Devido à alta prevalência da erosão dental, esse trabalho tem por objetivo avaliar diferentes protocolos do laser de Nd:YAG e flúor na progressão de lesões de erosão em dentina. Para isso, o trabalho foi divido em duas etapas. Na primeira, foram utilizados 120 terceiros molares humanos que tiveram sua dentina exposta e incluída em resina acrílica. Após polimento, as amostras com curvatura de até 0,3 ?m foram selecionadas. Estas ficaram 10 minutos em ácido cítrico 1% (pH 2,3) para formação de lesão de erosão inicial e então, foram divididas em 8 grupos experimentais (n=15): Controle (sem tratamento), Flúor (gel de fluoreto de sódio neutro 2%), Nd:YAG1 (0,5W; 50mJ; ~41,66J/cm2; 10Hz; 40s; em contato), Nd:YAG2 (0,70W; 70mJ; ~62,50J/cm2; 10Hz; 40s; em contato), Nd:YAG3 (1,0W; 100mJ; ~54,16J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm desfocado), Flúor+Nd:YAG1, Flúor+Nd:YAG2 e Flúor+Nd:YAG3. Para verificar a perda de superfície ocorrida, foram feitas leituras em perfilômetro óptico nos seguintes tempos: após formação da lesão inicial, logo após tratamentos e após 1o, 3o e 5o dias de ciclagem erosiva. Para a segunda etapa, foram utilizadas 93 dentinas extraídas de terceiros molares humanos, as quais também foram incluídas em resina acrílica e polidas. Das amostras obtidas, foram selecionadas 60 com curvatura adequada para as análises perfilométricas, nos mesmos tempos descritos anteriormente. As outras 33 amostras foram utilizadas para análise em microscopia eletrônica de varredura, nos tempos pós-lesão inicial, pós-tratamento e ao final dos cinco dias de ciclagem erosiva. Após formação da lesão inicial, elas foram divididas em 6 grupos experimentais: Controle (nenhum tratamento), Flúor (gel de fluoreto de sódio neutro 2%), Nd:YAG1 (0,5W; 50mJ; ~26,6J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm desfocado), Nd:YAG2 (0,7W; 70mJ; ~37,5J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm desfocado), Flúor+Nd:YAG1 e Flúor+Nd:YAG2. Os dados resultantes das análises perfilométricas foram submetidos à análise estatística, sendo as duas etapas independentes. Significância estatística foi de 5%. Na primeira etapa, os grupos apresentaram diferença significante em todos os tempos analisados (p<0,001), exceto após lesão inicial. Houve perda superficial após irradiação com todos os protocolos do laser de Nd:YAG. A associação do flúor com o laser não diferiu significativamente do laser isoladamente. O grupo Flúor apresentou os menores valore de perda de superfície e os grupos Nd:YAG2 e Flúor+Nd:YAG2 apresentaram os maiores valores, não havendo diferença entre eles. Na segunda etapa, os grupos também apresentaram diferença significante em todos os tempos (p=0,001). Os grupos Flúor e Flúor+Nd:YAG1, após o primeiro dia de ciclagem, tiveram menor perda de superfície que os outros grupos. Nos outros tempos, os grupos Flúor, Flúor+Nd:YAG1 e Flúor+Nd:YAG2, tiveram menor perda de superfície que o grupo Controle e este não foi diferente dos grupos apenas irradiados com o laser, independente do protocolo. As micrografias foram analisadas qualitativamente e mostraram que o laser nos parâmetros utilizados não foi capaz de obliterar os túbulos dentinários, porém, reduziu o diâmetro dos mesmos. Dentro das limitações de um estudo in vitro, pode-se concluir que o flúor tem papel protetor na progressão da erosão dental e que o laser de Nd:YAG, quando utilizado dentro dos parâmetros adequados, pode ser eficaz no tratamento da erosão dental. / Due to the high prevalence of dental erosion, this study aimed to evaluate the progression of dentin erosion after treatment with different protocols of the Nd:YAG laser and fluoride. Thus, this study was divided into two phases. In the first phase, 120 human third molars had their dentin exposed and embedded in acrylic resin. After polishing, specimens with curvature of maximum 0.3 ?m were selected. They were immersed in 1% citric acid (pH 2.3) for 10 minutes to form initial erosion lesion and then they were divided into 8 experimental groups (n=15): Control (no treatment), Fluoride (neutral sodium fluoride gel 2%), Nd:YAG1 (0,5W; 50mJ; ~41,66J/cm2; 10Hz; 40s; contact), Nd:YAG2 (0,70W; 70mJ; ~62,50J/cm2; 10Hz; 40s; contact), Nd:YAG3 (1,0W; 100mJ; ~54,16J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm defocused), Fluoride+Nd:YAG1, Fluoride+Nd:YAG2 and Fluoride+Nd:YAG3. Surface loss was evaluated by optical profilometry after initial lesion, right after treatments, and after 1st, 3rd and 5th erosion cycling days. For the second phase, 93 dentin specimens were obtained from human third molars. They were also embedded in acrylic resin and polished. From those specimens, 60 with adequate curvature were selected for the profilometer analysis, which were at the same time points described before. The other 33 specimens were analyzed by scanning electron microscopy, after formation of initial lesion, after treatments and at the end of the five days of erosive cycling. After formation of initial lesion, specimens were divided in six groups: Control (no treatment), Fluoride (neutral sodium fluoride gel 2%), Nd:YAG1 (0,5W; 50mJ; ~26,6J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm defocused), Nd:YAG2 (0,7W; 70mJ; ~37,5J/cm2; 10Hz; 40s; 1mm defocused), Fluoride+Nd:YAG1 e Fluoride+Nd:YAG2. Data resulting from profilometer analyzes were subjected to statistical analysis, with the two phases independent. Statistical significance was 5%. In the first phase, all groups showed significant differences in all time periods (p<0.001), except after initial lesion. There was surface loss after irradiation with all Nd:YAG laser protocols. The association of fluoride and laser did not differ significantly from the laser alone. Fluoride had the lowest surface loss values and groups Nd:YAG2 and Fluoride+Nd:YAG2 presented the highest, with no difference between them. In the second phase, the groups also showed statistically differences among them in all time periods (p=0.001). Fluoride and Fluoride+Nd:YAG1 after the first erosive challenge had less surface loss than the other groups. In the other time points, Fluoride, Fluoride+Nd:YAG1 and Fluoride+Nd:YAG2 presented lower surface loss than the Control, which did not differ from those irradiated with Nd:YAG laser only, regardless of the protocol. The micrographs were qualitatively analyzed and showed that laser irradiation at all parameters used, was not able to obliterate the dentinal tubules. Nevertheless, the irradiation caused a reduction in the tubule\'s diameter. Within the limitations of an in vitro study, it can be concluded that fluoride has a protective role in the progression of dental erosion and the Nd:YAG laser can be effective in the treatment of dental erosion when used within the proper parameters.

A Terapia Fotodinâmica consiste em uma nova e promissora técnica de diagnóstico e tratamento de tumores malignos. O tratamento se baseia na administração intravenosa de um fotossensibilizador que acumula-se seletivamente em tecido tumoral, sendo a seguir excitado com luz visível gerando espécies tóxicas às células levando-as à morte. Neste trabalho estudou-se o Photodithazine (PDZ), uma nova droga fotossensibilizadora produzida na Rússia que consiste de um derivado hidrossolúvel de mono-L-aspartil clorina, com potencial aplicação em Terapia Fotodinâmica (PDT). A fotodegradação do PDZ foi induzida em diferentes condições e a citotoxicidade do PDZ não irradiado e previamente irradiado foi investigada na ausência (escuro) e presença de luz (claro) em células normais (VERO) e tumorais (HEp-2). A fotodegradação do PDZ foi induzida com laser (488 e 514 nm) e com LED (630 nm). Quando PDZ é fotodegradado ocorre uma diminuição da intensidade de absorção e fluorescência e o aparecimento de uma nova banda de absorção em 668nm, o que sugere transformações químicas que levam à formação de fotoprodutos. Análises realizadas através do método CCA (Convex Constrain Analysis) demonstraram que existem duas espécies distintas, uma que se degrada e outra que se forma (fotoprodutos) em função do tempo. Observa-se também que a fotodegradação do PDZ é mais rápida em 630nm seguida de 514 e 488nm. Comparando-se estes resultados com o Photogem® (fotossensibilizador aprovado para uso em PDT no Brasil), nota-se que o PDZ não apresenta agregação numa ampla faixa de concentração, absorve em comprimento de onda maior do que o Photogem® e fotodegrada em tempo menor. O estado de agregação do PDZ depende do pH e em soluções ácidas apresenta-se agregado. Estudos na presença de surfactantes mostraram que os processos de degradação e formação de fotoprodutos do PDZ apresentaram comportamento diferente do que em PBS. Experimentos com azida sugerem que a fotodegradação do PDZ ocorre pelo mecanismo tipo II, via formação de oxigênio singlete. O tempo de incubação do fotossensibilizador nas células e a presença de soro afetam a citotoxicidade do PDZ nas células normais e tumorais, na ausência ou presença de luz. Quando PDZ é irradiado ocorre uma diminuição da citotoxicidade nas células VERO e HEp-2 no escuro em função do tempo de irradiação, ou seja, os valores de IC50 aumentam 26, 14 e 34% nos comprimentos de onda 488, 514 e 630nm, respectivamente. Entretanto, o aumento do IC50 para as células HEp-2 é de aproximadamente 58% contra 25% para as células VERO. No estudo citotóxico no claro, o aumento do tempo de incubação e tempo de irradiação aumentam a citotoxicidade do PDZ não irradiado. No claro, a citotoxicidade do PDZ é enormemente potencializada pela luz tanto para as células VERO quanto para as células HEp-2. Com o aumento do tempo de exposição da solução de PDZ à luz a citotoxicidade do fotossensibilizador no claro aumenta discretamente para ambas linhagens. Verificou-se que os fotoprodutos formados após a irradiação do PDZ são menos citotóxicos no escuro (2,2 vezes) do que o PDZ não irradiado e cerca de 18 vezes mais citotóxicos na linhagem normal e 10 vezes mais citotóxico na linhagem tumoral no claro. O PDZ apresentou uma importante vantagem sobre o Photogem®, ou seja, é menos citotóxico no escuro e mais citotóxico no claro para ambas linhagens. Esses resultados sugerem um enorme potencial de aplicação clínica desse fotossensibilizador derivado de clorina em Terapia Fotodinâmica. / Photodynamic Therapy (PDT) consists in a technique for cancer treatment. The treatment is based on intravenous administration of the photosensitizer (PS), which is selectively retained in tumor tissue, and when is activated with visible light it can be able to become cytotoxic, being responsible for tumor death. In this study the PS used was Photodithazine (PDZ), a derivative water-soluble of mono-L-aspartil chlorine produced in Russia. It was investigated the PDZ degradation by light (photobleaching) in several conditions and the cytotoxicity of non-irradiated and previously irradiated PDZ in the absence (dark) and presence of light in culture of normal (VERO) and tumor cells (HEp-2). These results were compared with results obtained for Photogem® (photosensitizer approved for use in PDT in Brazil, a hematoporphyrin derivative). PDZ photobleaching was induced with laser in two wavelengths (488 and 514nm) and with LED in 630nm. The degradation was monitored by the decreasing in the absorption and fluorescence intensities. It was observed the appearance of a new absorption band in 668nm (band of photoproducts) suggesting chemistry transformation. Analyses performed with the CCA method (Convex Constrain Analysis) demonstrated that two distinct species are present after the degradation of PDZ, one of then probably being the photoproducts. The photobleaching of PDZ is faster in 630nm than in 514 and 488nm. In the used concentration range of PDZ there is no predominance of aggregated species in physiologic pH, it absorbs in wavelengths higher than Photogem® and degradates in shorter time than Photogem®. However the aggregation of PDZ depends on pH. Only in low pH PDZ presented aggregated species. Studies with surfactants showed that the degradation and formation of photoproducts of PDZ is different than in PBS. Experiments with azide (the singlet oxygen scavenger) suggest that the photobleaching of PDZ occurs by the type II mechanism (singlet oxygen formation). In the cytotoxic studies of PDZ it was observed that the incubation time of the photosensitizer with cells and the presence of serum affect its cytotoxicity in non-tumor and tumor cells in absence and presence of light. When PDZ is previously irradiated occurs a decreasing in cytotoxicity in the dark in function of the irradiation time in both lines. However, the increase of IC50 is approximately 58% for HEp-2 and 25% for VERO. In the presence of light, the cytotoxicity of non-irradiated PDZ increases as a function of incubation and irradiation time. The cytotoxicity of PDZ is greater when in the presence of light in VERO and HEp-2. The increase of irradiation time of the PDZ solution enhances the cytotoxicity of photosensitizer in both cell lines. It is possible to conclude that the photoproducts of PDZ after irradiation are more cytotoxic in the dark (2,2 times) than non-irradiated PDZ and are more cytotoxic (18 folds) in non-tumor cells and 10 folds more cytotoxicity in tumor cell line in the presence of light. PDZ presents an important advantage compared to Photogem®, it is less cytotoxic in the absence of light and more citotóxicas in the presence of light than Photogem® for both cell lines. These results suggest a greater potential for clinical application for this chlorine photosensitizer.

Este estudo objetivou estabelecer condições de irradiação com o laser de Er,Cr:YSGG (de comprimento de onda de 2.79 µm) que propiciassem modificações no esmalte dental e aumentassem sua resistência à desmineralização, associadas ou não à aplicação tópica de flúor fosfato acidulado (FFA). Fluências laser de 2,8 J/cm&sup2;, 5,6 J/cm&sup2; e 8,5 J/cm&sup2; foram selecionadas, as quais foram associadas com a aplicação prévia de substância fotoabsorvedora (pasta de pó de carvão) e então com aplicação de FFA posteriormente às irradiações. Inicialmente, foram avaliadas as alterações morfológicas, as modificações na temperatura superficial e os aumentos na temperatura intrapulpar decorrentes das irradiações. Posteriormente, as amostras tratadas foram submetidas a uma ciclagem de pH com duração de 10 dias. Após a produção das lesões de mancha-branca, foi avaliada a perda mineral e as quantidades de flúor fracamente ligado e fortemente ligado. Todas as soluções desmineralizantes e remineralizantes foram avaliadas com relação ao seu conteúdo de cálcio, fósforo inorgânico e flúor. Os dados foram avaliados quanto à normalidade e homogeneidade de sua distribuição para que pudesse ser escolhido o teste estatístico mais adequado, considerando o nível de significância de 5%. As fluências selecionadas promoveram superfícies ablacionadas; as fluências de 5,6 J/cm&sup2; e 8,5 J/cm&sup2; promoveram aumentos de temperatura superficial superiores a 110&ordm; C. A análise da temperatura intrapulpar revelou que as fluências escolhidas não aumentaram as temperaturas pulpares acima do limite estabelecido para pulpite. A pasta de pó de carvão não promoveu modificações morfológicas ou alterações significativas nas temperaturas pulpares; entretanto, aumentou as temperaturas superficiais durante as irradiações. Apenas a irradiação laser sob fluência de 8,5 J/cm&sup2; diminuiu significativamente a perda mineral quando comparado ao grupo sem tratamento; embora a associação da pasta de carvão + irradiação laser a 2,8 J/cm&sup2; + aplicação de FFA tenha apresentado o menor valor de perda mineral de todos os grupos de tratamento deste estudo, tal valor não diferiu estatisticamente daquele obtido quando apenas o FFA foi aplicado (grupo controle positivo). A análise de flúor fracamente ligado revelou que a irradiação laser proporcionou maior formação e retenção do fluoreto de cálcio formado após aplicação de FFA, provavelmente devido à ablação do esmalte, enquanto que a análise de flúor total mostrou não haver diferenças na quantidade de fluorapatita formada após a irradiação laser quando comparado às amostras não-irradiadas. A avaliação das soluções desmineralizantes e remineralizantes evidenciou não haver diferenças significativas nas concentrações de cálcio e fósforo inorgânico entre as amostras irradiadas ou não irradiadas; contudo, a determinação de flúor nestas soluções mostrou diferenças expressivas no conteúdo de flúor, sugerindo que a irradiação laser pode favorecer a uma maior formação de fluoreto de cálcio. De acordo com os resultados deste estudo, pode-se concluir que a irradiação laser proporciona maior retenção de fluoreto fracamente ligado formado no esmalte decorrente da aplicação tópica de flúor; entretanto, a associação dos tratamentos não proporcionou maior efeito na redução da desmineralização do esmalte do que o efeito da aplicação tópica de FFA isoladamente. / This study aimed to stablish irradiation conditions of Er,Cr:YSGG laser (wavelength of 2.79 µm) which could propitiate changes on human dental enamel and increase its resistance to demineralization, when associated or not with topical application of acidulated phosphate fluoride (APF). Fluences of 2,8 J/cm&sup2, 5,6 J/cm&sup2 e 8,5 J/cm&sup2 were selected; they were associated or not with previous application of a photoabsorber (coal paste) and then APF was applied or not after laser irradiation. In a first step, the morphological findings, the surface temperatures, and the pulpal temperatures were evaluated during laser irradiation. After that, the treated samples were submitted to a a ten-day pH-cycling model. After producing the incipient white-spots lesions, the following aspects were evaluated: the mineral loss, the loosely bound fluoride and the firmly bound fluoride. All the demineralizing and remineralizing pH-cycling solutions were evaluated with respect to their calcium (Ca), inorganic phosphorous (Pi) and fluoride (F-) concentrations. The data had their normality and homogeneity distribution statistically evaluated, and it was chosen an appropriated statistical test for each performed analysis according to the obtained results, considering 5% significant level. The fluences selected for this study created ablated surfaces; the fluences of 5.6 J/cm&sup2 and 8.5 J/cm&sup2 promoted increments in surface temperature above 110&ordm; C. The intrapulpal temperature changes revealed that laser irradiation did not increase the pulpal temperatures above the critical threshold for induction of pulpitis. The coal paste did not promote any changes on surface morphology or in the intrapulpal temperature changes; however, this paste increased the surface temperatures during laser irradiation. Only laser irradiation at 8.5 J/cm&sup2 was able to decrease the mineral loss when compared to the no-treatment group; although the association of coal paste + laser at 2.8 J/cm&sup2 + APF application presented the lesser mineral loss of all treatment groups of this study, this value was not statistically different than those revealed in the FFA group (positive control). The analysis of loosely bound fluoride revealed that laser irradiation was able to retain the calcium fluoride formed after APF application due to the ablation process, while the analysis of firmly bound fluoride showed no differences in fluorapatite quantities formed after laser irradiation when compared to the non-irradiated samples. The evaluation of demineralizing and remineralizing pH-cycling solutions evidenced no significant differences in calcium or inorganic phosphorous concentrations between lased or unlased samples; however, the fluoride determination exposed important differences on fluoride contents, which suggested that laser irradiation could induce a higher calcium fluoride formation. According to the results of this study, it was possible to conclude that the laser irradiation can propitiate, on enamel, higher loosely bound fluoride retention formed by topical application of fluoride; however, the association of treatments did not increased the effect obtained by APF application alone on enamel demineralization.

A marcação por feixe laser em superfícies é utilizada para assegurar a identificação e a rastreabilidade em biomateriais. A texturização via feixe laser confere maior aderência às superfícies dos dispositivos médicos implantáveis. Este trabalho teve o objetivo de avaliar o comportamento da superfície do aço inoxidável austenítico ABNT NBR ISO 5832-1 submetido à marcação e texturização com feixe laser de fibra óptica, alterando-se a frequência dos pulsos; frente ao seu comportamento biomecânico, por meio de: ensaios de resistência à tração, fadiga e desgaste; verificar a susceptibilidade à corrosão localizada, por ensaios eletroquímicos em solução que simula os fluidos corpóreos; e caracterizar a sua microestrutura. Os tratamentos alteraram a rugosidade e a dureza dos biomateriais em função do aumento da frequência dos pulsos. A microestrutura e composição química das superfícies sofreram mudanças que afetaram diretamente a camada passiva dos aços inoxidáveis. Este efeito foi comprovado com o uso de SVET, XPS e caracterização de propriedades eletrônicas do filme passivo. Os dois tipos de tratamentos implicaram em aumento de susceptibilidade magnética das superfícies. Os parâmetros utilizados para as marcações e texturizações não causaram diminuição na viabilidade celular, de modo que não apresentou citotoxicidade mesmo após incubação prolongada. Este biomaterial mostrou-se adequado perante os ensaios biomecânicos, uma vez que os tratamentos a laser, nas condições utilizadas, não induziram a formação de tensões superficiais de magnitude capaz de levar à fratura por fadiga, indicando vida em fadiga infinita; tampouco se pôde relacionar a região de fratura por tração com as marcações a laser. O volume de desgaste diminuiu em função do aumento da dureza produzido pela elevação da frequência do pulso nas texturizações. O caráter visual das marcações e texturizações por feixe laser foi assegurado após a maioria dos ensaios realizados. / Laser beam marking is used to ensure biomaterials identification and traceability. The texturing imparts greater adhesion to the surfaces of implantable medical devices. The aim of this work was to evaluate the surface behaviour of the austenitic stainless steel ABNT NBR ISO 5832-1 marked and textured by optical fiber laser beam using selected parameters, changing the pulse frequency; in face of its biomechanical behaviour, through tests of tensile strength, fatigue and wear; verify the localized corrosion susceptibility by electrochemical tests in a solution that simulates the body fluids; and analyze microstructural changes. The treatments performed altered the biomaterials roughness and their micro hardness as a function of the increase of the pulse frequency. The microstructure and chemical composition of the surfaces underwent changes that directly affected the passive layer of the stainless steels, triggering the corrosion process. This effect was evidenced by SVET, XPS and characterization of electronic properties of the passive film by the Mott-Schottky technique. These two types of laser treatments increased the surfaces magnetic susceptibility. The parameters used for the marking and texturing did not induce a decrease in the cellular viability of the samples, as no cytotoxicity was showed even after prolonged incubation. This biomaterial was adequate on the biomechanical tests, since the laser treatments, under the conditions used, did not induce the formation of surface tensions of magnitude capable of leading the fatigue fracture, indicating infinite fatigue life; the region of fracture by tension could not be related to the laser marking. The wear volume decreased as a function of the increase in micro hardness produced by the increase of the pulse frequency in the texturings. The visual character of the markings and texturings was assured after the majority of the tests performed.

Os desenvolvimentos de novos motores têm resultado no aumento constante dos carregamentos mecânicos e térmicos dos componentes. Além de estarem expostos a condições desfavoráveis ao desgaste, os novos componentes do motor devem garantir desempenho similar, ou muitas vezes superior, aos dos componentes atuais. Para os anéis de pistão, o desempenho é dado pela sua capacidade de vedação e raspagem, que podem ser mensurados em motor pelos resultados de consumo de óleo lubrificante (COL) e fluxo de gases para o cárter (blow-by). Sendo assim, a proposta desse trabalho foi a de avaliar-se a influência do tratamento superficial a laser para endurecimento da pista de desgaste do anel de pistão de segundo canalete, em termos do desempenho de vedação e raspagem. Foram comparados dois protótipos, utilizando como padrão um anel de pistão de produção corrente, comercialmente fornecido a clientes. O efeito do tratamento térmico a laser nos anéis foi avaliado em relação a distorções dimensionais. Após isto, foram realizados testes tribológicos de bancada com o objetivo de conhecer o comportamento do anel depois do tratamento laser. De maneira geral o tratamento superficial por laser na superfície de anéis de pistão mostraram resultados significativos no aspecto aumento de dureza, com alguns deméritos no aspecto dimensional que pode interferir na boa funcionalidade do sistema tribológico anel lubrificante cilindro. / The new engine developments are providing engine mechanical and thermal loads increase on the components. Besides the unfavorable wear conditions, the components should provide similar or improved performance compared with current baselines. For piston rings, the performance is given by the ring capacity of sealing and scrapping. These performances can be measured in a engine by the results of lube oil consumption (LOC) and Blow-by. So, the proposal of this work is to evaluate the influence of laser hardening on the second ring wear and verify the sealing and scrapping performance. It was compared two prototypes, being as parameter the current piston ring supplied to customer. Firstly, it was compared the dimensional of the laser hardening effect. After that, it were tested these prototypes in bench tests in order to know the ring performance after laser hardening. In general terms, the superficial treatment by laser on the piston rings surface have showed significant results in the hardness aspects, with some demerits in the dimensional aspect that can interfere in the good functionality of the tribological system, piston rings lubricant cylinder liner.

O titânio é um material leve e resistente que possui aplicações em várias áreas, das quais podemos destacar a área médica, a aeronáutica e a nuclear. Porém, devido à sua alta reatividade a altas temperaturas com o oxigênio e outros elementos químicos presentes no ar, a soldagem deste material pode ser muito difícil. O uso de fontes de energia de alta intensidade como o laser, produz uma menor zona afetada pelo calor, diminuindo a área oxidada. Porém, mesmo assim há a necessidade do uso de uma atmosfera de proteção neutra, formada por hélio, argônio ou misturas destes gases. Esta atmosfera interage com o processo através de mudanças na formação de plasma, modificando as características da solda, como a largura do cordão e a penetração, podendo também provocar o aparecimento de porosidades nestes cordões. Neste trabalho foi verificada a influência do uso de argônio, hélio e misturas destes gases na soldagem com laser pulsado da liga Ti6Al4V. Também foi feito um estudo verificando a necessidade do uso de diferentes fluxos e dispositivos de proteção na soldagem. Foi verificado que as características físicas e mecânicas do cordão d solda não são modificadas significativamente pelos gases, e que apesar de haver um aumento na dureza pela falta de uma proteção de raiz, esta também não causa efeitos negativos na resistência da solda. Na soldagem do mesmo material com laser contínuo foram estudadas as influências dos parâmetros de soldagem, comparando-os com simulações matemáticas. Os resultados mostraram que a simulação pode ser utilizada para prever a largura do cordão de solda e das zonas afetadas pelo calor e oxidadas. / Titanium is a light and resistant material that has applications in many areas, such as medical, aeronautic and nuclear. However, due to its high temperature reactivity with oxygen and other air elements, welding of this material may be very difficult. The use of high intensity energy sources such as the laser, generates a smaller heat affected zone, reducing the oxided area. Nevertheless, there is still the need of the use of a neutral gas protection, of helium, argon or both. This protection interacts with the process through changes in plasma formation, modifying characteristics of the weld, as the weld width and penetration, or even the appearance of porosity. In this work it was verified the influence of the use of argon, helium or mixtures of these gases in Ti6Al4V pulsed laser welding. It was also done a study verifying the need of the use of different gas fluxes and welding protection devices. It was verified that the mechanical and physical characteristics of the weld are not significantly modified by the gases, and that although there is a raise in the weld hardness if no backshielding is used, there is not a change in the tensile strength of the weld. In the welding of the same material with a continuous wave laser, the influences of the welding parameters were studied, comparing them with mathematical simulations. The results showed that the simulation may be used to predict the weld width, heat affected and oxided zones.

Neste trabalho, foi desenvolvido um sistema laser utilizando como meio ativo um cristal de YLF cortado em ângulo de Brewster e dopado com 15mol% de érbio substituindo o ítrio, emitindo na região dos 3 m e bombeado por diodo laser com pico de emissão em 975 nm. Com este sistema foi obtido 1,80(18) W operando em regime quasecontínuo. O oscilador foi otimizado para aplicações médicas operando com potência máxima em 250 s de tempo de pulso. O peculiar comportamento temporal do laser foi estudado neste trabalho pela primeira vez, assim como a otimização da potência máxima em função da duração do pulso. Há diferenças nos mecanismos intrínsicos do laser quando este é operado em regime contínuo ou pulsado, especialmente no efeito da transferência de energia por conversão ascendente W22, cujo valor ainda é muito divergente na literatura. O valor estimado neste trabalho para este parâmetro de transferência de energia é 2,0x10-16 cm3/s. / In this work we present the development of a laser system based on an Er:YLF Brewster cut crystal with 15mol% erbium at the yttrium site, emitting at 3 m and pumped by a laser diode emitting at 975 nm. Using this system we obtained 1,80(18) W peak power when operating in the quasi-continuous regime. The cavity is optimized for medical applications and to operate at maximum power when pumped with 250 s pulse duration. The unique temporal behavior of this laser was subject of this study for the first time, as the optimization of the maximum output power as a function of the pulse duration. There are differences in the intrinsic mechanism of the laser when it is operated in pulsed or cw condition, especially with respect to the effect of the W22 energy transfer upconverssion parameter which value in the literature is very divergent. The estimated value of this process was also obtained in this work and is 2,0x10-16 cm3/s.

Neste trabalho, foram realizados diversos experimentos para a criação controlada de nanoestruturas superficiais produzidas por Laser pulsado de femtossegundo em Titânio e em aço inoxidável, ambos utilizados para fins cirúrgicos e industriais. Os parâmetros alterados nos experimentos foram a Fluência do laser, a taxa de sobreposição de pulsos, polarização do feixe e atmosfera de processamento. A vantagem na utilização do laser de femtossegundo para essas aplicações é a possibilidade de ser criar tais estruturas sem que haja aquecimento crítico do material, evitando assim, a criação de óxidos ou nitretos superficiais, já que esses a formação desses materiais superficiais pode afetar o desempenho industrial e cirúrgico dos materiais. Após o entendimento dos parâmetros de irradiação na formação das nanoestruturas, foram propostas três aplicações possíveis para a superfície resultante do processamento com laser: Superfícies coloridas, que podem ser utilizadas em personalização de peças; Superfícies escuras, que podem ser utilizadas na marcação e tipagem de peças; e um Micro Aquecedor, que pode ser utilizado no controle de temperaturas dentro de circuitos microfluídicos. / In this work, several experiments were carried out for the controlled creation of surface nanostructures produced by femtosecond laser pulses in Titanium and stainless steel, both used for surgical and industrial purposes. The altered parameters in the experiments were the laser Fluence, the overlap pulses rate, the beam polarization and processing atmosphere. The advantage of using femtosecond laser for such applications is the possibility of creating the nanostructures without critical heating of the material, thus avoiding the creation of surface oxides or nitrides, since the formation of such surface materials may affect the industrial and surgical materials performance. After the understanding of the irradiation parameters in the formation of the nanostructures, three possible applications were proposed for the surface resulting from the laser processing: Colored surfaces, which can be used in personalization of parts; Dark surfaces, which can be used in parts marking; and a Micro Heater, which can be used to control temperatures inside microfluidic circuits.

Através da absorção de um e de dois fótons estudamos as diferentes transições do íon \'Gd POT.+3\' e GGG. Utilizando técnicas espectroscópicas com laser pulsado e laser contínuo, analisamos a influência do campo cristalino sobre o íon. Estes resultados estão em concordância com as previsões advindas da teoria de grupo. A partir da análise dos espectros de luminescência das amostras de GdAl\'O IND.3\', conseguimos detectar pequenos traços de impurezas nas mesmas. Não conseguimos detectar nenhuma anomalia nos espectros obtidos, de modo a não acreditarmos na existência de alguma interação Gadolínio - Galdoíno, acima da temperatura de transição de fase. Laser de corante contínuo de alta resolução, laser de corante pulsado foram construídos para a realização dos experimentos. Também desenvolvemos os equipamentos eletrônicos envolvidos. / The different transitions of \'Gd POT.3+\' ion in samples of GdAl\'O IND.3\' and GGG were studied by means of the absorption of one and two photons. The crystalline field influence an the ion was studied by using spectroscopic techniques with pulsed laser as well as continuous laser. These results are in agreement with the group theory prediction. From the luminescence spectrum of this sample little impurities aspects in the GdA1\'O IND.3\' sample were detected. No anomaly was detected in the spectra obtained so that we believed there is no \'Gd POT.3+\'-\'Gd POT.3+\' interaction above the phase transition temperature. High resolution continuous dye laser and pulsed die laser were built up to carry out the experiments. The electronic equipment used in the experiment was developed by us.

Este trabalho apresenta um sistema de rastreamento de obstáculos, utilizando sensor laser 2D e filtro de Kalman. Este filtro não é muito eficiente em situações em que ocorrem severas perturbações na posição medida do obstáculo, como, por exemplo, um objeto rastreado passando por trás de uma barreira, interrompendo o feixe de laser por alguns instantes, tornando impossível receber do sensor as informações sobre sua posição. Este trabalho sugere um método de minimizar esse problema com o uso de um algoritmo denominado Corretor de Discrepâncias. / An obstacle detection and tracking system using a 2D laser sensor and the Kalman filter is presented. This filter is not very efficient in case of severe disturbances in the measured position of the obstacle, as for instance, when an object being tracked is behind a barrier, thus interrupting the laser beam, making it impossible to receive the sensor information about its position. This work suggests a method to minimize this problem by using an algorithm called Corrector of Discrepancies.