Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4770.pdf: 4208250 bytes, checksum: 1f4eb419f4169e5a0ce5f5cbfe01b52f (MD5) Previous issue date: 2012-09-14 / Financiadora de Estudos e Projetos / Elastic Differential Cross Sections (EDCS) were measured for the interaction of electrons in the incident energy range of 100-1000 eV, with several polyatomic molecules, namely: ethane (C2H6), propane (C3H8), methanol (CH3OH), ethanol (C2H5OH), sulfur dioxide (SO2), tetramethylsilane - TMS (C4H12Si), tetrahydrofuran - THF (C4H8O), trimethylphosphate - TMP (C3H9O4P) and ethyl acetate (C4H8O2). Crossed beam geometry is used and the intensities of elastically scattered electrons selected by a retarding field analyzer are measured as function of the scattering angles. The covered angular range is from 5to 130and the relative flow technique is used to normalize experimental scattered intensities to absolute scale. The secondary standards are Ar and N2. Only for TMP the normalization to absolute scale relied on theoretical values calculated with the Independent Atom Model (IAM). The EDCS curve was manually extrapolated to generate data in the forward and backward directions that were not covered experimentally. The full curve of EDCS from 0º to 180º was then integrated to give the Integral Elastic Cross Sections (IECS) and Momentum Transfer Cross Section (MTCS) in the 100 1000 eV interval. Part of results of this study has already appeared in scientific articles in the specialized literature. The results are new for TMP and ethyl acetate. The present experimental values of EDCS, IECS and MTCS are reported in comparison with available data. There was no experimental data in the literature to be compared with our measurements, in the 200 1000 eV except for THF. The theoretical data used for comparison are based on the Schwinger Variational Iterative Method (SVIM) and the Pade Approximant with the computer code EpolyScatD. In addition, the IAM and the Additivity Rule (AR) were also used to generate theoretical EDCS values. In general, a good agreement was seen between theoretical and experimental values. This study points out the importance of inclusion of the absorption effects in the optical potential, especially for intermediate energy electrons and scattering angles above 20º. / Neste trabalho, realizamos os estudos experimentais da interacao de eletrons na faixa de energia incidente de 100 a 1000 eV, com moleculas poliatomicas, sendo elas: o etano (C2H6), propano (C3H8), metanol (CH3OH), etanol (C2H5OH), dioxido de enxofre (SO2), tetrametilsilano - TMS (C4H12Si), tetrahidrofurano THF (C4H8O), trimetilfosfato TMP (C3H9O4P) e acetato de etila (C4H8O2). Valores de secoes de choque diferenciais elasticas foram determinados em arranjo experimental de feixes cruzados. As intensidades de espalhamento elastico foram medidas em funcao do angulo de espalhamento apos selecao dos eletrons em um analisador do tipo campo retardador. As intensidades relativas foram normalizadas para escala absoluta atraves da Tecnica do Fluxo Relativo (TFR), usando Ar e N2 como compostos padroes. Apenas para o TMP a normalizacao foi feita a resultados teoricos calculados com o modelo dos atomos independentes (MAI). Investigou-se tambem, a metodologia de determinacao do fluxo gasoso, essencial na obtencao de valores absolutos das secoes de choques (SCs). Desta forma, sao apresentados valores experimentais, para a faixa de energia mencionada e intervalo angular de 5º a 130º, de Secoes de Choque Diferencial Elastica (SCDE). Tambem obtivemos valores de Secao de Choque Integral Elastica (SCIE) e Secao de Choque de Transferencia de Momento (SCTM) na mesma faixa de energia. Parte dos resultados deste estudo foi divulgada em artigos cientificos publicados na literatura especializada, e sao ineditos nos casos do TMP e acetato de etila. Os dados teoricos utilizados para comparacao sao de estudos de colaboracao teoricoexperimental que utiliza a teoria baseada nos metodos Variacional Iterativo de Schwinger (MVIS) e Aproximante de Pade com o programa computacional EpolyScatD. Alem disso, utilizou-se tambem, o MAI e a Regra da Aditividade (RA) para geracao de dados teoricos de SC. A comparacao teoricoexperimental apresentou boa concordancia e consequentemente confianca nos dados obtidos, alem disso, permitiu tambem, mostrar a importancia da inclusao do efeito de absorcao nos calculos teoricos de SCDE para energias intermediarias e angulos maiores que 20º.

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Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-01-19T16:53:31Z No. of bitstreams: 1 humbertovargasduque.pdf: 4514345 bytes, checksum: 706c4aafb25bb9c14ffc14039c8c53d0 (MD5) / Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-01-24T11:47:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 humbertovargasduque.pdf: 4514345 bytes, checksum: 706c4aafb25bb9c14ffc14039c8c53d0 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-01-24T11:47:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 humbertovargasduque.pdf: 4514345 bytes, checksum: 706c4aafb25bb9c14ffc14039c8c53d0 (MD5) Previous issue date: 2016-07-29 / O avanço dos estudos teóricos e experimentais dos processos de interação de radiações ionizantes com o DNA [1]–[7] demonstrou que estas radiações, ao interagirem com sistemas biológicos, podem levar à produção de um número significativo de elétrons secundários. Tais elétrons, por sua vez, ao realizarem colisões inelásticas com biomoléculas, as levam a estados excitados (estados vibracionais e eletrônicos) e à produção de estados ressonantes. Estudos recentes [1], [3], [6] reportam que estes processos têm a real capacidade de causar mutação celular ou necrose, devido à simples e dupla quebra da cadeia de DNA, possuindo, portanto, grande potencialidade danosa a qualquer tecido vivo. Com o intuito de entender melhor estas interações de elétrons de baixa energia com as espécies encontradas em sistemas biológicos, no presente trabalho utilizou-se a Espectroscopia de Perda de Energia de Elétrons para estudar as seções de choque diferenciais (SCD) e integrais (SCI). A região de energias de impacto utilizada foi capaz de promover excitação de níveis vibracionais do tetrahidrofurano (THF) e do álcool α-tetrahidrofurfuril (THFA - α-tetrahydrofurfuryl álcool) e bandas de Rydberg de estados eletrônicos do THFA. Estas espécies moleculares foram escolhidas por serem quimicamente análogas aos anéis de açúcar presentes na estrutura do fosfato-desoxirribose, constituintes do DNA, sendo THFA identificado recentemente, como uma melhor opção análoga à estrutura desoxirribose, quando comparado a sua espécie química semelhante, a molécula de THF. As energias de impacto de elétrons utilizadas para o THFA, foram de 20, 30, 40 e 50eV, enquanto o intervalo angular dos elétrons espalhados foi de 10°- 90°. Já para a molécula de THF, tais energias foram de 15, 20, 30 e 50eV, enquanto que os processos de espalhamento foram estudados na faixa angular de 15º - 90º. Nesse sentido, as SCD’s e SCI’s de THFA, apresentaram sutil diferença das obtidas por Khakoo et al. [8] para THF, em razão de suas propriedades físico-químicas diversas. A importância do momento de dipolo e polarizabilidade das moléculas nos espalhamentos de elétrons foi verificada, principalmente seus reflexos nas SCD’s para os baixos ângulos de espalhamento (≤30°). Foram utilizados, ainda, cálculos teóricos, realizados pela parte teórica deste grupo de pesquisa, para a comparação com os dados experimentais aqui apresentados, obtendo-se excelente concordância, o que levou a comprovação dos modelos utilizados. Ademais, realizou-se a revisão do trabalho de Garland et al. [9], o que demonstrou que a faixa de energia e os poucos modos vibracionais considerados em seu trabalho, derivados de Allan [10], deixam a desejar no que tange a completude dos estudos das propriedades de transporte. A apresentação do trabalho inclui primeiramente os embasamentos teóricos importantes para a análise dos dados obtidos e dos cálculos teóricos realizados. Posteriormente, é apresentado uma descrição do Espectrômetro de Perda de Energia de Elétrons utilizado e a estrutura de análise de dados. Por fim, são apresentados os dados experimentais e teóricos obtidos no trabalho e as discussões. Adicionalmente, é feita uma revisão do conjunto de dados de excitações de estados vibracionais do THF utilizados em outros estudos publicados na literatura, para a obtenção de propriedades de transporte de elétrons neste gás. / The progress of theoretical and experimental studies of ionizing radiation interaction processes with DNA [1]–[7] demonstrated that such radiation when interacting with biological systems can lead to the production of a significant number of secondary electrons. These electrons, in turn, carry the inelastic collisions with biomolecules, leading to the excited states (vibrational and electronic states) and the production of resonant states. Recent studies [1], [3], [6] report that those processes have the actual ability to cause cell mutation or necrosis, due to single and double break of the DNA chain, having therefore, great potential harmful to any living tissue. In order to better understand these interactions of low-energy electrons with the species found in biological systems, we used in this thesis the Electron Energy Loss Spectroscopy to study the differential (DCS) and integral cross sections (ICS). The region of impact energies used was able to promote excitation of vibrational levels of the tetrahydrofuran (THF) and α-tetrahydrofurfuryl alcohol (THFA), and bands of electronic Rydberg states of TFA. These molecular species were chosen because they are chemically similar to sugar rings present in phosphate-deoxyribose structure, DNA constituents, and the THFA recently identified as a best analogous option for deoxyribose structure, when compared to their similar chemical species, the THF molecule. The electron impact energies used for THFA, were 20, 30, 40 and 50eV, while the angular interval of the scattered electrons was 10 ° - 90 °. The THF molecule was studied for energies of 15, 20, 30 and 50eV, while scattering processes were studied in the angular range of 15º - 90º. In this sense, the DCS's and ICS's of THFA showed subtle difference from those obtained by Khakoo et al. [8] for THF, because of their different physical and chemical properties. The role of the dipole moment and polarizability of the molecules in the electron scattering process was observed, especially its effects on DCS's for low scattering angles (≤30 °). Theoretical calculations, carried out by the theoretical part of this research group, were used also in order to compare with the experimental data presented here, resulting in an excellent agreement, which led to confirmation of the models used. In addition, there was a review of work of Garland et al. [9], which has shown that the energy range and the few vibrational modes considered in their work, derived from Allan [10], were underestimating the role of vibrational excitation with respect to completion of studies of the transport properties. The presentation of this work firstly includes the important theoretical background for data analysis and theoretical calculations performed. Posteriorly, is presented a description of the Electron Energy Loss Spectrometer used and the data analysis framework applied. Finally, the experimental and theoretical data at work and discussions are presented. Additionally, is made a review of the set of vibrational states excitations data of THF used in other studies published in the literature for obtaining electron transport properties of this gas.