Made available in DSpace on 2016-06-02T20:15:18Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2128.pdf: 1942778 bytes, checksum: d73e3acc28eca6acc40ef079ad1d36fd (MD5) Previous issue date: 2002-05-27 / Universidade Federal de Minas Gerais / In this work we report absolute elastic differential cross sections (DCS) measurements for electron collisions with OCS, CO2, CH4, NO, N2O, CHF3 e C2F6 molecules in gas phase. The measurements cover the angular range from 10o to 130o and energy range between 50-800 eV. Crossed electron beam-molecular beam geometry is applied to measure the relative intensity of the scattered electron as a function of the scattering angle. The scattered electrons are energy-filtered by a retarding-field energy selector. The recorded scattering intensities, as a function of the scattering angle, are converted into absolute elastic DCS s using the relative flow technique. Additionally, this work reports the development of a low energy electron scattering spectrometer (E<100 eV). In this spectrometer a new technique, a magnetic angle-changing device has been constructing to extend the measurements to backward angles (up to 180o). However, the application of this technique needs more systemization. Results of DCS s using the magnetic angle changer are reported only for the argon atom for the energy of 30 eV up to 120o, showing the future prospect of this technique. In the other hand, using the new spectrometer, DCS s data are reported for the CHF3 molecule for electron energies from 10 to 30 eV up to 85o scattering angle. In summary, several results of absolute differential cross sections for the elastic electron scattering are reported to several molecular targets. The comparison between our measured data and theoretical calculation using an optical potential to represent the electron-molecule interaction as well as other available experimental data in the literature shows good agreement. Our study has shown the significant role played by the absorption effects on the calculated cross sections in the intermediate energy range. / Nesta tese apresentamos medidas de seções de choque diferenciais elásticas absolutas (SCDEA) para o espalhamento de elétrons por alvos moleculares em fase gasosa (OCS, CO2, CH4, NO, N2O, CHF3 e C2F6). A maioria das medidas foram realizadas no intervalo angular entre 10o e 130o para energias do elétron incidente entre 50 e 800 eV. O arranjo experimental fez uso da geometria de feixes cruzados em que o feixe de elétrons incide perpendicularmente sobre um feixe gasoso. Para a análise dos elétrons espalhados foi utilizado um analisador de velocidades do tipo campo retardador. A intensidade dos elétrons espalhados foi determinada em função do ângulo de espalhamento e os valores relativos foram convertidos em valores absolutos de seções de choque através da técnica de fluxo relativo. Além disso, parte do trabalho foi dedicado ao desenvolvimento de um espectrômetro de espalhamento de elétrons de baixas energias (E<100 eV) com o intuito de estender a cobertura energética acima mencionada. Uma técnica experimental (defletor magnético) que a princípio permite medidas de intensidades de elétrons espalhados em quase todos os ângulos de espalhamento também foi introduzida nesse novo espectrômetro. Entretanto, a aplicação dessa técnica ainda carece de maior sistematização. Resultados de SCDEA obtidos com o uso do defletor magnético são apresentados para o espalhamento de elétrons de 30 eV para o átomo de argônio até o ângulo de 120o, demonstrando o potencial da técnica para trabalhos futuros. Por outro lado, valores de SCDEA obtidos com o novo espectrômetro de baixas energias são apresentados para a molécula de CHF3 para energias de 10, 15, 20 e 30 eV até o ângulo de 85o. Em resumo, resultados inéditos de SCDEA são apresentados para diversos alvos moleculares contribuindo para suprir em parte a carência desses dados na literatura. Observa-se bom acordo entre nossos dados e cálculos teóricos recentes que fazem uso de um potencial óptico complexo para a descrição da interação elétron-molécula. Tal fato reforça a importância da inclusão de efeitos de absorção nos modelos teóricos para a correta descrição da dinâmica do espalhamento elástico na região de energias intermediárias.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2142.pdf: 1470571 bytes, checksum: 004098a3773cb601f642b6325269041d (MD5) Previous issue date: 2008-07-30 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work, we present Absolute Elastic Differential (SCDE), Integral Elastic (SCIE) and Momentum-Transfer (SCTM) Cross Sections for electron scattering by n-Butane (C4H10), Benzene (C6H6), Methanol (CH3OH), Ethanol (C2H5OH), 1-propanol (C3H7OH) and 2-propanol (C3H7OH). The measurements were performed for incident energies of electron in the range of 200 eV to 1000 eV. The methodology used is based in the crossed electron beammolecular beam geometry. The technique used for the normalization of measurements is the Relative Flow Technique. For better understanding of the kinetics involved in the gas flow rate, a systematic study was performed for the noble gases: He, Ne, Ar, Kr e Xe at various pressures, determining how to obtain these data through the decay of pressure as a function of time. The absolutes values of DCS, ICS and MTCS obtained experimentally were compared with values calculated by the Independent-Atom Model (MAI) and the Additivity Rule (RA). / Apresentamos nesta dissertação valores experimentais de Seções de Choque Diferencial Elástica Absoluta (SCDE), Integral Elástica (SCIE) e Transferência de Momento (SCTM) da interação de elétrons com moléculas de Butano (C4H10), Benzeno (C6H6), Metanol (CH3OH), Etanol (C2H5OH), 1-propanol (C3H7OH) e 2-propanol (C3H7OH). As medidas foram realizadas para elétrons com energia de 200 eV a 1000 eV. A metodologia utilizada é baseada na geometria de feixes cruzados e a técnica de normalização dos dados é a Técnica de Fluxo Relativo (TFR). Para um melhor entendimento da cinética envolvida do fluxo gasoso, necessário na obtenção das Seções de Choques, foi realizado um estudo sistemático para os gases nobres: He, Ne, Ar, Kr e Xe em várias pressões, determinando a forma de obtenção destes dados através do decaimento da pressão pelo tempo. Os valores de SCDE absolutos, SCIE e SCTM obtidos experimentalmente foram comparados com valores calculados pelo Modelo dos Átomos Independentes (MAI) e com a Regra da Aditividade (RA).

Neste trabalho estudou-se um novo arranjo de medida para se obter a distribuição de energia dos elétrons secundários emitidos e os coeficientes de emissão por um sólido. Pelo fato deste arranjo permitir a medida direta do potencial de superfície no caso dos polímeros e da ddp de contato no caso dos metais, foi possível aplicar e descrever teoricamente o método de medida empregado para determinar o espectro energético dos secundários para a platina, Teflon-FEP, Mylar, PVDF- &#945;, PVDF- &#946; e polimero condutor. As cargas acumuladas durante a irradiação dos polímeros foram compensadas através do próprio feixe eletrônico. Este procedimento não é muito usual em relação aqueles aplicados na literatura e mostrou-se bastante eficaz. Pela primeira vez empregou-se o método dinâmico para determinar o coeficiente de emissão total em função da energia dos elétrons incidentes nos metais e verificou-se que estes resultados são idênticos aqueles obtidos pelo método do pulso. Um desdobramento natural ao aplicar o método dinâmico aos metais foram as medidas realizadas para camadas de ouro com espessura de 50 nm, 10 nm e 2,5 nm depositada sobre o Teflon-FEP, que deram origem ao modelo das duas camadas na interpretação dos resultados experimentais. / A new arrangement of measure was developed in this study, in order to obtain the energy distribution from the emitted secondaries and the emission yields by a solid. Because this arrangement allowed the direct measurement of the surface potential, in the case of metals, it was possible to apply and describe theoretically the mensuration method employed, to determine the energy distribution of the secondaries to platinum, Teflon-FEP. Mylar, PVDF &#945;, PVDF- &#946; and thie conducting polymer. The charges accumulated during the polymers irradiation were compensated through the electronic beam itself. This proceeding is not very usual, as referring to the ones applied in literature, and it proved to be very efficacious. The dynamic method was employed for the first time to metals in order to determine the total emission yield in function of the energy of the inciding electrons and it was found out that these results were identical to the ones obtained through the pulse method. As a natural development, by applying the dynamic method to metals, the measurements achieved were also applied to golden layers 50 nm, 10 nm and 2,5 nm wide deposited on Teflon-FEP, and they gave birth to the two layers, in the interpretation of the experimental results.

O objetivo deste trabalho foi desenvolver matrizes epoxídicas e estudar os parâmetros de processo de cura para fabricação de compósitos poliméricos curados por feixe de elétrons. A fabricação de compósitos poliméricos estruturais pelo processo térmico necessita de um ciclo de cura de algumas horas e elevada temperatura, implicando num alto custo de produção. A tecnologia de cura por feixe de elétrons permite curar matrizes epoxídicas em poucos minutos à temperatura ambiente e proporcionar temperaturas de transição vítrea superiores às obtidas pelos sistemas curados pelo processo térmico. Neste trabalho foi utilizada uma resina epoxídica do tipo éter diglicidílico de bisfenol A (DGEBA) e o hexafluoroantimonato de diariliodônio como iniciador catiônico. O tempo do ciclo de cura do compósito polimérico obtido por feixe de elétrons foi de 40 minutos até completar uma dose total aproximada de 200kGy. O grau de cura e a temperatura de transição vítrea foram avaliados por técnicas de análise térmica. A temperatura de transição vítrea determinada por meio da técnica de termodinâmico-mecânica (DMTA) foi de 167ºC (tan ) e o grau cura de 96% obtido pela técnica de calorimetria exploratória diferencial (DSC). A mesma resina epoxídica curada pelo processo térmico por um período de 16 horas, com um endurecedor à base de anidrido, atingiu uma temperatura de transição vítrea de 125ºC (tan ). / The aim of this work was to develop epoxies matrices and study of process parameters on electron beam curing of polymeric composites. The production of advanced polymeric composites cured by thermal process needs a cure cycle of quite a few hours as well as high temperatures which result in high production costs. The electron beam curing technology makes possible to cure epoxy matrices in a few minutes at room temperature and it results in glass transition temperatures which are far better than those obtained with systems cured by thermal process. In this work an epoxy resin of the diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) type was used, as well as, a diaryliodonium hexafluoroantimonate as the cationic initiator. The cure cycle time for the electron beam curing polymeric composite was 40 minutes to complete an approximated total dose of 200kGy. The degree of cure and the glass transition temperature were determined by thermal analysis techniques. The glass transition temperature was determined by a dynamic mechanical analyzer (DMTA) and was 167ºC (tan ) and the degree of cure was 96%, which was determined by differential scanning calorimetry technique (DSC). The same epoxy resin with an anhydride curing agent, took 16 hours when cured by thermal process and its glass transition temperature was 125ºC (tan ).

Foi projetado e construído um espectrômetro Mini-Orange (MO) para eléctrons, utilizando imãs planos permanentes e um detector de barreira de superfície. Foram determinadas as funções de transmissão de diferentes configurações do sistema, para energias entre 200-1100 keV. Foi desenvolvido um modelo matemático do sistema, a partir de solução analítica para o campo de um imã plano e da integração numérica da equação de movimento dos eléctrons no campo de MO. As funções de transmissão assim obtidas foram comparadas aos resultados experimentais e mostraram um bom acordo para energias baixas e intermediárias. / A Mini-Orange spectrometer for electrons was designed and built, using plane permanent magnets and a surface barrier detector. Transmission functions were obtained for various system configurations and for energies between 200-1100 keV. A mathematical model of the system was developed, using the analytical solution for the field of a plane magnet and the numerical integration of the equation of motion of the electrons in the MO magnetic field. The calculated transmission functions were compared to the experimental data, showing a good agreement for low and intermediate energies.

O tempo de simulação computacional em planejamento de radioterapia ainda é muito alto. Diversas técnicas de redução de variância têm sido desenvolvidas para o transporte de elétrons a fim de reduzir o tempo de simulação. Destacamos algumas delas: Macro Monte Carlo (MMC), Response History Monte Carlo (RHMC) e Macro Response Monte Carlo (MRMC). Todas es- sas técnicas utilizam base de dados onde as histórias dos elétrons foram previamente simuladas. Tais algoritmos, até o presente momento, foram somente avaliados através da dose absorvida. Neste trabalho, fazemos uma comparação dos espectros dos elétrons utilizando uma implemen- tação própria do MRMC. A base de dados do MRMC consiste de histórias pré-simuladas de elétrons em pequenas esferas de material homogêneo (chamadas de kugel) para diferentes ti- pos de energias e tamanhos de raios. O MRMC usa o kugel de maior raio para transportar o elétron, desde que o mesmo não cruze nenhuma interface entre materiais. Nesta implementa- ção, o transporte do elétron através de uma interface é aproximado por uma linha reta e, ao final, corrige-se sua energia pela perda contínua de energia. A base de dados kugel foi gerada pelo Geant4 versão 8.0 para água, tecido mole e osso compacto, para a faixa de energia de 31,63 MeV até 178 keV, com raios de 0,025 cm a 1,0 cm. Os testes consistem na simulação de um feixe estreito de elétrons em objetos simuladores homogêneos e heterogêneos de forma cilíndrica. Foram obtidos os espectros frontais e laterais pelo MRMC e comparados aos respec- tivos espectros simulados pelo Geant4. Foram simulados 106 histórias em ambos os sistemas, por este motivo não houve a necessidade de normalizar os histogramas. Os espectros avaliados mostram uma boa concordância para energias acima de 5 MeV. A diferença entre as energias dos picos foi menor que 1,7%, para energias acima de 5 MeV em objetos simuladores homo- gêneos. Para o osso compacto as diferenças entre os espectros frontais foram cerca de 5%, e para os laterais menor que 2% para energias acima de 5 MeV. Os tempos de simulação com o MRMC foram de até 15 vezes menores para objetos simuladores homogêneos e cerca de 5 vezes menores para objetos simuladores heterogêneos. / In radiotherapy the computer simulation elapsed time for treatment planning is still a prob- lem. Several techniques for electron transport variance reduction have been developed in order to speed up the calculations. Some of them are: Macro Monte Carlo (MMC), Response History Monte Carlo (RHMC) and Macro Response Monte Carlo (MRMC). All of them use a database where electrons histories were previously simulated. These algorithms have been evaluated only by absorbed dose. This work shows a comparison between electron spectra simulated by our implementation of MRMC. Such algorithm uses a database where electron histories were pre-simulated in small homogeneous spheres (called kugel) for several different initial ener- gies and some different radii. The MRMC transportation code uses the largest kugel size for electron transportation, since it does not cross any material boundary. In this implementation the electron transport through a boundary is done in a straight line and the energy correction is made by continuous slowing down approximation. The kugel database has been generated using Geant4 version 8.0 for water, soft tissue and compact bone, with energy range spanning from 31.63 MeV down to 178 keV and with radius range from 0.025 to 1.0 cm. The MRMC benchmarks consist of an electron pencil beam simulation in homogeneous and heterogeneous cylindrical phantoms. The forward and lateral electron output spectra are computed and com- pared against Geant4 simulations. We have simulated 106 histories in both systems, so the histograms are compared without any normalization factors. The agreement between spectra shapes have been evaluated and show to be good above 5 MeV. The results show an agreement better than 1.7% in the peak energy for energies above 5 MeV, for water and soft tissue homo- geneous phantoms. The agreement for compact bone homogeneous phantom between peaks of forward spectra were around 5% and for side spectra were better than 2% for energies above 5 MeV. The benchmarks have shown that our implementation of MRMC are up to 15 times faster than Geant4 for homogeneous phantoms and 5 times for heterogeneous ones.

Esta tese apresenta um estudo inédito da distribuição de jatos correlacionados com elétrons provenientes de decaimentos de quarks pesados (HFe), reconstruídos e selecionados com o ALICE (A Large Ion Collider Experiment, em inglês). Os observáveis foram medidos em colisões pp com energia do centro de massa s = 8 TeV e em colisões p-Pb a sNN = 5.02 TeV, no LHC (Large Hadron Collider, em inglês). Estudar os quarks pesados formados durante as colisões relativísticas entre íons pesados é uma importante maneira para estudar o meio formado, conhecido como QGP (Quark Gluon Plasma, em inlgês). Isso se deve ao fato de que eles são criados no início da colisão e, portanto, interagem com o QGP durante toda sua existência. Em seguida, tais quarks fragmentam em mésons que podem decair, via canal semi-leptônico, em elétrons (e pósitrons). Esses léptons podem ser utilizados para indicar a existência de um quark pesado e permitir o estudo do QGP. Os processos de espalhamento duro, fragmentação e decaimento dão origem a diversas partículas que estão colimadas em uma região espacial, a que chamam jato. A reconstrução e o estudo de jatos têm sido usados para extrair mais informações do meio. Os elétrons foram selecionados pelo TPC (Time Projection Chamber, em inglês) e pelo EMCal (Electromagnetic Calorimeter, em inglês). O método de massa invariante foi utilizado para excluir elétrons não provenientes do decaimento de quarks pesados. Os jatos foram reconstruídos com o auxílio das bibliotecas do Fastjet, algorítmo anti kT e R = 0.4. A seleção de pares HFe-jato pode permitir uma melhor compreensão das propriedades do QGP e de sua interação com quarks pesados. Foram obtidos, para pp e p-Pb, os espectros de momento pT,chjet do jato, em dois intervalos de distância angular entre o elétron e o jato: regiões em oposição (away) e colinear (near). Também foi obtida a distribuição da distância angular para diferentes intervalos de momento peT do elétron. Os resultados para pp e p-Pb foram comparados através de dois observáveis: um em função do momento pT,chjet do jato, e outro em função do momento peT do elétron. O primeiro consistiu na razão dos espectros de momento pT,chjet do jato em pp e em p-Pb. O segundo, na razão do valores obtidos em pp e em p-Pb das áreas dos picos de cada uma das duas regiões de . Em ambos os casos, os valores das razões são compatíveis com a unidade, o que indica que a inexistência de efeitos extras em p-Pb em relação a pp. / This thesis presents the first measurement of the distribution of jets that are correlated to heavy-flavour decay electron (HFe), reconstructed and identified with ALICE (A Large Ion Collider Experiment). The observables were measured in pp collisions at center of mass energy s = 8 TeV and in p-Pb at sNN = 5.02 TeV at the Large Hadron Collider (LHC). Exploring the heavy quarks created in relativistic heavy ion collisions is a powerful approach to study the new formed medium, known as Quark Gluon Plasma (QGP). This is due to the fact that they are created in the beginning of the collision, via hard scattering, and interact with the QGP throughout its whole existence. These quarks fragment into mesons that can decay (via the semi-electronic channel) into electrons (and positrons). These leptons can be used to identify the creation of a heavy quarks and allow QGP studies. The hard scattering, fragmenting and decaying processes originate several particles that are collimated in a conical region, and they can be grouped in what is called jet. The reconstruction and study of jets has been used to retrieve more information about the QGP and it is also a useful probe. The selected electrons were identified by the Time Projection Chamber (TPC) and the Electromagnetic Calorimeter (EMCal). Heavy-flavour decay electrons were selected via invariant mass method. The jets were reconstructed by the Fastjet framework, with the algorithm anti kT and R = 0.4. The HFe-jet pairs selection may allow a better comprehension of the QGP properties and its interactions with the heavy quarks. A jet pT,chjet spectrum was obtained, for pp and p-Pb, in two intervals of angular distance between the jet and the electron: away and near sides. The angular distance distribution was also obtained in different electron peT intervals. The results for pp and p-Pb were compared through two observables: the first one as a function of the jet pT,chjet, and the second, as a function of electron peT. The former consists in calculating the ratio of the jet pT,chjet spectra, in pp and in p-Pb. The latter, consists in calculating the ratio of the areas, in pp and in p-Pb, of each peak in the distribution. Both were compatible with the unity, which indicates that there is no extra effect in p-Pb with respect to pp.

No Orbitron, elétrons de um pequeno filamento aquecido são injetados entre dois cilindros coaxiais com energia e modelo angular tal que eles orbitam ao redor do cilindro central (uma d.d.p. é aplicada entre os cilindros). Com a superposição de um potencial r.f. ao potencial logarítmico presente no Orbitron, picos de corrente negativa no catodo (cilindro externo) são observados para frequências bem definidas, indicando a ejeção dos elétrons de sua órbita original, presumivelmente devido à um alargamento da órbita com aumento do apogeu até sua coleta no cilindro externo. O comportamento das frequências observadas com vários parâmetros característicos so Orbitron foram estudados e um modelo teório é proposto.

Apresentamos neste trabalho uma formulação intitulada de Funcional-';C'; para estudar colisões de pósitrons de baixa energia em moléculas. Este formalismo, e baseado no método multicanal de Schwinger para pósitrons (SMCP) que embora seja um método geral (e aplicável a alvos de geometria arbitraria e inclui polarização e acoplamento multicanal) e limitado para o uso de funções quadraticamente integráveis (Gaussianas Cartesianas). Isto em principio não e problema considerando que o SMCP requer uma boa descrição da função de onda de espalhamento somente em regiões onde o potencial e diferente de zero, mas torna-se uma deficiência em situações envolvendo potenciais de longo alcance. O funcional-';C'; (FC), que representa o primeiro passo para a inclusão de ondas planas como função base no SMCP consiste em escrever a função de onda como a soma de uma onda plana mais uma combinação de funções teste (onde a combinação e determinada variacionalmente). A diferença básica entre os dois casos (SMCP e FC) e a presença do primeiro e do segundo termo de Born na amplitude de espalhamento do FC. Visando a preservação de importantes características do SMCP, desenvolvemos códigos computacionais gerais (aplicável para alvos poliatômicos) para calcular estes termos. Para testar o FC apresentamos seções de choque elásticas para o átomo de Helio e a molécula de Hidrogênio.

Este trabalho consiste na elaboração conceitual de uma cavidade coaxial que possua a seletividade de modos necessária para obter um girotron que opere em regime contínuo e em modo único de alta ordem, com potência de radiação em torno de um megawatt e frequência de 280 GHz. Uma discriminação radial de modos é conseguida explorando as diferenças nas estruturas transversais dos modos competidores, investigando a geometria adequada para o tarugo central cônico, como também utilizando-se da seletividade ôhmica. Para modos cujas autofreqüências são próximas, pode-se fazer com que os fatores Qt associados a estes modos sejam significativamente diferentes para assegurar uma seleção efetiva de modos. Em um dos ressoadores estudos neste trabalho, a separação em freqüência entre o modo de interesse TE12,7, e o seu competidor mais próximo TE36,9.1 é de aproximadamente 0,1%, enquanto que a razão entre os fatores Qt correspondentes setá em torno de 3,0, fazendo com que este modo parasita não seja excitado. É realizado um estudo comparativo entre as correntes de partida para a cavidade vazia e coaxial. Este estudo indica que a cavidade coaxial é menos susceptível às oscilações parasitas do que a cavidade vazia. Também se discutem a implicações da geometria da cavidade no aquecimento de suas paredes devido ao efeito ôhmico. Derivam-se expressões analíticas para a corrente limite e para a redução na tensão de aceleração do feixe devido ao efeito de cargas espaciais, e utilizam-se tais resultados em feixes de elétrons de diversas características. Considerando o efeito de cargas espaciais, o ressoador coaxial mostra-se mais atrativo do que a cavidade vazia. Finalmente, considera-se o modelo autoconsistente do girotron para encontrar sua eficiência. As eficiências do girotron que utiliza cavidade coaxial são comparáveis às do girotron que utiliza cavidade vazia.