O poli (p-fenilenevinileno), ou PPV, é um polímero de grande relevância tecnológica devido a suas propriedades eletroluminescentes, que têm sido exploradas em diodos emissores de luz orgânicos, displays flexíveis e outros dispositivos optoeletrônicos. Embora o PPV seja um material de importância para muitas aplicações, a sua síntese na nano/microescala não pode ser obtida através do método padrão, o qual utiliza o aquecimento de um polímero precursor poli (cloreto de xileno tetrahidrotiofenio) (PTHT). Este trabalho mostra como a microestruturação com pulsos de femtosegundo pode ser empregada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas, empregando três diferentes abordagens, permitindo uma nova metodologia para a fabricação precisa de microcircuitos poliméricos complexos, (i) na primeira abordagem, o processo de conversão é obtido pela irradiação de filmes de PTHT com pulsos laser ultracurtos em regiões previamente determinadas, o que leva ao controle espacial da formação de PPV em microescala, (ii) na segunda abordagem, microestruturas tridimensionais dopadas com PTHT foram fotopolimerizadas por absorção de dois fótons. A conversão de PTHT para PPV nestas microestruturas dopadas foi obtida após um tratamento térmico, (iii) na terceira abordagem, a transferência direta induzida por laser (LIFT) com pulsos de femtossegundos permite a deposição controlada de PPV com alta resolução espacial, fornecendo micropadrões 2D, preservando sua estrutura e propriedades ópticas. As estruturas foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura, microscopia óptica de transmissão, microscopia de fluorescência e microscopia confocal de fluorescência. Suas propriedades ópticas foram analisadas através de sistemas de micro-fotoluminescência e micro-absorção implementadas em um microscópio invertido. Medidas de espectroscopia Raman, microscopia de força atômica e medidas elétricas também foram realizadas. Este trabalho mostra como a microestruturação com laser de fs pode ser explorada para a síntese de PPV em regiões pré-determinadas para fabricar uma variedade de microdispositivos, abrindo novos caminhos na optoeletrônica baseada em polímeros. / Poly(p-phenylenevinylene), or PPV, is a polymer of great technological relevance due to its electroluminescent properties, which have been exploited in organic light emitting diodes, flexible displays and other optoelectronic devices. Although PPV is a material of foremost importance for many applications, its synthesis at the nano/micro scale cannot be achieved through the standard method that uses heating of a precursor polymer poly(xylene tetrahydrothiophenium chloride)(PTHT). This work demonstrates the use of direct laser writing with femtosecond pulses to obtain the synthesis of PPV in pre-determined regions, by applying three different approaches, allowing the precise fabrication of complex polymeric microcircuits, (i) in the first approach the conversion process is achieved by irradiating PTHT films with ultra-short laser pulses in previously determined regions, which leads to the spatial control of PPV formation at microscale, (ii) in the second approach, three-dimensional microstructures doped with PTHT were photopolymerized by two photons absorption. The conversion of PTHT to PPV in these doped microstructures was obtained by a subsequent thermal treatment, (iii) in the third approach, laser-induced forward transfer (LIFT) with femtosecond pulses enables the controlled deposition of PPV with high spatial resolution, providing 2D micropatterns, while preserving its structure and optical properties. The structures were characterized by scanning electron, fluorescence, transmission and confocal fluorescence microscopies. Their optical properties were analyzed by micro-photoluminescence and micro-absorption setups assembled on an inverted microscope. Raman spectroscopy, electrical measurements and atomic force microscopy were also performed. This thesis shows the use of fs-laser writing methods for the synthesis of PPV in pre-determined regions, to fabricate a variety of microdevices, thus opening new avenues in polymer-based optoelectronics.

Compostos orgânicos constituem uma classe interessante de materiais para aplicações em óptica por apresentarem boa processabilidade, relativa facilidade para integração em dispositivos e, principalmente, pela possibilidade de otimização de suas propriedades ópticas através da engenharia molecular. Várias estratégias têm sido empregadas para sintetizar moléculas orgânicas, que exibam singificativos efeitos ópticos não lineares. Nesta direção, nos últimos anos moléculas multi-ramificadas vêm sendo produzidas com o objetivo de intensificar efeitos não lineares, já que estas podem exibir um forte efeito cooperativo entre seus ramos. Nesta tese estudamos a relação da absorção de dois fótons (A2F) e da primeira hiperpolarizabilidade com a estrutura molecular, para um conjunto de nove derivados de trifenilamina com diferentes grupos aceitadores de elétrons arranjadas em geometrias dipolar, quadrupolar e octopolar. O processo A2F foi estudados através da técnica de Varredura-Z, enquanto que a primeira hiperpolarizabilidade foi caracterizada pela técnica de espelhamento hiper Rayleigh. Os dados experimentais para a absorção de dois fótons revelaram espectros bem definidos, com valores razoáveis de seção de choque na região do visível e infravermelho próximo. Observamos ainda um engrandecimento para a seção de choque de A2F para as moléculas quadrupolares. Os resultados obtidos para a primeira hiperpolarizabilidade (β) mostraram que moléculas quadrupolares apresentam maior β do que as dipolares e octopolares, portanto, nossos resultados permitem concluir que o acoplamento eletrônico entre os ramos contribuem fortemente para a seção de choque por A2F e β nas moléculas quadrupolares, não sendo este processo relevante nas moléculas octopolares. Todos os resultados foram interpretados por meio de estudos teóricos empregando a teoria do funcional da densidade (DFT). / Organic compounds constitute an interesting class of materials for optical applications due to their excellent processability, easy integration into devices and, mainly, the possibility of optimizing its optical properties through molecular engineering. Several strategies have been employed to synthesize organic molecules, which exhibit significant nonlinear optical effects. In this direction, in the last few years multi-branched molecules have been obtained aiming at intensifying nonlinear optical effects, since they may exhibit a strong cooperative effect among their branches. On this thesis we have studied the relationship of two-photon absorption (2PA) and first hyperpolarizability with the molecular structure of a group of nine triphenylamine derivatives attached to distinct electron acceptor groups arranged in dipole, quadrupole and octopolar geometries. The 2PA process was studied by Z-scan technique, while the first hyperpolarizability was characterized by the hyper-Rayleigh scattering technique. The experimental data for two-photon absorption revealed well-defined spectra with reasonable cross section magnitude in the visible and near infrared range. We also observed an enhancement of the 2PA cross-section for the quadrupolar molecules in comparison to the dipolar and octopolar ones. The results obtained for the first hyperpolarizability (β) shown that the quadrupolar molecules present higher β than the dipolar and octopolar, suggesting that the electronic coupling between the branches strongly contribute to the 2PA cross-section and β in quadrupolar molecules, being not relevant in the octopolar molecules. All results were interpreted through theoretical studies based on the density functional theory (DFT).

Neste trabalho realizamos o estudo da cinética e formação de agregados em cristais iônicos halogenetos alcalinos dopados com impurezas divalentes, através da técnica de espectroscopia de absorção de dois fótons (ADF). Analisamos a formação dos agregados em cristais envelhecidos a temperaturas fixas (50 e 250&#176C), através de medidas de ADF das transições 4f7 &#8594 4f7 do Eu2+, proibidas por um fóton. A evolução do espectro de ADF em função do tempo, mostrou a existência de três fases distintas de agregação. A primeira fase consiste na formação de dímeros e é observada no espectro de ADF através de três absorções muito próximas às absorções do dipolo isolada. As outras duas fases (II e III) evoluem a partir dos dímeros, dependendo do tratamento térmico a que a amostra é submetida. Estas fases são observadas no espectro de ADF através de absorções relativamente afastadas das absorções do dipolo isolado. Todo sistema experimental foi montado em nosso laboratório, consistindo de um sistema de aquisição de dados controlado por um micro-computador; laser de corante bombeado por um YAG:Nd3+; motores de passos para a varredura do comprimento de onda do laser de corante; sistema de detecção; etc. / In this work we realize the study of the Kinetic and formation of precipitates in ionic crystals doped with divalent impurities by the TPA (two photon absorption) spectroscopy technique. We analyze the formation of the aggregates in crystals annealed at temperatures of 50 and 250&#176C. We measured the TPA of the transition 4f7 &#8594 4f7 of the Eu2+, which is forbidden by one photon. The evolution of the TPA spectra at the time showed us three phases of the precipitates. The dimmers formation was observed in the first phase, by three absorptions bands near the one of the impurity vacancy dipole. The others phases (II and III) involve from the dimmers, depending on the annealing temperature that the samples were submitted. Those phases are observed in the TPA spectra through absorptions which are relatively far from the absorptions due to the isolated (I-V) dipole. All experimental system employed is home made. It consists of a data acquisition system controlled by a micro-computer; a Dye laser pumped by a YAG:Nd3+ laser; step motors to scan the wavelength of the Dye laser; detection system and others devices.

Neste trabalho abordamos os processos de perdas colisionais por mudança de estrutura fina e por escape radiativo. Estes processos são importantes por serem os principais fatores limitantes da densidade e da permanência de átomos confinados em armadilhas magneto-ópticas. A utilização do formalismo de Wigner nos possibilitou tratar a dinâmica dos graus de liberdade internos do sistema de forma puramente quântica, enquanto tratamos os graus de liberdade translacionais de maneira semiclássica. Com este formalismo deduzimos equações inéditas para uma colisão unidimensional e desenvolvemos um algoritmo, também inédito, para a resolução numérica de tais equações. / In this work we study the collision loss processes caused by fine-structure change and radiative escape. These processes are important because they limit the density and the confinement time of atoms in magneto-optical traps. The use of the Wigner-function formalism allows us to treat the internal degrees of freedom purely quantum mechanically, while treating the dynamics of the external degrees of freedom quasi-classically. This dissertation employs this formalism to derive for the first time, quasi-classical equations describing one-dimensional cold collisions, including dissipation due to spontaneous emission, and an algorithm, also for the first time, to solve numerically the mentioned set of coupled equations.

Os raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECR) são partículas que chegam no topo da atmosfera terrestre com energia acima de 10^{18} eV. Sua composição é uma das chaves para elucidar sua origem que ainda é desconhecida. Devido ao seu baixo fluxo, os UHECR são detectados indiretamente através dos chuveiros atmosféricos extensos (EAS). Em nossa pesquisa desenvolvemos um método de discriminação da composição dos UHECR combinando dois parâmetros característicos destes chuveiros. Um deles é a profundidade na qual o chuveiro atinge seu máximo, tendo o maior número de partículas (X_{max}), e o outro, a densidade numérica de múons a 1000 m do centro do chuveiro (ho_{1000}). Temos como objetivo discriminar chuveiros iniciados por fótons daqueles iniciados por núcleos ou núcleons dado que mesmo uma pequena fração de fótons pode elucidar vários aspectos fundamentais dos UHECR. Nosso método é baseado em simulações de chuveiros, no qual, incluímos os efeitos de detecção e reconstrução, dados pelas técnicas de fluorescência e de superfície. Mostramos que nosso método de discriminação é robusto, mesmo incluindo as incertezas de reconstrução dos múons nos chuveiros que aqui estimamos para as próximas gerações de detectores de superfície. A incerteza do X_{max} será aquela usual da reconstrução pela técnica de fluorescência. Portanto, nossa análise tem um caráter preditivo para a separação da composição dos UHECR com estes parâmetros. Desta forma, nosso método pode ser aplicado aos dados dos observatórios de UHECR que utilizarem a próxima geração de detectores de superfície para reconstrução dos múons dos EAS, tais como as Colaborações Pierre Auger e Telescope Array. / Ultrahigh energy cosmic rays (UHECR) are particles which reach the Earth\'s atmosphere with energy above 10^ eV. Their composition is one of the keys to elucidate their origin which is still unknown. Due their low flux, the UHECR are detected indirectly by Extensive Air Showers (EAS). In this thesis, we develop a method to investigate their composition by simultaneously analyzing two EAS parameters, the depth at which the shower reaches its maximum size, where the number of particles reaches its maximum (X_), and the muon number at 1000 m from the shower core (ho_). We aim at discriminating EAS initiated by photons from those initiated by nucleus and nucleons. Even a small photonic fraction might reveal important fundamental UHECR questions. Our method is based on EAS simulations which includes, the detection and reconstruction by fluorescence and surface detectors. We show that our methodological approach is robust even when muons reconstruction uncertainties are considered. We derive the necessary uncertainty of the next generation of surface detectors that look for detect muons in EAS. As a result, our analysis is predictive in separating photon showers from nucleus and nucleons. Thus, our method can be used as an data analysis tool for UHECR experiments, such as the Pierre Auger Observatory and Telescope Array.

Os raios cósmicos de ultra-alta energia (UHECR) são partículas que chegam no topo da atmosfera terrestre com energia acima de 10^{18} eV. Sua composição é uma das chaves para elucidar sua origem que ainda é desconhecida. Devido ao seu baixo fluxo, os UHECR são detectados indiretamente através dos chuveiros atmosféricos extensos (EAS). Em nossa pesquisa desenvolvemos um método de discriminação da composição dos UHECR combinando dois parâmetros característicos destes chuveiros. Um deles é a profundidade na qual o chuveiro atinge seu máximo, tendo o maior número de partículas (X_{max}), e o outro, a densidade numérica de múons a 1000 m do centro do chuveiro (ho_{1000}). Temos como objetivo discriminar chuveiros iniciados por fótons daqueles iniciados por núcleos ou núcleons dado que mesmo uma pequena fração de fótons pode elucidar vários aspectos fundamentais dos UHECR. Nosso método é baseado em simulações de chuveiros, no qual, incluímos os efeitos de detecção e reconstrução, dados pelas técnicas de fluorescência e de superfície. Mostramos que nosso método de discriminação é robusto, mesmo incluindo as incertezas de reconstrução dos múons nos chuveiros que aqui estimamos para as próximas gerações de detectores de superfície. A incerteza do X_{max} será aquela usual da reconstrução pela técnica de fluorescência. Portanto, nossa análise tem um caráter preditivo para a separação da composição dos UHECR com estes parâmetros. Desta forma, nosso método pode ser aplicado aos dados dos observatórios de UHECR que utilizarem a próxima geração de detectores de superfície para reconstrução dos múons dos EAS, tais como as Colaborações Pierre Auger e Telescope Array. / Ultrahigh energy cosmic rays (UHECR) are particles which reach the Earth\'s atmosphere with energy above 10^ eV. Their composition is one of the keys to elucidate their origin which is still unknown. Due their low flux, the UHECR are detected indirectly by Extensive Air Showers (EAS). In this thesis, we develop a method to investigate their composition by simultaneously analyzing two EAS parameters, the depth at which the shower reaches its maximum size, where the number of particles reaches its maximum (X_), and the muon number at 1000 m from the shower core (ho_). We aim at discriminating EAS initiated by photons from those initiated by nucleus and nucleons. Even a small photonic fraction might reveal important fundamental UHECR questions. Our method is based on EAS simulations which includes, the detection and reconstruction by fluorescence and surface detectors. We show that our methodological approach is robust even when muons reconstruction uncertainties are considered. We derive the necessary uncertainty of the next generation of surface detectors that look for detect muons in EAS. As a result, our analysis is predictive in separating photon showers from nucleus and nucleons. Thus, our method can be used as an data analysis tool for UHECR experiments, such as the Pierre Auger Observatory and Telescope Array.

Made available in DSpace on 2017-07-10T17:37:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Thaisa_Muriel_Mioranza.pdf: 2175568 bytes, checksum: 5bdfcf6dcf5708e0c3a818711f1c959a (MD5) Previous issue date: 2015-02-25 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The objective of this work was to study the influence of homeopathic or high diluted solution of Thuya occidentalis in the control of root-knot nematode Meloidogyne incognita in tomato plants and physiological responses promoted in the plant. The experiment consisted of in vitro and in vivo assay. The treatments were different dynamization of T. occidentalis 6, 12, 24, 50, 100, 200 and 400CH (centesimal hahnemaniana dilution) and the water (control). In the in vitro experiment nematodes were treated with 0.1% homeopathic solution of the treatments for 24 hours for the motility test and 15 days for hatching test. For the in vivo test, the experiment was carried out in two years, the first year in completely randomized design and the second year in a randomized block design, both with eight treatments and with four replications. At the moment that the tomato seedlings were transplanted, they were submerged in a 0.1% solution of treatments. Subsequently were inoculated 4188 eggs and 661 second-stage juveniles (J2) in the first experiment and 4350 eggs and 700 J2 in the second experiment. Were performed weekly sprays of 0.1% solution of the treatments in the shoots of plants. The plants were cultivated until the nematodes complete a development cycle. We evaluated the number of galls, egg masses, number of eggs and J2 in the roots, number of eggs and J2 in the soil, plant height, shoot fresh and dry weight, root volume, number of clusters, number of fruits per bunch, fresh and dry fruit weight and relative chlorophyll content. In the 2014 experiment were chosen the dynamizations 6, 24 and 50CH, and the control with nematode and treated with water and plants without nematodes and without treatment, with four repetitions each for the measurement of photosynthesis rates (A), stomatal conductance (gs), transpiration (E), internal CO2 concentration on leaf (Ci) and leaf temperature (Tleaf) varying the photosynthetic photon flux density (PPFD). It was also calculated the efficiency of water use (USA) (A/E), intrinsic water use efficiency (EUIA) (A/gs) and the instantaneous efficiency of carboxylation (A/C). The treatments did not show nematostatic and nematicide effect even did not influence in hatches eggs for in vitro assay. To the in vivo assay, in 2013, T. occidentalis 100CH caused a reduction in the population of J2 in the roots, as well as 200CH promoted an increase in the volume root and fruit fresh weight of the first bunch. In 2014, 100CH caused a decrease in the number of egg masses and J2 in the soil, and influenced the development of the root, while 50CH increased the fresh weight of shoots of tomato plants. The specific measures of gas exchange did not differ between treatments. Plants infected with M. incognita and without treatment caused an increase in the net photosynthesis and the carboxylation capacity for response curve to light. Already T. occidentalis 24CH inhibited the effect of increased CO2 fixation in tomato plants inoculated with M. incognita, providing similar behavior to healthy plants in different densities of photons. Plants of homeopathic treatments showed higher leaf temperature. T. occidentalis showed control capability of root-knot nematode and influenced in tomato growth and physiology / O objetivo desse trabalho foi estudar a influência de soluções ultradiluídas de Thuya occidentalis no controle do nematoide de galhas Meloidogyne incognita em plantas de tomateiro e as respostas fisiológicas promovidas na planta. O experimento foi constituído de ensaios in vitro e in vivo. Os tratamentos utilizados foram diferentes dinamizações de T. occidentalis 6, 12, 24, 50, 100, 200 e 400CH (centesimal hahnemanniana) e a testemunha água (controle). No experimento in vitro os nematoides ficaram em contato direto com a solução de 0,1% dos tratamentos, por 24 horas para o teste de motilidade e 15 dias para o teste de eclosão. Para o teste in vivo, o experimento foi realizado em dois anos, sendo o primeiro ano em delineamento inteiramente casualizado e o segundo ano em delineamento de blocos ao acaso, ambos com oito tratamentos e quatro repetições. No momento em que as mudas de tomateiro foram transplantadas, estas foram submersas em uma solução de 0,1% dos tratamentos. Posteriormente foram inoculados 4188 ovos e 661 juvenis de segundo estágio (J2) no primeiro experimento e 4350 ovos e 700 J2 no segundo experimento. Foram realizados pulverizações semanais da solução de 0,1% dos tratamentos na parte aérea das plantas. As plantas foram conduzidas até que os nematoides completassem um ciclo de desenvolvimento. Foram avaliados o número de galhas, massas de ovos, número de ovos e J2 nas raízes, número de ovos e J2 no solo, altura de plantas, massa fresca e seca da parte aérea, volume de raiz, número de cachos, número de frutos por cacho, massa fresca e seca dos frutos e teor relativo de clorofila. No experimento de 2014, foram escolhidas as dinamizações de 6, 24 e 50CH, além da testemunha com nematoide e tratada com água e testemunha sem nematoide e sem tratamento, com quatro repetições cada, para a mensuração da taxa de assimilação líquida de CO2 (A), transpiração foliar (E), condutância estomática (gs), concentração interna de CO2 (Ci) e temperatura foliar (°C), variando-se a densidade de fluxo de fótons fotossinteticamente ativos (DFFFA). Também foi calculada a eficiência no uso da água (EUA) (relação A/E), eficiência intrínseca no uso da água (EUIA) (relação A/gs) e a eficiência instantânea da carboxilação (A/Ci) (relação A/Ci). Os tratamentos não mostraram efeito nematostático e nematicida assim como não influenciaram na eclosão de ovos para o ensaio in vitro. Já para o in vivo, em 2013, T. occidentalis 100CH causou redução na população de J2 nas raízes, assim como 200CH promoveu aumento no volume de raiz e massa fresca de frutos do primeiro cacho. Em 2014, 100CH promoveu diminuição no número de massas de ovos e J2 no solo, e influenciou no desenvolvimento da raiz, enquanto 50CH incrementou a massa fresca da parte aérea de tomateiro. As medidas pontuais de trocas gasosas não apresentaram diferença entre os tratamentos. Plantas infectadas com M. incognita e sem tratamento promoveram aumento na fotossíntese líquida e capacidade de carboxilação pela curva de resposta à luz. Já T. occidentalis 24CH inibiu o efeito de maior fixação de CO2 em tomateiros inoculados por M. incognita, proporcionando comportamento semelhante às plantas sadias em diferentes densidades de fótons. Plantas submetidas aos tratamentos homeopáticos apresentaram maior temperatura foliar. T. occidentalis apresentou capacidade de controle de nematoide de galhas e influenciou no crescimento e fisiologia do tomateiro

Orientador: Aparecido Augusto de Carvalho / Banca: Cláudio Kitano / Banca: Walter Katsumi Sakamoto / Banca: Tony Inácio da Silva / Banca: Giuliano Pierre Estevam / Resumo: Sensores piroelétricos podem ser utilizados para medir a taxa de fluência de energia (intensidade) da radiação X na faixa de diagnóstico médico e de ortovoltagem. Neste trabalho, foi implementado um sistema eletrônico que pode medir taxa de fluência de energia de radiação gama de 1,25 MeV e fótons X de 6 MV e 15 MV. O sistema é constituído por um sensor piroelétrico, um conversor corrente-tensão de alta sensibilidade e um instrumento para registrar a forma de onda e medir o pulso do sinal produzido pelo sensor. Este instrumento pode ser um osciloscópio, um circuito microcontrolado associado a um display de cristal líquido, ou um módulo de aquisição de dados e um laptop. O sensor piroelétrico e o conversor corrente-tensão foram alojados em uma câmara piroelétrica blindada. Seis tipos de sensores piroelétricos foram avaliados, sendo três cerâmicas e três compósitos. Os resultados obtidos com o sistema eletrônico, utilizando os diferentes tipos de sensores, possibilitaram caracterizá-lo em termos de precisão, resolução e sensibilidade. O sistema apresentou resposta linear com a taxa de fluência de energia da radiação, precisão melhor que 3 % e resolução de 5,56 nW/m2. As constantes piezoelétricas d33 dos sensores utilizados não sofreram alteração após os mesmos terem sido irradiados com 45 Gy de radiação na faixa de radioterapia. Estas características, associadas à importância de se medir a taxa de fluência de energia de radiação ionizante, podem tornar o instrumento piroelétrico muito útil no monitoramento de radiação produzida por equipamentos de radioterapia / Abstract: Pyroelectric sensors have been be used to measure the energy fluence rate (intensity) of x-radiation in the range of medical diagnosis and orthovoltage. In this work, we implemented an electronic system that can measure the energy fluence rate of 1.25 MeV gamma radiation, 6 MV and 15 MV X-photons. The system consists of a pyroelectric sensor, a high sensitivity current-to-voltage converter and an instrument for measuring and recording the waveform of pulses produced by the pyroelectric sensor. This instrument may be an oscilloscope, a microcontrolled circuit associated with a liquid crystal display, or a data acquisition module connected to a laptop. The pyroelectric sensor and the current-tovoltage converter were placed in an shielded pyroelectric camera. Six types of pyroelectric sensors were evaluated, three ceramics and three composites. The results obtained with the electronic system, using different types of sensors, allowed us to characterize it in terms of precision, resolution and sensitivity. The system has linear response to the energy fluence rate of radiation, precision better than 3 % and resolution of 5,6 nW/m2. The piezoelectric constant d33 of the sensors used have not changed after these have been irradiated with 45 Gy of radiotherapy radiation. These characteristics, associated with the importance of measuring the ionizing radiation energy fluence rate may make the pyroelectric instrument very useful in monitoring radiation produced by radiotherapy equipments / Doutor

In this doctoral thesis we investigate several experiments exploring the light orbital angular momentum and the Fraunhofer diffraction of light. Our investigations goes from coherent propagation, continue through incoherent propagation, arriving at semiclassical states used to explore one fundamental problem in quantum mechanics, i. e., the Born’s rule. Therefore, concerning coherent propagation of light with orbital angular momentum, we were first involved with studies about Fraunhofer diffraction of this type of light, by a single slit and by a square aperture. In the former work we studied the Fraunhofer diffraction when the slit center is aligned with the vortex center and when it is out of the vortex center. Concerning the work related to the square aperture, we show that the diffraction by such aperture is not sufficient to characterize the topological charge. Continuing the works, we also investigate the Fraunhofer diffraction of light with orbital angular momentum of fractional topological charge in the real space. An interesting phenomenon, the birth of a vortex, was studied at Fraunhofer plane, showing new conclusions in the study of fractional topological charges. Our studies continued with the Fraunhofer propagation of vortices in incoherent light, unveiling strong correlations between incoherent vortices. Finally, we explored semiclassical aspects of light with orbital angular momentum. Firstly, the topological charge determination via the spatial probability distribution of detection of photons diffracted by a triangular aperture. After, the validation of the Born’s rule using diffraction, by three slits disposed in a triangular configuration, of photons with an extra phase, i. e., the azimuthal phase added to the path phase. / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta tese de doutorado investigamos diversos experimentos que exploram o momento angular orbital da luz e a difração de Fraunhofer. Nossas investigações abrangeram desde propagação coerente, passando por propagação incoerente, chegando a estados semiclássicos usados para explorar uma questão fundamental da mecânica quântica, a saber, a regra de Born. Portanto, no que concerne à propagação de luz coerente com momento angular orbital, estivemos envolvidos primeiramente com estudos da difração de Fraunhofer deste tipo de luz, por uma fenda simples e por uma abertura quadrada. No primeiro trabalho estudamos a difração de Fraunhofer quando o centro da fenda está alinhado com o centro do vórtice e quando está deslocado do centro do vórtice. Quanto ao trabalho relacionado à abertura quadrada, mostramos que a difração de Fraunhofer por tal abertura não permite caracterizar a carga topológica. Prosseguindo os trabalhos, investigamos também a difração no plano de Fraunhofer de luz com momento angular de carga fracionária no plano real. Um interessante fenômeno, o nascimento de um vórtice, foi estudado no plano de Fraunhofer, mostrando novas conclusões nos estudos relacionados à carga fracionária. Nossos estudos continuaram com a propagação de Fraunhofer de vórtices em luz incoerente, revelando fortes correlações entre vórtices incoerentes. Por fim, exploramos aspectos semiclássicos da luz com momento angular orbital. Primeiramente, a determinação da carga topológica via distribuição de probabilidade espacial de detecção de fótons difratados por uma abertura triangular. Posteriormente, a validação da regra de Born utilizando difração, por três fendas simples dispostas na forma triangular, de fótons com uma fase extra, ou seja, a fase azimutal, adicionada à fase de caminho.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:32:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-25Bitstream added on 2014-06-13T19:22:12Z : No. of bitstreams: 1 pontes_w_dr_ilha.pdf: 799811 bytes, checksum: 398dc35d3e3ae3ef3dfe294f8ba6793c (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Sensores piroelétricos podem ser utilizados para medir a taxa de fluência de energia (intensidade) da radiação X na faixa de diagnóstico médico e de ortovoltagem. Neste trabalho, foi implementado um sistema eletrônico que pode medir taxa de fluência de energia de radiação gama de 1,25 MeV e fótons X de 6 MV e 15 MV. O sistema é constituído por um sensor piroelétrico, um conversor corrente-tensão de alta sensibilidade e um instrumento para registrar a forma de onda e medir o pulso do sinal produzido pelo sensor. Este instrumento pode ser um osciloscópio, um circuito microcontrolado associado a um display de cristal líquido, ou um módulo de aquisição de dados e um laptop. O sensor piroelétrico e o conversor corrente-tensão foram alojados em uma câmara piroelétrica blindada. Seis tipos de sensores piroelétricos foram avaliados, sendo três cerâmicas e três compósitos. Os resultados obtidos com o sistema eletrônico, utilizando os diferentes tipos de sensores, possibilitaram caracterizá-lo em termos de precisão, resolução e sensibilidade. O sistema apresentou resposta linear com a taxa de fluência de energia da radiação, precisão melhor que 3 % e resolução de 5,56 nW/m2. As constantes piezoelétricas d33 dos sensores utilizados não sofreram alteração após os mesmos terem sido irradiados com 45 Gy de radiação na faixa de radioterapia. Estas características, associadas à importância de se medir a taxa de fluência de energia de radiação ionizante, podem tornar o instrumento piroelétrico muito útil no monitoramento de radiação produzida por equipamentos de radioterapia / Pyroelectric sensors have been be used to measure the energy fluence rate (intensity) of x-radiation in the range of medical diagnosis and orthovoltage. In this work, we implemented an electronic system that can measure the energy fluence rate of 1.25 MeV gamma radiation, 6 MV and 15 MV X-photons. The system consists of a pyroelectric sensor, a high sensitivity current-to-voltage converter and an instrument for measuring and recording the waveform of pulses produced by the pyroelectric sensor. This instrument may be an oscilloscope, a microcontrolled circuit associated with a liquid crystal display, or a data acquisition module connected to a laptop. The pyroelectric sensor and the current-tovoltage converter were placed in an shielded pyroelectric camera. Six types of pyroelectric sensors were evaluated, three ceramics and three composites. The results obtained with the electronic system, using different types of sensors, allowed us to characterize it in terms of precision, resolution and sensitivity. The system has linear response to the energy fluence rate of radiation, precision better than 3 % and resolution of 5,6 nW/m2. The piezoelectric constant d33 of the sensors used have not changed after these have been irradiated with 45 Gy of radiotherapy radiation. These characteristics, associated with the importance of measuring the ionizing radiation energy fluence rate may make the pyroelectric instrument very useful in monitoring radiation produced by radiotherapy equipments