump, and the predicted body condition score. It was possible to obtain the body mass with a simple linear regression using the projected volume of the sows\' body. For lameness detection, three models presented the best accuracy (76.9%): linear discriminant analysis, fine 1-nearest neighbor, and weighted 10-nearest neighbors. The input variables used on the models were obtained from depth videos (number, time, and length of steps for each of the four regions analyzed - left and right shoulders and left and right hips; total walk time; and number of local maxima for head region). As a result of these studies, it has been demonstrated that a depth camera can be used to automate the weight, condition score, backfat thickness, and lameness acquisition/detection in gestating and lactating sows. / A observação, o controle e a manutenção das condições físicas de matrizes suínas em níveis aceitáveis são fundamentais para manter o bem-estar animal e a produção em padrões adequados. A claudicação causa dor e dificuldade de locomoção e, no entanto, é uma desordem comum em matrizes suínas que, além do impacto negativo no bem-estar, gera, também, grandes impactos na produção, uma vez que os animais que demonstram esse problema, apresentam um menor número de leitões nascidos vivos, menor número de partos por ano e são removidas do rebanho a uma idade mais jovem do que a ideal. Sabe-se, ainda, que, durante a gestação, cada matriz deve receber uma quantidade de ração diferenciada de acordo com sua condição corporal. Animais abaixo do peso apresentam deficiência nutricional e menor número de leitões nascidos por ninhada. Já as matrizes com excesso de peso apresentam um desenvolvimento anormal das glândulas mamárias, reduzindo a quantidade de leite produzida durante a lactação, acarretando em perdas econômicas. Tanto a detecção da claudicação quanto a classificação da condição corporal são feitos por meios subjetivos e dependentes da opinião pessoal do tratador, o que pode gerar divergências entre as classificações dadas por cada indivíduo. Destaca-se, portanto, a importância do reconhecimento precoce de animais que apresentam condições físicas fora dos padrões exigidos, visando a prevenção de perdas produtivas causadas tanto pelo agravamento das condições apresentadas quanto pelo grande impacto no bem-estar dos animais. Tendo-se isso em vista, o presente trabalho visou obter três características (escore de condição corporal, massa corporal e espessura de toucinho) por meio de imagens em profundidade, que se mostraram eficazes na obtenção dessas características em outros animais (suínos machos não- castrados e vacas leiteiras). Além disso, buscou-se desenvolver um método para a detecção precoce de claudicação em matrizes suínas, utilizando-se a abordagem da cinemática dos animais, que vem dando bons resultados e cujas dificuldades têm potencial para serem sanadas por meio do uso de imagens em profundidade em vez do método de marcadores reflexivos utilizado atualmente. Para predizer a condição corporal, uma regressão linear múltipla foi obtida usando o menor eixo da elipse ajustada ao redor do corpo da matriz suína, a largura dos ombros e o ângulo da curvatura da última costela. Para predizer a espessura de toucinho, foi realizada uma regressão linear múltipla usando a altura curvatura da última da costela, o perímetro do corpo da matriz, o maior eixo da elipse ajustada, o comprimento do focinho à cauda e o escore predito da condição corporal. Foi possível obter a massa corporal com uma regressão linear simples usando o volume projetado do corpo das matrizes. Para detecção de claudicação, três modelos apresentaram a melhor precisão (76,9%): análise discriminante linear, 1 vizinho mais próximo e 10 vizinhos mais próximos. As variáveis de entrada utilizadas nos modelos foram obtidas a partir de vídeos em profundidade (número, tempo e comprimento de passos para cada uma das quatro regiões analisadas-ombros esquerdo e direito e quadris esquerdo e direito; tempo total de caminhada e número de máximos locais para a região da cabeça). Como resultado desses estudos, observou-se que câmeras em profundidade podem ser utilizadas na automação de medidas de peso, condição corporal, espessura de toucinho e claudicação de matrizes suínas.
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ETOPS - FAA regulation discussion and the impacts over EMBRAER aircraftCarlos Alberto Moraes Gonçalves 05 June 2009 (has links)
Since the beginning of commercial operation twin-engine airplanes are limited to flying in a distance equivalent to 60 minutes, with one inoperative engine, from an airport. This limitation restricted for years the twin-engine operation on very important route such as the North Atlantic route, between United States and Europe. Based on requests from operator and aircraft manufactures during the 1980s the American aviation authority - FAA - issued an extension allowing the operation beyond the 60-minute rule. This extension was called ETOPS. With this extension the commercial operator of a twin-engine airplane should fly distances higher than the old one correspondent to 60 minutes distance, with one inoperative engine. Following FAA decision, several aviation authorities issued an extension for the 60-minute rule and ETOPS operation has been working as an extension of a regulation for more than 20 years. Because of this particularity, in 2000, FAA created a workgroup to discuss ETOPS operation and include its requirements within the official regulation (14 CFR), including the parts for product certification and operation, allowing that the airplane should be optionally certified for ETOPS operation, and its operation depending only on the operator certification. This dissertation details the FAA ETOPS rule and, at the end, demonstrate the EMBRAER airplane ERJ 190-100 capability for its operation.
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Estudos sobre fotogeração, efeitos de interfaces e de transporte de portadores em células solares orgânicas / Studies about photogeneration, interface effects, and charge carrier transport in organic solar cellsCoutinho, Douglas José 18 June 2015 (has links)
Esta tese teve por objetivo, desde seu início, investigar as propriedades elétricas de um dispositivo ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al, o qual é uma estrutura bem conhecida de célula solar orgânica do tipo de heterojunção de volume (bulk-heterojunction – BHJ), e com isso dar uma contribuição à melhora de seu desempenho. Porém, o primeiro passo foi introduzir no Grupo de Polímeros Bernhard Gross, um método eficaz de produzir células solares do tipo BHJ com boa eficiência e reprodutibilidade. Esse primeiro desafio foi alcançado com sucesso. A eficiência (η) de um dispositivo fotovoltaico de multicamadas depende de muitos fatores. Dentre eles, uma boa superposição entre o espectro solar e a curva de absorção da camada absorvedora, uma excelente conversão da energia luminosa em portadores de carga, um eficiente processo de condução e uma perda mínima por recombinação e armadilhamento de portadores. Além disso, a compatibilidade eletrônica entre as interfaces tem um papel fundamental na definição na tensão de circuito aberto (VOC), no valor da corrente de curto-circuito (JSC), e no fator de preenchimento (FF). Baseado nesses efeitos, realizamos uma série de medidas experimentais, que auxiliado por um modelo teórico proporcionaram um estudo detalhado da evolução em função da temperatura da mobilidade dos portadores (μ) e de seu tempo de vida (τ). Os principais experimentos nessa tese foram realizados em diferentes temperaturas (entre 100 e 340 K). Foram eles: medidas de fotocorrente - Jph(V), a técnica de foto-CELIV, e medidas de transiente de fotovoltagem (TPV). Em paralelo, desenvolvemos o modelo teórico para a descrição analítica de Jph(V) que assumiu contatos não-injetores e que o livre caminho médio (w = μτF) de elétrons e buracos eram iguais (F é o campo elétrico). Nos ajustes teórico/experimental usamos a probabilidade de dissociação dos estados de transferência de carga (P) e o produto μτ como parâmetros de ajuste. A condição na qual o livre caminho médio é maior que a espessura da amostra (w >> L) reproduz a corrente de saturação reversa, Jsat = qGPLG é a taxa de geração dos éxcitons. Para w << L, a fotocorrente varia linearmente com o livre caminho médio, ou seja, J(F) = qGPμτF. A comparação entre os resultados experimentais e os teóricos permitiram, além da obtenção da evolução das grandezas μ e τ com a temperatura, estabelecer uma relação efetiva entre os parâmetros da célula (η, JSC, e FF) e as propriedades elétricas da camada ativa P3HT:PCBM. As medidas termo-mecânicas (DMA) forneceram informações adicionais sobre mudanças estruturais da camada ativa, as quais foram correlacionadas com variações dos parâmetros da célula e com fatores de perda. Finalmente, medidas de tempo-de-voo (TOF) e de CELIV foram realizadas para estudos mais detalhados sobre mecanismos de transporte ao longo da camada ativa, a efeitos de injeção pelos eletrodos, e para o entendimento de efeitos de degradação pela ação do oxigênio. / This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This goal was successfully achieved. The good efficiency (η) of a multilayer photovoltaic cell depends on many factors, including good overlap between the solar spectrum and the light absorbing layer, an excellent conversion of the absorbed light energy in pairs of electronic carriers, efficient charge transport and the minimum losses by recombination or by the action of deep traps for the carriers. Furthermore, the compatibility between electronic interfaces plays a crucial role in defining the open-circuit voltage (VOC) and the value of short-circuit current (JSC), and on the fill factor (FF). Anchored on these effects, we carried out a series of experiments, aided by a theoretical modeling, which provided a detailed study of the temperature evolution of fundamental electric quantities such as carrier mobility (μ) and its lifetime (τ). These studies were performed with the help of different experiments: photocurrent in function of the applied voltage Jph(V), Photo-CELIV technique, and Transient Photovoltage (TPV) measurements, which were carried out at several temperatures in the 100 to 340 K range. In parallel, we developed an analytical model for Jph(V) that assumed non-injecting contacts and equal mean-free-paths for electrons and holes. The theoretical/experimental entities used as fitting parameters were the charge-transfer-state dissociation probability (P) and the μτ product. The condition in which the mean-free-path (w = μτF) is higher the sample thickness (L), the model reproduces the experimental reverse saturation current, Jsat = qGPL, which is coincident with the experimental value. F is the internal electric field and G is the generation rate of excitons by the absorbed light. When w << L, J(F) = qGPμτF, which is also coincident with experimental behavior. The confrontation between the experimental results and the theoretical model provided, in addition to the study of the evolution of μ and τ with temperature, to establish a more effective relationship between the parameters (η, JSC, e FF) of the cell and the electrical properties of the P3HT:PCBM active layer. Thermomechanical analysis (DMA) provided additional information of structural changes of active layer, which can be correlated with change in the loss factor and in the cell parameters. Finally, Time-of-Flight (TOF) and CELIV techniques were used in the more accurate study of charge transport along the active layers, effects of injection by the electrodes, and the degradation effect caused by oxygen.
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[en] STUDY OF THE STABLE AND METASTABLE (LIF)NLI+ ION EMISSION INDUCED BY 252CF FISSION FRAGMENTS / [pt] ESTUDO DA EMISSÃO DE ÍONS ESTÁVEIS E METAESTÁVEIS (LIF)NLI+ INDUZIDA POR FRAGMENTOS DE FISSÃO DO 252CFRAFAEL MARTINEZ RODRIGUEZ 14 January 2004 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa por tempo-de-vôo 252Cf-PDMS foi
empregado para a realização de três atividades: a) o
aperfeiçoamento do espectrômetro com a instalação de novos
dispositivos; b) a análise da emissão secundária de
agregados iônicos por um alvo de LiF; c) a análise da
fragmentação em vôo de íons positivos (LiF)nLi+
metaestáveis. O aperfeiçoamento do espectrômetro consistiu:
i) na blindagem elétrica do detector start para aumentar a
sua estabilidade; ii) na caracterização de dois
pares de placas defletoras já existentes; iii) na
instalação de um novo tipo de detector sensível à posição
com anodo multi-fios, e iv) no projeto e na instalação
de uma lente Einzel para aumentar a transmissão de íons
secundários entre a amostra e o detector. A emissão
secundária de agregados iônicos por um filme de LiF
policristalino, bombardeado por fragmentos de fissão de ~
60 MeV foi analisada através da técnica tempo-de-vôo (TOF).
O detector sensível à posição recém instalado permite o
emprego da técnica XY-TOF para analisar distribuições
angulares de íons Li e dos agregados (LiF)nLi+.
Determinaram-se as distribuições angulares dos agregados
com n = 0 a 3, através de medidas simultâneas de suas
velocidades axiais e radiais, evento por evento. A vida
media de íons metaestáveis (LiF)nLi+* é determinada fazendo
uso da configuração do espectrômetro e especialmente do
comprimento do tubo de vôo livre. Após serem emitidas, as
espécies iônicas metaestáveis monocarregadas são aceleradas
por um campo elétrico da ordem de 2 kV/mm, e conduzidas a
uma região de campo externo nulo, onde podem se dissociar
espontaneamente em um fragmento iônico e outro neutro. Para
facilitar a analise dos dados, impede-se a detecção do
fragmento iônico através de um filtro eletrostático. Foram
analisados os agregados iônicos com n = 1 a 5. Encontrouse
que os valores das vidas medias estão na faixa de 30 a 100
ns. Discute-se também a detecção de espécies neutras
produzidas por colisão de agregados (LiF)nLi+ com moléculas
de gás residual. / [en] A 252Cf-PDMS time-of-flight mass spectrometer was used for
the accomplishment of three activities: a) improvement of
the spectrometer by introducing new devices; b) analysis of
the LiF cluster ion secondary emission; c) analysis of the
(LiF)nLi+ metastable íon fragmentation, in flight.
The spectrometer improvement consists of: i) the shielding
of the start detector to increase its stability, ii) the
characterization of two existing deflecting- plate pairs,
iii) the installation of a new type of position-sensitive
delay line detector for secundary ions, and iv) the project
and manufacture of a Einzel lens to increase the
transmission of the secondary íons between the
sample and the detector. The secondary cluster ion emission
of policrystalline LiF, induced by the impact of fission
fragments (60 MeV), is analyzed by the time-of-flight
technique (TOF). The new position sensitive delay-line
detector allows the use of the XY-TOF technique to analyze
angular distributions of Li ions and (LiF)nLi+ clusters.
Event by event, their axial and radial velocities are
measured simultaneously, allowing the angular distributions
measurement of clusters with n = 0 to 3. Mean lives of
metastable clusters are determined through the measurement
of the detection rate dependence on the target bias. After
been emitted, the monocharged metatable ions are acelerated
by a 2 kV/mm electric field towards a field-free region,
where they can spontaneously dissociateinto two fragments,
one ion and another neutral. To facilitate the data
analysis, it is avoided the detection of ionic fragments by
placing an electrostatic filter in front of the
detector. Mean lives values of 30 to 100 ns are determined
for ionic clusters with n = 1 to 5. The production of
neutral species by collision of the (LiF)nLi+ clusters
with the gas molecules is also discussed.
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Estudos sobre fotogeração, efeitos de interfaces e de transporte de portadores em células solares orgânicas / Studies about photogeneration, interface effects, and charge carrier transport in organic solar cellsDouglas José Coutinho 18 June 2015 (has links)
Esta tese teve por objetivo, desde seu início, investigar as propriedades elétricas de um dispositivo ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al, o qual é uma estrutura bem conhecida de célula solar orgânica do tipo de heterojunção de volume (bulk-heterojunction – BHJ), e com isso dar uma contribuição à melhora de seu desempenho. Porém, o primeiro passo foi introduzir no Grupo de Polímeros Bernhard Gross, um método eficaz de produzir células solares do tipo BHJ com boa eficiência e reprodutibilidade. Esse primeiro desafio foi alcançado com sucesso. A eficiência (η) de um dispositivo fotovoltaico de multicamadas depende de muitos fatores. Dentre eles, uma boa superposição entre o espectro solar e a curva de absorção da camada absorvedora, uma excelente conversão da energia luminosa em portadores de carga, um eficiente processo de condução e uma perda mínima por recombinação e armadilhamento de portadores. Além disso, a compatibilidade eletrônica entre as interfaces tem um papel fundamental na definição na tensão de circuito aberto (VOC), no valor da corrente de curto-circuito (JSC), e no fator de preenchimento (FF). Baseado nesses efeitos, realizamos uma série de medidas experimentais, que auxiliado por um modelo teórico proporcionaram um estudo detalhado da evolução em função da temperatura da mobilidade dos portadores (μ) e de seu tempo de vida (τ). Os principais experimentos nessa tese foram realizados em diferentes temperaturas (entre 100 e 340 K). Foram eles: medidas de fotocorrente - Jph(V), a técnica de foto-CELIV, e medidas de transiente de fotovoltagem (TPV). Em paralelo, desenvolvemos o modelo teórico para a descrição analítica de Jph(V) que assumiu contatos não-injetores e que o livre caminho médio (w = μτF) de elétrons e buracos eram iguais (F é o campo elétrico). Nos ajustes teórico/experimental usamos a probabilidade de dissociação dos estados de transferência de carga (P) e o produto μτ como parâmetros de ajuste. A condição na qual o livre caminho médio é maior que a espessura da amostra (w >> L) reproduz a corrente de saturação reversa, Jsat = qGPLG é a taxa de geração dos éxcitons. Para w << L, a fotocorrente varia linearmente com o livre caminho médio, ou seja, J(F) = qGPμτF. A comparação entre os resultados experimentais e os teóricos permitiram, além da obtenção da evolução das grandezas μ e τ com a temperatura, estabelecer uma relação efetiva entre os parâmetros da célula (η, JSC, e FF) e as propriedades elétricas da camada ativa P3HT:PCBM. As medidas termo-mecânicas (DMA) forneceram informações adicionais sobre mudanças estruturais da camada ativa, as quais foram correlacionadas com variações dos parâmetros da célula e com fatores de perda. Finalmente, medidas de tempo-de-voo (TOF) e de CELIV foram realizadas para estudos mais detalhados sobre mecanismos de transporte ao longo da camada ativa, a efeitos de injeção pelos eletrodos, e para o entendimento de efeitos de degradação pela ação do oxigênio. / This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This goal was successfully achieved. The good efficiency (η) of a multilayer photovoltaic cell depends on many factors, including good overlap between the solar spectrum and the light absorbing layer, an excellent conversion of the absorbed light energy in pairs of electronic carriers, efficient charge transport and the minimum losses by recombination or by the action of deep traps for the carriers. Furthermore, the compatibility between electronic interfaces plays a crucial role in defining the open-circuit voltage (VOC) and the value of short-circuit current (JSC), and on the fill factor (FF). Anchored on these effects, we carried out a series of experiments, aided by a theoretical modeling, which provided a detailed study of the temperature evolution of fundamental electric quantities such as carrier mobility (μ) and its lifetime (τ). These studies were performed with the help of different experiments: photocurrent in function of the applied voltage Jph(V), Photo-CELIV technique, and Transient Photovoltage (TPV) measurements, which were carried out at several temperatures in the 100 to 340 K range. In parallel, we developed an analytical model for Jph(V) that assumed non-injecting contacts and equal mean-free-paths for electrons and holes. The theoretical/experimental entities used as fitting parameters were the charge-transfer-state dissociation probability (P) and the μτ product. The condition in which the mean-free-path (w = μτF) is higher the sample thickness (L), the model reproduces the experimental reverse saturation current, Jsat = qGPL, which is coincident with the experimental value. F is the internal electric field and G is the generation rate of excitons by the absorbed light. When w << L, J(F) = qGPμτF, which is also coincident with experimental behavior. The confrontation between the experimental results and the theoretical model provided, in addition to the study of the evolution of μ and τ with temperature, to establish a more effective relationship between the parameters (η, JSC, e FF) of the cell and the electrical properties of the P3HT:PCBM active layer. Thermomechanical analysis (DMA) provided additional information of structural changes of active layer, which can be correlated with change in the loss factor and in the cell parameters. Finally, Time-of-Flight (TOF) and CELIV techniques were used in the more accurate study of charge transport along the active layers, effects of injection by the electrodes, and the degradation effect caused by oxygen.
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[pt] DESSORÇÃO IÔNICA INDUZIDA POR ÍONS ENERGÉTICOS PESADOS EM GELOS ASTROFÍSICOS: H2O, C2H2, C2H6 E N2O / [en] IONIC DESORPTION INDUCED BY ENERGETIC HEAVY IONS ON ASTROPHYSICAL ICES: H2O, C2H2, C2H6 AND N2O26 January 2023 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma
Dessorption Mass Spectrometry) foi usado para analisar amostras condensadas
de água pura e misturas de H2O:C2H2, H2O:C2H6 e H2O:N2O, em temperaturas
entre 10 e 100 K. Os íons dessorvidos devido ao impacto foram identificados
e seus rendimentos de dessorção determinados. Observa-se que a distribuição
desses rendimentos em função da massa dos íons pode ser descrita pela soma
de duas exponenciais. Este resultado sugere fortemente que ocorrem dois
processos de formação de agregados: um, via emissão direta de fragmentos
do sólido e outro, via recombinação de fragmentos na fase gasosa. Para H2O
puro, os principais agregados dessorvidos são: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+,
On +, (H2O)nO−, (H2O)nOH− e On
−. Para misturas de gelos H2O:C2H2 e
H2O:C2H6, são observadas as séries (C2H2)n
+ e (C2H6)n
+. Para H2O:N2O, as
séries Nn
+, (O)nN2
+, (O)nN2−, (O)nN4−, e (N2)nNO+ são as mais abundantes.
A Teoria do Funcional da Densidade (DFT), no nível B3LYP/6-31G,
foi usada para calcular a estabilidade molecular dos íons moleculares secundários
emitidos. Cálculos para as estruturas C2Hm
+ (com m = 1 a 6) geraram
26 estruturas estáveis. As curvas de estabilidade por massa/carga obtidas
são comparadas com aquelas obtidas experimentalmente para os rendimentos
de dessorção por massa/carga para os mesmos íons. Tal metodologia é utilizada
para prever as conformações mais prováveis dos íons dessorvidos. / [en] A PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma Desorption Mass Spectrometry)
mass spectrometer was used to analyze condensed samples of pure water
and mixtures of H2O:C2H2, H2O:C2H6 and H2O:N2O, at temperatures between
10 and 100 K. The ions desorbed due to the projectile impact were identified
and their desorption yields determined. It is observed that the yield distributions
as a function of the mass of the ions can be described by the sum of
two exponentials. This result strongly suggests that two processes of aggregate
formation occur: one, via direct emission of fragments from the solid and the
other, via recombination of fragments in the gas phase. For pure H2O, the
main desorbed aggregates are: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+, On
+, (H2O)nO−,
(H2O)nOH− and On
−. For mixtures of ices H2O:C2H2 and H2O:C2H6, the series
(C2H2)n
+ and (C2H6)n
+ are observed. For H2O:N2O, the series Nn
+, (O)nN2
+,
(O)nN2−, (O)nN4−, and (N2)nNO+ are the most abundant.
Density Functional Theory (DFT), at the B3LYP/6-31G level, was
used to calculate the molecular stability of emitted secondary molecular ions.
Calculations for the C2Hm
+ structures (with m = 1 to 6) generated 26 stable
structures. The stability curves per mass/charge obtained are compared with
those obtained experimentally for the desorption yields per mass/charge for the
same ions. Such methodology is used to predict the most likely conformations
of the desorbed ions.
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[en] EXPERIMENTAL AND THEORETICAL ANALYSIS OF (NH3)NNHM(+)(-) ION CLUSTERS DESORBED FROM SOLID AMMONIA BOMBARDED BY 65 MEV ION PROJECTILES / [pt] ESTUDO TEÓRICO E EXPERIMENTAL DE AGREGADOS IÔNICOS (NH3)NNHM(+)(-) DESSORVIDOS DE AMÔNIA SÓLIDA BOMBARDEADA POR ÍONS DE 65 MEVRAFAEL MARTINEZ RODRIGUEZ 31 March 2008 (has links)
[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no
Laboratório
Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado
para analisar os íons
dessorvidos de uma amostra de amônia condensada
(temperaturas de análise: 25 a
150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf.
O espectrômetro
permite identificar e determinar as abundâncias das
espécies iônicas dessorvidas.
Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para
determinar as estruturas mais
estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas
dinâmicas de emissão de íons
secundários observados na parte experimental.
A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma
molécula muito
bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar
a formação de
compostos orgânicos nas superfícies de corpos
interestelares, uma vez que está
comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos
espectros obtidos
observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser
representados por
(NH3)nNHm
± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0-
3 para íons
negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de
formação de novos
compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO,
com a mesma
montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se
no espectro obtido
(antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa
resultantes de reações
primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com
estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às
estruturas dos agregados foram realizados través do
programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar
as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia
através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade)
por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma
relação direta entre as estabilidades determinadas e as
abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente
foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção
iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição
de velocidades e energias foram comparados com os dados
experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4),
apresentando uma concordância razoável em valor absoluto,
mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the
Laboratório National de
Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze
desorbed ions of a condensed
ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being
impacted by 252Cf
fission fragments . The spectrometer allows identifying and
determining the relative
yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made
theoretical calculations
to determine the most stable cluster structures as well as
to determine the emission
dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part.
The ammonia was chosen because of its similarity with the
water molecule
(very well studied). Another reason is the current interest
in determining the organic
compounds formation in the interstellar surfaces, now that
it is proven the presence
of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the
formation of
ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm
± with n = 0 - 30 and m = 0
- 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One
way to evidence the
formation possibility of new compound is to perform
experiments with CO-NH3
mixture samples, using the same experimental set up used
for the ammonia. In the
spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines,
product of primary
reactions, corresponding to hybrid molecular ions having
the CnOmHl
+ structure
were observed.
Theoretical calculations referring to cluster structures
had been carried out
using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective
is to determine the
most stable structures of the ammonia clusters through the
Density Functional
Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct
relation between the
computed stabilities and the relative abundances in the
mass spectra was found.
Finally calculations with the Secondary Electron Induced
Desorption (SEID) model
had been carried out. Results of velocity and energy
distributions had been
compared with the experimental data of ammonia clusters (n
= 0, 4), presenting a
good agreement in absolute values but moderate agreement in
shape.
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Study of analytical methods for electron track detection from heavy quark decays generated by sqrt(s)=8TeV pp collisions at ALICE / Estudo de métodos analíticos para detecção de traços de elétrons oriundos do decaimento de quarks pesados por colisões pp a raiz(s)=8TeV no ALICELuzio, Marco Aurelio 03 May 2017 (has links)
A study of the usage of ALICEs time of flight (TOF), time projection chamber (TPC), and electromagnetic calorimeter (EMCal), aiming at detecting and separating electrons and positrons (e±) originated from different sources, was carried out. To accomplish the objectives of the research, data gathered from the 2012 proton-proton (pp) collision experiment were used. At a center of mass energy of sqrt(s)=8TeV, the collision of the proton beams liberates heavy quarks, charm and bottom, with approximate lifetimes of approximately 10^13s and 10^12s, respectively. The e± generated through weak semileptonic heavy flavor decays are of interest for studying quarks, therefore it served solely as motivation and incentive for the research carried out and described herein. The introduction of carefully selected cuts, with the purpose of separating partial data collected in the three detectors, permitted the understanding of their effect on the results. Furthermore, due to the fact that the TOFs design was not meant to separate e± from the other heavier particles, only the general effects of introducing a simple cut in the beta=v/c values were analyzed. The more specific cuts were only used for the data generated by the events detected by the TPC and the EMCal. A combination of cuts based on the particles energy loss as a function of traveled distance (dE/dx), with the ratio of energy to momentum (E/p) of the particle, was adopted to enable the separation process, thus allowing for the isolation of e± from the other particles, namely pi±, K±, and p/p. The analysis was performed for values of total particle momentum in the range 0<=p<=6GeV/c. A comparison of the raw data with the results obtained by applying this procedure, indicated a substantial increase in the e± yield and efficiency, reaching average values above 90% over the entire momentum range. / Um estudo do uso dos detetores de tempo de voo (TDV), câmara de projeção de tempo (CPT), e calorímetro eletromagnético (CalEM) do ALICE, visando detectar elétrons e pósitrons (e±) originados por diferentes fontes, foi realizado. Para atingir os objetivos da pesquisa, dados coletados durante o experimento de colisões próton-próton em 2012 foram utilizados. Com um nível de enegia do centro de mass igual a raiz(s)=8TeV, a colisão dos feixes de prótons libera quarks pesados, charm e bottom, com tempo de vida de aproximadamente 10^13s e 10^12s, respectivamente. Os e± gerados pelo decaimento fraco semileptônico de sabores pesados é de interesse para o estudo dos quarks, portanto, o conceito serviu somente como motivação e incentivo para a pesquisa realizada e descrita nesta dissertação. A introdução de cortes específicos, com a finalidade de parcialmente separar dados coletados nos três detectores, permitiu adquirir entendimento sobre os efeitos do cortes nos resultados. Adicionalmente, em virtude do projeto do TDV não ter sido feito visando separar e± oriundos do decaimento dos sabores pesados das demais partículas mais massivas, somente os efeitos gerais de introduzir um corte simples nos valores de beta=v/c, foram analisados. Os cortes mais específicos foram somente nos dados detectados pelo CPT e pelo CalEM. Uma combinação de cortes baseados na perda de energia da partícula em função da distância percorrida (dE/dx), com a razão entre a energia e o momento da partícula (E/p), foi adotada para viabilizar o processo de separação, desta forma permitindo a separação dos e± das demais partículas, ou seja, dos pi±, K±, and p/p. A análise foi realizada para valores de momento total das partículas na faixa 0<=p<=6GeV/c. Uma comparação dos dados originais com os resultados obtidos pela aplicação do procedimento, indicou um aumento substancial do rendimento e eficiência dos e±, atingindo valores médios acima de 90% na faixa inteira de momento.
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[en] ION DESORPTION DESCRIBED BY AN EXTENDED NUCLEAR TRACK MODEL: APPLICATION TO WATER ICE CLUSTERS / [es] EXTENSIÓN DEL MODELO DE TRAZO NUCLEAR PARA DESCRIBIR LA DESORCIÓN IÓNICA: APLICACIÓN A LOS AGLOMERADOS DE HIELO / [pt] EXTENSÃO DO MODELO DE TRAÇO NUCLEAR PARA DESCREVER A DESSORÇÃO IÔNICA: APLICAÇÃO AOS AGREGADOS DE ÁGUAPETER DARWIN IZA TOAPANTA 18 October 2006 (has links)
[pt] A dessorção de íons secundários induzida por impacto de
projéteis velozes
é um fenômeno de interesse tanto da pesquisa fundamental
dos processos de
colisão quanto da Física de Superfícies, Biociência e
Astrofísica. O modelo
teórico de dessorção iônica induzida por elétrons baseado
na formação de
um traço nuclear é aprimorado no presente trabalho.
Considera-se que o
traço seja composto por um infratraço de carga positiva e
um ultratraço de
carga negativa. Ao chegarem na superfície do sólido, os
elétrons secundários
emanados do infratraço geram íons que são em seguida
acelerados por ação
do campo elétrico produzido pelos traços. Os dados
experimentais escolhidos
para testar o modelo correspondem à dessorção iônica
induzida em filmes finos
de gelo (H2O) por íons de nitrogênio de 1,7 MeV. As
velocidades de emissão
e as massas dos íons dessorvidos foram determinadas pela
técnica de tempo-
de-vôo. Empregou-se um detector de íons composto por um
par de placas de
microcanais e por um anodo sensível à posição de impacto
dos íons. Os dados
obtidos pela técnica XY-TOF mostram diferenças de
simetrias na distribuição
angular dos íons secundários. Em especial, observou-se
emissão quase isotrópica
dos agregados leves em relação a normal à superfície,
contrastando com a dos
agregados pesados que apresenta distribuição assimétrica
atribuída a um efeito
de memória da direção do projétil durante a emissão
iônica. Um acordo entre
os resultados do modelo e os dados experimentais é
considerado razoáve / [en] Secondary ion desorption induced by impact of fast
projectiles is an
important phenomenon not only because it is directly
connected to atomic
collision processes in solids, but also to practical
implications in the Physics
of Surfaces, Bioscience and Astrophysics. A theoretical
model describing the
desorption induced by secondary electron (SEID) produced
in nuclear tracks is
extended in the present work. It considers that the
nuclear track is composed
by a positive charged infratrack and a negative charged
ultratrack. Secondary
electrons emanated from infratrack reach the surface of
the solid and generate
molecular ions which are accelerated by an electric field
produced by the
track. The experimental data obtained by a 1.7 MeV
nitrogen beam inducing
electronic sputtering on condensed water target are used
to test the SEID
model. The initial velocity vectors and the masses of the
emitted ions were
obtained by the time-of-fight technique equipped with a
position sensitive
delay line detector XY-TOF. The data obtained by the
technique show
differences of symmetries in the angular distribution of
the secondary ions.
In particular, isotropic emission was observed for light
clusters in relation
to normal to the surface, contrasting with heavy clusters
that show an
asymmetric distribution attributed to nuclear track memory
direction during
the emission. The agreement between the model results and
experimental data
is considered reasonable. / [es] La desorción de iones secundarios a partir de la
incidencia de proyectiles
rápidos en superficies es un fenómeno de gran interés
científico en áreas de
Física de Colisiones (interacciones ión-sólido), Física de
Superficies, Bio-ciencia
y Astrofísica. En esta Tesis fue desarrollado un modelo
teórico para describir
el proceso de desorción iónica inducida por los electrones
emitidos durante
la formación del trazo nuclear. El modelo considera que
el trazo trazo
nuclear. Las predicciones del modelo fueron comparadas con
las mediciones
de las especies emitidas por la incidencia de iones de
nitrógeno de 1,7 MeV
en películas delgadas de hielo (H2O). Las especies emitidas
y sus velocidades
iniciales fueron determinadas utilizando la técnica tiempo
de vuelo (TOF).
Fue utilizado un detector formado por un par de placas de
micro canales
con un ánodo sensible a la posición de impacto de los iones
(técnica XY-TOF). Dos tipos de distribuciones angulares de
los iones secundarios fueron
observadas: isotrópica para masas pequeñas y anisotrópica
para masas grandes.
La distribución angular de masas grandes es
preferencialmente simétrica a la
dirección de incidencia del proyectil con respecto a la
normal a la superficie y se
debe al efecto de memoria del trazo nuclear sobre la
dirección de incidencia
del proyectil. Los resultados teóricos y los valores
experimentales concuerdan
parcialmente.
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Study of analytical methods for electron track detection from heavy quark decays generated by sqrt(s)=8TeV pp collisions at ALICE / Estudo de métodos analíticos para detecção de traços de elétrons oriundos do decaimento de quarks pesados por colisões pp a raiz(s)=8TeV no ALICEMarco Aurelio Luzio 03 May 2017 (has links)
A study of the usage of ALICEs time of flight (TOF), time projection chamber (TPC), and electromagnetic calorimeter (EMCal), aiming at detecting and separating electrons and positrons (e±) originated from different sources, was carried out. To accomplish the objectives of the research, data gathered from the 2012 proton-proton (pp) collision experiment were used. At a center of mass energy of sqrt(s)=8TeV, the collision of the proton beams liberates heavy quarks, charm and bottom, with approximate lifetimes of approximately 10^13s and 10^12s, respectively. The e± generated through weak semileptonic heavy flavor decays are of interest for studying quarks, therefore it served solely as motivation and incentive for the research carried out and described herein. The introduction of carefully selected cuts, with the purpose of separating partial data collected in the three detectors, permitted the understanding of their effect on the results. Furthermore, due to the fact that the TOFs design was not meant to separate e± from the other heavier particles, only the general effects of introducing a simple cut in the beta=v/c values were analyzed. The more specific cuts were only used for the data generated by the events detected by the TPC and the EMCal. A combination of cuts based on the particles energy loss as a function of traveled distance (dE/dx), with the ratio of energy to momentum (E/p) of the particle, was adopted to enable the separation process, thus allowing for the isolation of e± from the other particles, namely pi±, K±, and p/p. The analysis was performed for values of total particle momentum in the range 0<=p<=6GeV/c. A comparison of the raw data with the results obtained by applying this procedure, indicated a substantial increase in the e± yield and efficiency, reaching average values above 90% over the entire momentum range. / Um estudo do uso dos detetores de tempo de voo (TDV), câmara de projeção de tempo (CPT), e calorímetro eletromagnético (CalEM) do ALICE, visando detectar elétrons e pósitrons (e±) originados por diferentes fontes, foi realizado. Para atingir os objetivos da pesquisa, dados coletados durante o experimento de colisões próton-próton em 2012 foram utilizados. Com um nível de enegia do centro de mass igual a raiz(s)=8TeV, a colisão dos feixes de prótons libera quarks pesados, charm e bottom, com tempo de vida de aproximadamente 10^13s e 10^12s, respectivamente. Os e± gerados pelo decaimento fraco semileptônico de sabores pesados é de interesse para o estudo dos quarks, portanto, o conceito serviu somente como motivação e incentivo para a pesquisa realizada e descrita nesta dissertação. A introdução de cortes específicos, com a finalidade de parcialmente separar dados coletados nos três detectores, permitiu adquirir entendimento sobre os efeitos do cortes nos resultados. Adicionalmente, em virtude do projeto do TDV não ter sido feito visando separar e± oriundos do decaimento dos sabores pesados das demais partículas mais massivas, somente os efeitos gerais de introduzir um corte simples nos valores de beta=v/c, foram analisados. Os cortes mais específicos foram somente nos dados detectados pelo CPT e pelo CalEM. Uma combinação de cortes baseados na perda de energia da partícula em função da distância percorrida (dE/dx), com a razão entre a energia e o momento da partícula (E/p), foi adotada para viabilizar o processo de separação, desta forma permitindo a separação dos e± das demais partículas, ou seja, dos pi±, K±, and p/p. A análise foi realizada para valores de momento total das partículas na faixa 0<=p<=6GeV/c. Uma comparação dos dados originais com os resultados obtidos pela aplicação do procedimento, indicou um aumento substancial do rendimento e eficiência dos e±, atingindo valores médios acima de 90% na faixa inteira de momento.
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