[pt] No âmbito das cervejarias artesanais, foi recentemente inventado um medidor de densidade de líquidos que opera por um princípio incomum: o do deslocamento do centro de carena. Esse medidor obtém suas medições a partir da sua própria inclinação enquanto está flutuando, mas sua implementação original converte as medidas do acelerômetro em medidas de massa específica por uma regressão polinomial. Contudo, ele não faz correções de temperatura, de forma que a influência dessa grandeza é desconsiderada na regressão. Adicionalmente, o medidor não indica qual a sua incerteza de medição. Esta dissertação teve como objetivos criar um modelo matemático do fenômeno, que não foi localizado na bibliografia existente; utilizar o modelo para a obtenção de uma estimativa da incerteza de medição, comparando as metodologias de incerteza do GUM e a que utiliza o método de Monte Carlo do Suplemento 1 e utilizando a segunda abordagem para validar a primeira; executar experimentos com um protótipo de um medidor desse tipo, comparando os resultados com um densímetro de laboratório; e realizar a caracterização metrológica do medidor. Todos esses objetivos foram cumpridos, sendo que a caracterização incluiu: sugestões de procedimentos de calibração e de medição; os resultados do experimento, incluindo a distribuição esperada na saída, com média Peso de um objeto – para um sólido rígido = 1,0500 g/cm(3) e incerteza expandida máxima de U95 por cento(p) = U95 por cento(1,0000) = 0,0028 g/cm(3) (fator de abrangência k = 1,96) no intervalo de medição entre 1,0000 g/cm(3) e 1,1000 g/cm(3); equações para a estimativa da incerteza de medidores desse tipo; a estimação de uma curva de incerteza para a faixa de calibração, segundo as medições de calibração; as contribuições de cada grandeza de entrada sobre a incerteza estimada de saída e algumas sugestões de como o medidor poderia ser modificado para melhorar o resultado. / [en] In the context of craft breweries, a recently invented liquid density meter works by leveraging an unusual principle: the displacement of the center of buoyancy. This meter obtains its measurements from its own tilt while it is floating, but its original implementation converts the accelerometer measurements into density measurements with a polynomial regression. However, it doesn t make temperature corrections, so that the influence of this quantity is disregarded in the regression. Additionally, the meter does not indicate its measurement uncertainty. The objective of this dissertation was to create a mathematical model of the phenomenon, which was not found in the existing bibliography; use the model to obtain an estimate of the measurement uncertainty, comparing the uncertainty methodologies of the GUM and the one that uses the Monte Carlo method of its Supplement 1 and using the second approach to validate the first; perform experiments with a prototype of such a meter, comparing the results with a laboratory densimeter; and perform the metrological characterization of the meter. All these objectives were met, and the characterization included: a suggestion of calibration and measurement procedures; the results of the experiment, including the expected output distribution, with mean of Weight of an object – for a rigid solid= 1.0500 g/cm(3) and maximum expanded uncertainty U95 percent(p) = U95 percent(1.0000) = 0.0028 g/cm(3) (k = 1.96 coverage factor) in the measurement range between 1.0000 g/cm(3) and 1.1000 g/cm(3); equations for estimating the uncertainty of this type of meter; the estimation of an uncertainty curve for the calibration range, according to the calibration measurements; the contributions of each input quantity to the estimated output uncertainty and some suggestions on how the meter could be modified to improve the result.

[pt] Um dos maiores desafios na perfuração das rochas carbonáticas, situadas a grandes profundidades, é superar as baixas taxas de penetração que vem sendo obtidas na perfuração de poços verticais e direcionais. Para vencer este desafio, um grande esforço vem sendo desenvolvido em várias linhas de pesquisa, tanto no desenvolvimento de novos conceitos de brocas como na seleção de um sistema de perfuração que apresente um melhor desempenho. Para atingir este objetivo, estão sendo priorizados procedimentos e sistemas de perfuração que apresentem menores níveis de vibração, pois este fenômeno além de reduzir a eficiência da perfuração, também compromete o tempo de vida útil dos equipamentos e, por consequência, acarreta a redução da confiabilidade do sistema e eleva o custo por metro da perfuração. Por conseguinte, novas tecnologias de brocas e sistemas de perfuração estão em desenvolvimento e, dentre as novas tecnologias, podemos diferenciar aquelas que promovem melhorias nas tecnologias convencionais e as tecnologias francamente inovadoras, aquelas que utilizam novos mecanismos para cortar ou fragilizar a rocha. Dentre as tecnologias inovadoras, a perfuração assistida por laser é uma das mais promissoras, nesta versão o feixe da energia radiante tem a função principal de fragilizar a rocha, facilitando o avanço da perfuração. Esta dissertação tem por objetivo realizar uma avaliação das possibilidades de aplicação da tecnologia laser na perfuração de rochas. O meio através do qual o laser deverá atuar nas aplicações futuras é analisado sobre o enfoque das suas propriedades físico-químicas. Dessa forma, o conhecimento da interação com o fluido de perfuração é o ponto de partida para a análise de viabilidade. Inicialmente, análises de absorção ótica foram realizadas em alguns tipos de fluido utilizados na indústria do petróleo e, na sequência, foram realizados testes de bancada com um dispositivo eletro-mecânico, especialmente desenvolvido, para servir de base para o laser, com potência máxima de 1500 W, direcionado sobre amostras de rochas carbonáticas. A análise de absorção ótica tem por objetivo compreender melhor o processo de interação do laser com o fluido de perfuração. Os testes de absorção ótica foram realizados para avaliar a absorção da luz, na faixa de comprimento de onda entre 800 nm até 1200 nm. A partir destas informações foi dado o primeiro passo no conhecimento da interação com o fluido de perfuração. Na seqüência da abordagem, um resumo, em nível de pesquisa bibliográfica é apresentado com os estudos, análises e testes de bancada já realizados por vários pesquisadores para verificar o estágio de desenvolvimento desta tecnologia inovadora. A partir deste conhecimento, será possível fazer uma inferência sobre as reais possibilidades desta tecnologia e iniciar um levantamento preliminar sobre os pontos considerados críticos para a sua aplicação, no cenário de perfuração de um poço de petróleo. O cenário de perfuração, como se sabe, é um ambiente agressivo, sujeito a altas vibrações, temperaturas e pressões elevadas. Para concluir, serão apresentados os resultados obtidos em teste de bancada com dispositivo especificamente construído para a fundamentação das conclusões da dissertação. Dentre os aspectos mais relevantes, podemos mencionar: a determinação da durabilidade do sistema, considerando a resistência da lente de focalização ao aquecimento provocado pelo laser e, também, uma avaliação da eficiência do processo sob o ponto de vista do valor obtido para a energia específica. Em resumo, o objetivo final dessa dissertação é o de concentrar em um documento as informações mais atualizadas sobre a utilização do laser na perfuração de rochas e apresentar uma análise, ainda que preliminar, sobre os possíveis pontos de melhoria que permitam viabilizar esta tecnologia no futuro. / [en] One of the biggest challenges in drilling the carbonate rocks located at great depths is to overcome low penetration drilling rates that have been obtained in vertical and directional wells. To overcome this challenge, a great effort is being developed on multiple lines of research. All of them are focused in new concepts of drilling procedures and the selection of a drilling system that presents a better performance. To achieve this goal, new procedures are being designed and drilling systems with lower vibration levels are under development. Vibration reduces the efficiency of drilling, also decreases the lifetime of equipment and consequently causes a reduction in reliability of all system and raises the drilling costs. Consequently, new drill bit technologies and drilling systems are being developed and, among the new technologies we can differentiate those that only promote improvements in conventional technologies and those innovative technologies, in which new mechanisms to cut or weaken the rock are used. The drilling assisted laser is one of the most promising mechanism in which the radiant energy beam has the primary function to weaken the rock increasing the performance of drilling process. This dissertation aims to perform an assessment of the possibilities of laser technology in rock drilling applications. The laser will have to pass through the drilling fluid in the future applications so it is very important to understand their physicochemical properties and their mutual interaction. For this reason, the knowledge of the interaction with the drilling fluid is the starting point for this work. First of all, it will be accomplished an analysis of optical absorption in some types of fluid used in the oil industry. After that, it will be performed bench testing with an electro-mechanical device that will support a laser whose maximum power can reach 1500 W and it will be pointed to carbonate rock samples. The optical absorption analysis aims to better understand the interaction of the laser with the drilling fluid. The optical absorption tests are performed to evaluate the absorption of light in the wavelength range from 800 nm to 1200 nm. From this information, it will be taken the first step to understand the interaction with the drilling fluid, which is the starting point for the feasibility study of the use of lasers. Following the approach, a literature review will be presented with the studies, analysis and bench testing already conducted by various researchers to check the stage of development of this new technology. Taking into account this knowledge, it will be possible to make an initial approach about the actual possibilities of this technology and initiate a preliminary survey on the questions that are critical to its application in a drilling scenario in the well construction, an aggressive environment which is subject to high vibrations, high temperatures and pressures. To conclude, we present the results obtained in bench testing with device specifically built for supporting the conclusions of the dissertation. Among the most relevant aspects, we can mention the durability of the system, considering the focusing lens lifetime under the heating effects caused by the laser. Another point, it is to make an evaluation of the performance of drilling process, considering the specific energy. In summary, the ultimate goal of this dissertation is to concentrate in a single document the most current information about the use of laser drilling and present an analysis, though preliminary, about the possible improvement points that will allow the feasibility of this technology in the future.

Made available in DSpace on 2014-12-17T15:47:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DiegoHOS_DISSERT.pdf: 2899752 bytes, checksum: d3160b774efd6749eced9bb34d4a74cf (MD5) Previous issue date: 2011-08-31 / Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de N?vel Superior / Using formal methods, the developer can increase software s trustiness and correctness. Furthermore, the developer can concentrate in the functional requirements of the software. However, there are many resistance in adopting this software development approach. The main reason is the scarcity of adequate, easy to use, and useful tools. Developers typically write code and test it. These tests usually consist of executing the program and checking its output against its requirements. This, however, is not always an exhaustive discipline. On the other side, using formal methods one might be able to investigate the system s properties further. Unfortunately, specification languages do not always have tools like animators or simulators, and sometimes there are no friendly Graphical User Interfaces. On the other hand, specification languages usually have a compiler which normally generates a Labeled Transition System (LTS). This work proposes an application that provides graphical animation for formal specifications using the LTS as input. The application initially supports the languages B, CSP, and Z. However, using a LTS in a specified XML format, it is possible to animate further languages. Additionally, the tool provides traces visualization, the choices the user did, in a graphical tree. The intention is to improve the comprehension of a specification by providing information about errors and animating it, as the developers do for programming languages, such as Java and C++. / Usando m?todos formais, o desenvolvedor pode aumentar a confiabilidade e corretude do software. Al?m disso, o desenvolvedor pode concentrar-se mais nos requisitos funcionais. Por?m h? muita resist?ncia em se adotar essa abordagem de desenvolvimento de software. A raz?o principal e a escassez de suporte ferramental adequado, ?til e de f?cil utiliza??o. Os desenvolvedores normalmente escrevem o c?digo e o testam. Estes testes geralmente consistem em checar se as sa?das est?o de acordo com os requisitos. Isto, contudo, nem sempre e poss?vel de maneira exaustiva. Por outro lado, usando M?todos Formais um desenvolvedor e capaz de investigar profundamente as propriedades do sistema. Infelizmente, linguagens de especifica??o formal nem sempre possuem ferramentas como animador ou simulador e ?s vezes n?o h? interfaces gr?ficas amig?veis. Por?m, algumas dessas ferramentas possuem um compilador, que gera um Sistema de Transi??es Rotuladas (LTS). A proposta deste trabalho ? desenvolver um aplicativo que fornece anima??o gr?fica para especifica??es formais usando o LTS como entrada. O aplicativo inicialmente suporta as as linguagens B, CSP e Z. Usando o LTS em um formato XML especificado ? poss?vel animar outras linguagens formais. Adicionalmente a ferramenta disponibiliza visualiza??o de traces, escolhas feitas pelo usu?rio, em um formato de ?rvore gr?fica. A inten??o ? melhorar a compreens?o de uma especifica??o, fornecendo informa??es sobre erros e animando-a, como os desenvolvedores fazem com linguagens de programa??o como Java e C++.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:05:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3699.pdf: 5614349 bytes, checksum: 36810f782b315ac66a62c5dcded4dd1e (MD5) Previous issue date: 2011-07-26 / Financiadora de Estudos e Projetos / This dissertation presents an approach for the development of mobile applications emphasizing software reuse based on domain-specific modeling and Service Oriented Architecture. The approach is divided into two stages: Domain Engineering (DE) and Application Engineering (AE). In DE, a metamodel, services and Transformations for Model-To-Code are constructed. The metamodel expresses the abstract syntax of Domain-Specific Languages (DSL) for a given problem domain and services - known as the Domain Services - meet common requirements of different applications of the problem domain for which the metamodel has been built, and Transformations for Model- To-Code to reduce the development effort since most of the coding tasks can be encapsulated in the transformations. In EA, applications are built by instantiating the metamodel in order to support the modeling and by reusing Domain Services. In addition, the transformations, built in ED, are applied to the models in order to generate most of the application code. The reuse of the artifacts built in ED provides a productivity gain in the development of applications of the problem domain considered. For evaluation purposes, the proposed approach has been instantiated in the HealthCare Domain. An experimentation of this approach, following the experimental methodology, has been conducted in order to evaluate its impact on the efficiency of teams that develop applications for Healthcare Domain. The results showed that the use of the proposed approach has contributed to the reduction of time in developing mobile applications. / Essa dissertação apresenta uma abordagem para o Desenvolvimento de Aplicações Móveis que enfatiza o Reúso de Software com base na Modelagem Específica de Domínio e na Arquitetura Orientada a Serviços. A abordagem é dividida em duas etapas: Engenharia de Domínio (ED) e Engenharia da Aplicação (EA). Na ED são construídos: um metamodelo, que expressa a sintaxe abstrata de uma Linguagem Específica de Domínio de um dado domínio do problema; serviços denominados Serviços do Domínio que atendem aos requisitos comuns de diferentes aplicações do domínio do problema para o qual o metamodelo foi construído; e Transformações Modelo-para- Código para reduzir o esforço de desenvolvimento, uma vez que grande parte das tarefas de codificação pode ser encapsulada nas transformações. Na EA são construídas aplicações instanciando-se o metamodelo para apoio à modelagem, bem como reutilizando os Serviços do Domínio. Além disso, as Transformações, construídas na ED, são aplicadas sobre os modelos para gerar grande parte do código das aplicações. O reúso dos artefatos construídos na ED proporciona um ganho de produtividade no desenvolvimento das aplicações do domínio do problema considerado. Para fins de avaliação, a abordagem proposta foi instanciada no domínio de Cuidado de Saúde (Healthcare). Uma experimentação da abordagem, seguindo a metodologia experimental, foi conduzida com o intuito de avaliar seu impacto na eficiência de equipes desenvolvendo aplicações para esse domínio. Os resultados evidenciaram que o uso da abordagem proposta colaborou para a redução de tempo no desenvolvimento de aplicações móveis.

Submitted by Izabel Franco (izabel-franco@ufscar.br) on 2016-09-09T19:26:26Z No. of bitstreams: 1 DissEDSP.pdf: 6380932 bytes, checksum: c9e44ddd1efb77d2510ac8d3378bbadf (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T18:12:27Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEDSP.pdf: 6380932 bytes, checksum: c9e44ddd1efb77d2510ac8d3378bbadf (MD5) / Approved for entry into archive by Marina Freitas (marinapf@ufscar.br) on 2016-09-12T18:12:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 DissEDSP.pdf: 6380932 bytes, checksum: c9e44ddd1efb77d2510ac8d3378bbadf (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-12T18:12:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissEDSP.pdf: 6380932 bytes, checksum: c9e44ddd1efb77d2510ac8d3378bbadf (MD5) Previous issue date: 2015-04-06 / Não recebi financiamento / Potentially Significant Teaching Unit (UEPS), proposal to work the concepts of Mechanics, with high school students from public schools in the city of Orlândia - SP. With the main objective to promote meaningful learning of students, the development of this didactic proposal had as a motivational factor to search for a more effective participation of students through activities that lead them to analyze, question, present and discuss their ideas, being active agent in the teaching and learning process. Based on the general profile of young people in the processes present in their daily lives and in their prior knowledge, were used as motivational strategies, the use of different methodological tools and the relationship between and sports. Through different activities based and selected according tthoe tshee cpornecveioputss knowledge of the student, as the use of videos, experiments and simulations, were studied Newton's laws and how these can be verified in situations related to various sports. Thus, in this work we could verify the importance of motivation and effective participation for the construction of meaningful learning in a school project that promotes life experiences for students. / uma unidade de ensino potencialmente significativa (UEPS) proposta para trabalhar os conceitos relativos à Mecânica, com alunos do Ensino Médio da rede pública estadual do município de Orlândia – SP. Com o objetivo principal de promover a aprendizagem significativa dos alunos, o desenvolvimento dessa proposta didática teve como fator motivacional a busca por uma participação mais efetiva dos alunos, por meio de atividades que levem ao aluno a analisar, questionar, apresentar e discutir suas ideias, sendo agente ativo no processo de ensino aprendizagem. Tendo como base o perfil geral dos jovens, os processos presentes em seu cotidiano e os seus conhecimentos prévios, foram utilizadas como estratégias motivacionais, o uso de diferentes ferramentas metodológicas e a relação existente entre esses conceitos e os esportes. Por meio de atividades diferentes, baseadas e selecionadas de acordo com os conhecimentos prévios do aluno, como a utilização de vídeos, experimentos e simulações, foram estudas as leis de Newton e como estas podem ser verificadas em situações relacionadas a diversas modalidades esportivas. Assim, nesse trabalho pudemos verificar a importância da motivação e da participação efetiva para a construção de uma aprendizagem significativa em um trabalho escolar capaz de promover experiências vivenciais para os alunos.

Tesis por compendio / [ES] La Tomografía por Emisión de Positrones (PET) es una de las técnicas más importantes en la medicina de diagnóstico actual y la más representativa en el campo de la Imagen Molecular. Esta modalidad de imagen es capaz de producir información funcional única, que permite la visualización en detalle, cuantificación y conocimiento de una variedad de enfermedades y patologías. Áreas como la oncología, neurología o la cardiología, entre otras, se han beneficiado en gran medida de esta técnica. A pesar de que un elevado número de avances han ocurrido durante el desarrollo del PET, existen otros que son de gran interés para futuras investigaciones. Uno de los principales pilares actualmente en PET, tanto en investigación como en desarrollo, es la obtención de la información del tiempo de vuelo (TOF) de los rayos gamma detectados. Cuando esto ocurre, aumenta la sensibilidad efectiva del PET, mejorando la calidad señal-ruido de las imágenes. Sin embargo, la obtención precisa de la marca temporal de los rayos gamma es un reto que requiere, además de técnicas y métodos específicos, compromisos entre coste y rendimiento. Una de las características que siempre se ve afectada es la resolución espacial. Como discutiremos, la resolución espacial está directamente relacionada con el tipo de centellador y, por lo tanto, con el coste del sistema y su complejidad. En esta tesis, motivada por los conocidos beneficios en imagen clínica de una medida precisa del tiempo y de la posición de los rayos gamma, proponemos configuraciones de detectores TOF- PET novedosos capaces de proveer de ambas características. Sugerimos el uso de lo que se conoce como métodos de "light-sharing", tanto basado en cristales monolíticos como pixelados de tamaño diferente al del fotosensor. Estas propuestas hacen que la resolución espacial sea muy alta. Sin embargo, sus capacidades temporales han sido muy poco abordadas hasta ahora. En esta tesis, a través de varios artículos revisados, pretendemos mostrar los retos encontrados en esta dirección, proponer determinadas configuraciones y, además, indagar en los límites temporales de éstas. Hemos puesto un gran énfasis en estudiar y analizar las distribuciones de la luz centellante, así como su impacto en la determinación temporal. Hasta nuestro conocimiento, este es el primer trabajo en el que se estudia la relación de la determinación temporal y la distribución de luz de centelleo, en particular usando SiPM analógicos y ASICs. Esperamos que esta tesis motive y permita otros muchos trabajos orientados en nuevos diseños, útiles para instrumentación PET, así como referencia para otros trabajos. Esta tesis esta organizada como se describe a continuación. Hay una introducción compuesta por tres capítulos donde se resumen los conocimientos sobre imagen PET, y especialmente aquellos relacionados con la técnica TOF-PET. Algunos trabajos recientes, pero aún no publicados se muestran también, con el objetivo de corroborar ciertas ideas. En la segunda parte se incluyen las cuatro contribuciones que el candidato sugiere para el compendio de artículos. / [CA] La Tomografia per Emissió de Positrons (PET) és una de les tècniques més importants en la medicina de diagnòstic actual i la més representativa en el camp de la Imatge Molecular. Esta modalitat d'imatge és capaç de produir informació funcional única, que permet la visualització en detall, quantificació i coneixement d'una varietat de malalties i patologies. Àrees com l'oncologia, neurologia o la cardiologia, entre altres, s'han beneficiat en gran manera d'aquesta tècnica. Tot i que un elevat nombre d'avanços han ocorregut durant el desenvolupament del PET, hi ha altres que són de gran interés per a futures investigacions. Un dels principals pilars actuals en PET, tant en investigació com en desenvolupament, és l'obtenció de la informació del temps de vol (TOF en anglès) dels raigs gamma detectats. Quan açò ocorre, augmenta la sensibilitat efectiva del PET, millorant la qualitat senyal-soroll de les imatges. No obstant això, l'obtenció precisa de la marca temporal dels raigs gamma és un repte que requerix, a més de tècniques i mètodes específics, compromisos entre cost i rendiment. Una de les característiques que sempre es veu afectada és la resolució espacial. Com discutirem, la resolució espacial està directament relacionada amb el tipus de centellador, i per tant, amb el cost del sistema i la seua complexitat. En aquesta tesi, motivada pels coneguts beneficis en imatge clínica d'una mesura precisa del temps i de la posició dels raigs gamma, proposem nouves configuracions de detectors TOF-PET capaços de proveir d'ambduess característiques. Suggerim l'ús del que es coneix com a mètodes de "light-sharing", tant basat en cristalls monolítics com pixelats de diferent tamany del fotosensor. Aquestes propostes fan que la resolució espacial siga molt alta. No obstant això, les seues capacitats temporals han sigut molt poc abordades fins ara. En aquesta tesi, a través de diversos articles revisats, pretenem mostrar els reptes trobats en aquesta direcció, proposar determinades configuracions i, a més, indagar en els límits temporals d'aquestes. Hem posat un gran èmfasi a estudiar i analitzar les distribucions de la llum centellejant, així com el seu impacte en la determinació temporal. Fins al nostre coneixement, aquest és el primer treball en què s'estudia la relació de la determinació temporal i la distribució de llum de centelleig, en particular utilitzant SiPM analògics i ASICs. Esperem que aquesta tesi motive i permeta molts altres treballs orientats en nous dissenys, útils per a instrumentació PET, així com referència per a altres treballs. Aquesta tesi esta organitzada com es descriu a continuació. Hi ha una introducció composta per tres capítols on es resumeixen els coneixements sobre imatge PET i, especialmente, aquells relacionats amb la tècnica TOF-PET. Alguns treballs recents, però encara no publicats es mostren també, amb l'objectiu de corroborar certes idees. La segona part de la tesi conté els quatre articles revisats que el candidat suggereix. / [EN] Positron Emission Tomography (PET) is one of the greatest tools of modern diagnostic medicine and the most representative in the field of molecular imaging. This imaging modality, is capable of providing a unique type of functional information which permits a deep visualization, quantification and understanding of a variety of diseases and pathologies. Areas like oncology, neurology, or cardiology, among others, have been well benefited by this technique. Although numerous important advances have already been achieved in PET, some other individual aspects still seem to have a great potential for further investigation. One of the main trends in modern PET research and development, is based in the extrapolation of the Time- Of-Flight (TOF) information from the gamma-ray detectors. In such case, an increase in the effective sensitivity of PET is accomplished, resulting in an improved image signal-to-noise ratio. However, the direction towards a precise decoding of the photons time arrival is a challenging task that requires, besides specific approaches and techniques, tradeoffs between cost and performance. A performance characteristic very habitually compromised in TOF-PET detector configurations is the spatial resolution. As it will be discussed, this feature is directly related to the scintillation materials and types, and consequently, with system cost and complexity. In this thesis, motivated by the well-known benefits in clinical imaging of a precise time and spatial resolution, we propose novel TOF-PET detector configurations capable of inferring both characteristics. Our suggestions are based in light sharing approaches, either using monolithic detectors or crystal arrays with different pixel-to-photosensor sizes. These approaches, make it possible to reach a precise impact position determination. However, their TOF capabilities have not yet been explored in depth. In the present thesis, through a series of peer-reviewed publications we attempt to demonstrate the challenges encountered in these kinds of configurations, propose specific approaches improving their performance and eventually reveal their limits in terms of timing. High emphasis is given in analyzing and studying the scintillation light distributions and their impact to the timing determination. To the best of our knowledge, this is one of the first works in which such detailed study of the relation between light distribution and timing capabilities is carried out, especially when using analog SiPMs and ASICs. Hopefully, this thesis will motivate and enable many other novel design concepts, useful in PET instrumentation as well as it will serve as a helpful reference for similar attempts. The present PhD thesis is organized as follows. There is an introduction part composed by three detailed sections. We attempt to summarize here some of the knowledge related to PET imaging and especially with the technique of TOF-PET. Some very recent but still unpublished results are also presented and included in this part, aiming to support statements and theories. The second part of this thesis lists the four peer-reviewed papers that the candidate is including. / This project has received funding from the European Research Council (ERC) under the European Union’s Horizon 2020 research and innovation program (grant agreement No 695536). It has also been supported by the Spanish Ministerio de Economía, Industria y Competitividad under Grants No. FIS2014-62341-EXP and TEC2016-79884-C2-1-R. Efthymios Lamprou has also been supported by Generalitat Valenciana under grant agreement GRISOLIAP-2018-026. / Lamprou, E. (2021). Development and Performance Evaluation of High Resolution TOF-PET Detectors Suitable for Novel PET Scanners [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/162991 / TESIS / Compendio

[pt] A programação de produção em refinaria (scheduling) pode ser compreendida como uma sequência de decisões que buscam otimizar a alocação de recursos, o sequenciamento de atividades e a realização temporal dessas atividades, respeitando um conjunto de restrições de diferentes naturezas e visando o atendimento de múltiplos objetivos onde fatores como atendimento à demanda de produção e minimização de variações operacionais nos equipamentos coexistem na mesma função. Este trabalho propõe o uso da técnica de Programação Genética para automatizar a criação de programas que representem uma solução completa de programação de petróleo em uma refinaria dentro de um horizonte de tempo. Para a evolução destes programas foi desenvolvida uma linguagem específica para o domínio de problemas de scheduling de petróleo e aplicada de forma a representar as principais atividades do estudo de caso. Para tal, a primeira etapa consistiu da avaliação de alguns cenários de programação de produção de forma a selecionar as atividades que devessem ser representadas e como fazê-lo. No modelo proposto, o cromossomo quântico guarda a superposição de estados de todas as soluções possíveis e, através do processo evolutivo e observação dos genes quânticos, o cromossomo clássico é criado como uma sequencia linear de instruções a serem executadas. As instruções executadas representam o scheduling. A orientação deste processo é feita através de uma função de aptidão multiobjetivo que hierarquiza as avaliações sobre o tempo de operação das unidades de destilação, o prazo para descarregamento de navios, a utilização do duto que movimenta óleo entre terminal e refinaria, além de fatores como número de trocas de tanques e uso de tanques de injeção nas unidades de destilação. No desenvolvimento deste trabalho foi contemplado um estudo sobre o conjunto de parâmetros para o modelo desenvolvido com base em um dos cenários de programação selecionados. A partir desta definição, para avaliação do modelo proposto, foram executadas diversas rodadas para cinco cenários de programação de petróleo. Os resultados obtidos foram comparados com estudo desenvolvido usando algoritmos genéticos cujas atividades, no cromossomo, possuem representação por ordem. A programação genética apresentou percentual de soluções aceitas variando entre 25 por cento e 90 por cento dependendo da complexidade do cenário, sendo estes valores superiores ao obtido usando Algoritmos Genéticos em todos os cenários, com esforço computacional menor. / [en] Refinery scheduling can be understood as a sequence of decisions that targets the optimization of available resources, sequencing and execution of activities on proper timing; always respecting restrictions of different natures. The final result must achieve multiple objectives guaranteeing co-existence of different factors in the same function, such as production demand fullfillment and minimize operational variation. In this work it is proposed the use of the genetic programming technique to automate the building process of programs that represent a complete oil scheduling solution within a defined time horizon. For the evolution of those programs, it was developed a domain specific language to translate oil scheduling instructions that was applied to represent the most relevant activities for the proposed case studies. For that, purpose first step was to evaluate a few real scheduling scenarios to select which activities needed to be represented and how to do that. On the proposed model, each quantum chromosome represents the overlapping of all solutions and by the evolutionary process (and quantum gene measurement) the classic chromosome is created as a linear sequence of scheduling instructions to be executed. The orientation for this process is performed through a multi-object fitness function that prioritizes the evaluations according to: the operating time of the atmospheric distillation unities, the oil unloading time from the ships, the oil pipeline operation to transport oil to the refinery and other parameters like the number of charge tanks switchover and injection tank used for the distillation unities. The scope of this work also includes a study about tuning for the developed model based in one of the considered scenarios. From this set, an evaluation of other different scheduling scenarios was performed to test the model. The obtained results were then compared with a developed model that uses genetic algorithms with order representation for the activities. The proposed model showed between 25 percent - 90 percent of good solutions depending on the scenario complexity. Those results exhibit higher percentage of good solutions requiring less computational effort than the ones obtained with the genetic algorithms.

[pt] No presente trabalho foram realizadas medidas de capacidade térmica à pressão constante do espinélio Al2MnO4 na faixa entre 2 e 873 K. No intervalo entre 2 e 300 K empregou-se um calorímetro de relaxação térmica. Os dados evidenciaram a presença de uma anomalia em torno de 33 K, cuja componente magnética pôde ser constatada mediante medidas de capacidade calorífica com campo magnético constante, bem como também medidas de magnetização específica como função da temperatura. A contribuição entrópica associada à mencionada anomalia foi considerada no cálculo da entropia molar a 298.15 K do óxido em questão (116.05 mais ou menos 5.2 J/mol.K), valor este consistente com valores da literatura para outros espinélios. Na faixa entre 323 e 873 K empregou-se um calorímetro diferencial de varredura. Os dados foram ajustados quantitativamente com o modelo de Berman e Brown, incluindo-se no ajuste o valor de capacidade térmica a 298.15 K, obtido via calorimetria de relaxação térmica. Empregando-se o valor de entropia molar determinado no presente trabalho, os parâmetros do modelo de Berman e Brown estimados com os dados em temperaturas elevadas, e uma estimativa disponível na literatura para a entalpia de formação do óxido Al2MnO4, construiu-se um modelo para a dependência térmica da energia de Gibbs do referido composto válido na faixa entre 298.15 e 2114 K. O modelo foi testado com sucesso no acesso termodinâmico das propriedades do sistema Al2O3-MnO. / [en] In the present work the constant pressure molar heat capacity of the spinel Al2MnO4 was measured between 2 K and 873 K. In the interval between 2 K and 300 K a relaxation calorimeter was employed. The data indicated the presence of a thermal anomaly around 33 K, whose magnetic component could be evidenced through measurements of the heat capacity with a constant applied magnetic field, and also through specific magnetization data as a function of temperature. The entropic contribution of the thermal anomaly was considered in the calculation of the molar entropy of the oxide at 298.15 K (116.05 more or less 5.2 J/mol.K), and the calculated value has proven to be consistent with values published earlier for other spinel compounds. In the interval between 323 and 873 K a differential scanning calorimeter was employed. The data were quantitatively modeled with the function proposed by Berman and Brown, including the heat capacity value obtained at 298.15 K accessed through the relaxation calorimeter route. By using the molar entropy at 298.15 K, the values of the parameter estimated for the Berman and Brown model with the heat capacity data at elevated temperatures, and an estimative for the heat of formation of the spinel Al2MnO4 extracted from the literature, it was possible to construct a model for the thermal dependence of the Gibbs energy of this compound valid between 298.15 K and 2114 K. The model was successfully tested in the thermodynamic assessment of the properties of the system Al2O3-MnO.