Por sua disponibilidade e características diferenciadas, a madeira foi um dos primeiros materiais a ser usado pelos seres humanos, com uma grande multiplicidade de usos, diretos e indiretos. Ainda hoje é uma importante fonte de energia doméstica e industrial, além de ser usada como matéria prima na fabricação de papel e celulose, nas indústrias químicas, moveleira, naval, de artigos esportivos, brinquedos e instrumentos musicais, bem como na construção civil e na distribuição de energia elétrica. A madeira tem sido bastante estudada, sendo do conhecimento dos pesquisadores da área, a influência de vários fatores no desenvolvimento das árvores e por consequência, nas madeiras, como temperatura, latitude, longitude, altitude, insolação, solo e índice pluviométrico, razões pelas quais, quando se trata de madeira, se fala sempre em propriedades médias. A densidade é na opinião da grande maioria dos pesquisadores, a propriedade mais importante da madeira, por manter estreitas relações com propriedades físicas e mecânicas. Há três tipos de densidades, básica, aparente e a verde. Destas, usou-se a densidade aparente, a 12% de umidade e próxima da umidade de equilíbrio com o meio ambiente e a densidade a verde, na simulação no laboratório. Neste trabalho foram utilizadas madeiras de densidades variáveis, de sete espécies diferentes, a saber: freijó, peroba-mica, jequitibá, muiracatiara, cumaru, ipê e sucupira. Para a determinação das densidades pelo método não convencional, um dos objetivos deste trabalho, foi usar os radioisótopos: 241Am, 133Ba, 192Ir, 137Cs e 60Co, um detetor de cintilação de NaI e um espectrômetro multicanal, desenvolvendo-se uma técnica alternativa, rápida e precisa, fato evidenciado pelos resultados obtidos. Os parâmetros nucleares obtidos, como meias espessuras e coeficientes de absorção linear, proporcionaram a escolha do radioisótopo, 137Cs, em relação à energia, atividade, espessuras ótimas de ensaio, resolução e proteção radiológica, para simulação em laboratório da integridade física de postes de madeira e árvores vivas, constituindo os parâmetros nucleares e as simulações em laboratório, os outros importantes objetivos do trabalho. / Due to availability and differentiated features, wood was one of first materials to be used by humans, with a wide variety of applications. Today it is still an important source of domestic and industrial energy, besides to be used as raw material in manufacture of pulp and cellulose, in chemical industry, furniture, naval, sporting goods, toys and musical instruments as well as in construction and distribution of electric energy. Wood has been studied intensively and researchers in the area are aware of the influence of various factors in the development of trees and as consequence, in wood, such as: temperature, latitude, longitude, altitude, sunlight, soil and rainfall, reasons for which when it refers to wood, always it is average properties. The density it is in the opinion of majority of researchers, the most important property of wood, maintaining a close relationship with mechanical and physics properties of wood. There are three types of densities; basic, apparent and green and among these we used the apparent density to 12% of moisture content and green, density of living trees. In this work it was used woods of various densities, of seven different species of trees, namely: ¨freijó¨, ¨peroba-mica¨, ¨jequitibá, muiracatiara, cumaru, ipê and sucupira. For the determination of densities, one of the goals of this work, was to use the radioisotopes: 241Am, 133Ba, 192Ir, 137Cs and 60Co, a NaI scintillation detector and a multichannel spectrometer, developing a non-conventional method, fast and accurate, evidenced by results. The nuclear parameters obtained such as, half value layers and linear attenuation coefficients provided the choice of the best radioisotope, 137Cs, for inspection of electric wooden poles and living trees in the laboratory simulations, are others important goals of this work.

Por sua disponibilidade e características diferenciadas, a madeira foi um dos primeiros materiais a ser usado pelos seres humanos, com uma grande multiplicidade de usos, diretos e indiretos. Ainda hoje é uma importante fonte de energia doméstica e industrial, além de ser usada como matéria prima na fabricação de papel e celulose, nas indústrias químicas, moveleira, naval, de artigos esportivos, brinquedos e instrumentos musicais, bem como na construção civil e na distribuição de energia elétrica. A madeira tem sido bastante estudada, sendo do conhecimento dos pesquisadores da área, a influência de vários fatores no desenvolvimento das árvores e por consequência, nas madeiras, como temperatura, latitude, longitude, altitude, insolação, solo e índice pluviométrico, razões pelas quais, quando se trata de madeira, se fala sempre em propriedades médias. A densidade é na opinião da grande maioria dos pesquisadores, a propriedade mais importante da madeira, por manter estreitas relações com propriedades físicas e mecânicas. Há três tipos de densidades, básica, aparente e a verde. Destas, usou-se a densidade aparente, a 12% de umidade e próxima da umidade de equilíbrio com o meio ambiente e a densidade a verde, na simulação no laboratório. Neste trabalho foram utilizadas madeiras de densidades variáveis, de sete espécies diferentes, a saber: freijó, peroba-mica, jequitibá, muiracatiara, cumaru, ipê e sucupira. Para a determinação das densidades pelo método não convencional, um dos objetivos deste trabalho, foi usar os radioisótopos: 241Am, 133Ba, 192Ir, 137Cs e 60Co, um detetor de cintilação de NaI e um espectrômetro multicanal, desenvolvendo-se uma técnica alternativa, rápida e precisa, fato evidenciado pelos resultados obtidos. Os parâmetros nucleares obtidos, como meias espessuras e coeficientes de absorção linear, proporcionaram a escolha do radioisótopo, 137Cs, em relação à energia, atividade, espessuras ótimas de ensaio, resolução e proteção radiológica, para simulação em laboratório da integridade física de postes de madeira e árvores vivas, constituindo os parâmetros nucleares e as simulações em laboratório, os outros importantes objetivos do trabalho. / Due to availability and differentiated features, wood was one of first materials to be used by humans, with a wide variety of applications. Today it is still an important source of domestic and industrial energy, besides to be used as raw material in manufacture of pulp and cellulose, in chemical industry, furniture, naval, sporting goods, toys and musical instruments as well as in construction and distribution of electric energy. Wood has been studied intensively and researchers in the area are aware of the influence of various factors in the development of trees and as consequence, in wood, such as: temperature, latitude, longitude, altitude, sunlight, soil and rainfall, reasons for which when it refers to wood, always it is average properties. The density it is in the opinion of majority of researchers, the most important property of wood, maintaining a close relationship with mechanical and physics properties of wood. There are three types of densities; basic, apparent and green and among these we used the apparent density to 12% of moisture content and green, density of living trees. In this work it was used woods of various densities, of seven different species of trees, namely: ¨freijó¨, ¨peroba-mica¨, ¨jequitibá, muiracatiara, cumaru, ipê and sucupira. For the determination of densities, one of the goals of this work, was to use the radioisotopes: 241Am, 133Ba, 192Ir, 137Cs and 60Co, a NaI scintillation detector and a multichannel spectrometer, developing a non-conventional method, fast and accurate, evidenced by results. The nuclear parameters obtained such as, half value layers and linear attenuation coefficients provided the choice of the best radioisotope, 137Cs, for inspection of electric wooden poles and living trees in the laboratory simulations, are others important goals of this work.

A eficácia de métodos convencionais de transmissão, utilizados para medir absorção de materiais altamente transparentes, é geralmente limitada pela reflexão e espalhamento de luz. A espectroscopia de Lente Térmica, por outro lado, não é sensível a esses fenômenos, e tem sido amplamente usada na determinação de baixas absorções ópticas. Neste trabalho, estudamos uma configuração de Lente Térmica de duplo feixe (onda contínua cw), desenvolvida recentemente, e suas aplicações. Essa configuração otimiza a técnica de Lente Térmica, e aumenta significativamente a sensibilidade de medida. Foram realizados alguns cálculos computacionais e testes experimentais dessa configuração, e os resultados foram comparados com os de outra configuração, tradicionalmente utilizada, denominada de feixe duplo no modo-descasado. Várias aplicações foram feitas para líquidos e sólidos. Como resultado, obtivemos o espectro de absorção da água pura entre 350 e 528 nm, que indicou um valor mínimo de aproximadamente 1,5 &#8226 10-5 cm-1 em torno de 380 nm, que é mais baixo do que todos os valores da literatura. Coeficientes tão baixos quanto 2 &#8226 10-7 cm-1 podem ser medidos para a água, com 1W de potência, utilizando essa configuração otimizada. Estimamos um limite de detecção de ~ 6 &#8226 10-9 cm-1 (P = 1 W) para o solvente CCl4, que corresponde (até onde sabemos) ao menor valor já encontrado na literatura para líquidos, utilizando-se laser cw. Quanto à detecção de traços de impurezas, o limite para o Cr (III) em solução aquosa foi de ~ 40 ppb (ng/mL) em 514 nm, que corresponde a aproximadamente metade da concentração máxima ideal de Cr (III) em águas potáveis e naturais. Foram obtidos alguns resultados preliminares para a variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT), em sólidos com diferentes geometrias. Para a sílica fundida (quartzo vítreo) Suprasil, determinamos um limite superior para o coeficiente de absorção, cujos valores, 1 &#8226 10-6 cm-1 (em 493 nm) e 1 &#8226 10-5 cm-1 (em 355 nm), também são menores do que os resultados da literatura nessa região do espectro. A alta sensibilidade da técnica permitiu obter a absorção, em 1064 nm, das matrizes de materiais laser dopados com Nd3+, sendo (1,8 &#177 0,1) &#8226 10-3 cm-1 para o vidro Q-98 (Kigre), e (5 &#177 1 &#8226 10-4 cm-1 para o cristal Nd:YAG. Realizamos também medidas de eficiência quântica de fluorescência em nanocristais semicondutores (CdSe/ZnS) suspensos em THF e tolueno, com resultado aproximadamente 5 vezes mais preciso do que o obtido por técnica convencional de fluorescência. As principais vantagens da configuração otimizada, em relação à tradicional, são: um procedimento experimental simples, boa precisão nas medidas de difusividade térmica e, principalmente, a alta sensibilidade da técnica. As desvantagens são: um tempo de medida mais longo, e a necessidade de amostras maiores. / The efficiency of conventional transmission methods used to measure absorption of hightransparent materials is usually limited by light scattering and reflection. On the other hand, Thermal Lens spectroscopy is insensible to such phenomena and has been widely applied to determinate low optical absorptions. In this thesis, we have studied a recently developed dualbeam (continuous wave - cw) Thermal Lens configuration as well as its practical applications. This configuration optimizes the technique and significantly improves the measurement sensitivity. Some computational calculations and experimental tests of this approach were carried out. The results were compared with those obtained using a traditional configuration, named Mode-mismatched Dual-beam Thermal Lens. Several applications were made for liquids and solids. As a result, we obtained the absorption spectrum for pure water in the range of 350 to 528 nm, which indicated a minimal value of approximately 1,5 &#8226 10-5 cm-1 around 380 nm, that is lower than those found in literature. Absorption coefficients as small as 2 &#8226 10-7 cm-1, can be measured for water, using 1W of excitation power, with this optimized configuration. We have estimated a detection limit of ~ 6 &#8226 10-9 cm-1 (P = 1 W) for CCl4 solvent, which corresponds (to the best of our knowledge) to the smallest value found in the literature for liquids using cw laser. With regard to the chemical trace analysis, the detection limit was ~ 40 ppb (ng/mL) at 514 nm for Cr (III) in aqueous solutions, which is nearly half of the maximum desired Cr (III) concentration in drinking and natural waters. Some preliminary results for the temperature coefficient of the optical path length (ds/dT) were obtained at solids with different geometries. For the fused-silica (vitreous quartz) Suprasil, we have determined an upper limit for the absorption coefficient, whose values, 1 &#8226 10-6 cm-1 at 493 nm, and 1 &#8226 10-5 cm-1 at 355 nm, also are lower than the values found in literature in this spectrum region. The high sensitivity of the technique allowed us to measure the absorption (at 1064 nm) of matrices of Nd3+ doped laser materials: (1,8 &#177 0,1) &#8226 10-3 cm-1 for Q-98 glass (Kigre), and (5 &#177 1) &#8226 10-4 cm-1 for Nd:YAG crystal. We carried out as well measurements of fluorescence quantum yield of semiconductor nanocrystals (CdSe/ZnS) suspended in THF and toluene solvents, whose result was approximately 5 times more accurate than that obtained with the conventional fluorescence technique. The main advantages of the optimized configuration are: a simple experimental procedure, a good accuracy for thermal diffusivity measurements, and most important the high sensitivity of the technique. The drawbacks are: a longer time of measurements, and the requirement of larger samples.

A eficácia de métodos convencionais de transmissão, utilizados para medir absorção de materiais altamente transparentes, é geralmente limitada pela reflexão e espalhamento de luz. A espectroscopia de Lente Térmica, por outro lado, não é sensível a esses fenômenos, e tem sido amplamente usada na determinação de baixas absorções ópticas. Neste trabalho, estudamos uma configuração de Lente Térmica de duplo feixe (onda contínua cw), desenvolvida recentemente, e suas aplicações. Essa configuração otimiza a técnica de Lente Térmica, e aumenta significativamente a sensibilidade de medida. Foram realizados alguns cálculos computacionais e testes experimentais dessa configuração, e os resultados foram comparados com os de outra configuração, tradicionalmente utilizada, denominada de feixe duplo no modo-descasado. Várias aplicações foram feitas para líquidos e sólidos. Como resultado, obtivemos o espectro de absorção da água pura entre 350 e 528 nm, que indicou um valor mínimo de aproximadamente 1,5 &#8226 10-5 cm-1 em torno de 380 nm, que é mais baixo do que todos os valores da literatura. Coeficientes tão baixos quanto 2 &#8226 10-7 cm-1 podem ser medidos para a água, com 1W de potência, utilizando essa configuração otimizada. Estimamos um limite de detecção de ~ 6 &#8226 10-9 cm-1 (P = 1 W) para o solvente CCl4, que corresponde (até onde sabemos) ao menor valor já encontrado na literatura para líquidos, utilizando-se laser cw. Quanto à detecção de traços de impurezas, o limite para o Cr (III) em solução aquosa foi de ~ 40 ppb (ng/mL) em 514 nm, que corresponde a aproximadamente metade da concentração máxima ideal de Cr (III) em águas potáveis e naturais. Foram obtidos alguns resultados preliminares para a variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT), em sólidos com diferentes geometrias. Para a sílica fundida (quartzo vítreo) Suprasil, determinamos um limite superior para o coeficiente de absorção, cujos valores, 1 &#8226 10-6 cm-1 (em 493 nm) e 1 &#8226 10-5 cm-1 (em 355 nm), também são menores do que os resultados da literatura nessa região do espectro. A alta sensibilidade da técnica permitiu obter a absorção, em 1064 nm, das matrizes de materiais laser dopados com Nd3+, sendo (1,8 &#177 0,1) &#8226 10-3 cm-1 para o vidro Q-98 (Kigre), e (5 &#177 1 &#8226 10-4 cm-1 para o cristal Nd:YAG. Realizamos também medidas de eficiência quântica de fluorescência em nanocristais semicondutores (CdSe/ZnS) suspensos em THF e tolueno, com resultado aproximadamente 5 vezes mais preciso do que o obtido por técnica convencional de fluorescência. As principais vantagens da configuração otimizada, em relação à tradicional, são: um procedimento experimental simples, boa precisão nas medidas de difusividade térmica e, principalmente, a alta sensibilidade da técnica. As desvantagens são: um tempo de medida mais longo, e a necessidade de amostras maiores. / The efficiency of conventional transmission methods used to measure absorption of hightransparent materials is usually limited by light scattering and reflection. On the other hand, Thermal Lens spectroscopy is insensible to such phenomena and has been widely applied to determinate low optical absorptions. In this thesis, we have studied a recently developed dualbeam (continuous wave - cw) Thermal Lens configuration as well as its practical applications. This configuration optimizes the technique and significantly improves the measurement sensitivity. Some computational calculations and experimental tests of this approach were carried out. The results were compared with those obtained using a traditional configuration, named Mode-mismatched Dual-beam Thermal Lens. Several applications were made for liquids and solids. As a result, we obtained the absorption spectrum for pure water in the range of 350 to 528 nm, which indicated a minimal value of approximately 1,5 &#8226 10-5 cm-1 around 380 nm, that is lower than those found in literature. Absorption coefficients as small as 2 &#8226 10-7 cm-1, can be measured for water, using 1W of excitation power, with this optimized configuration. We have estimated a detection limit of ~ 6 &#8226 10-9 cm-1 (P = 1 W) for CCl4 solvent, which corresponds (to the best of our knowledge) to the smallest value found in the literature for liquids using cw laser. With regard to the chemical trace analysis, the detection limit was ~ 40 ppb (ng/mL) at 514 nm for Cr (III) in aqueous solutions, which is nearly half of the maximum desired Cr (III) concentration in drinking and natural waters. Some preliminary results for the temperature coefficient of the optical path length (ds/dT) were obtained at solids with different geometries. For the fused-silica (vitreous quartz) Suprasil, we have determined an upper limit for the absorption coefficient, whose values, 1 &#8226 10-6 cm-1 at 493 nm, and 1 &#8226 10-5 cm-1 at 355 nm, also are lower than the values found in literature in this spectrum region. The high sensitivity of the technique allowed us to measure the absorption (at 1064 nm) of matrices of Nd3+ doped laser materials: (1,8 &#177 0,1) &#8226 10-3 cm-1 for Q-98 glass (Kigre), and (5 &#177 1) &#8226 10-4 cm-1 for Nd:YAG crystal. We carried out as well measurements of fluorescence quantum yield of semiconductor nanocrystals (CdSe/ZnS) suspended in THF and toluene solvents, whose result was approximately 5 times more accurate than that obtained with the conventional fluorescence technique. The main advantages of the optimized configuration are: a simple experimental procedure, a good accuracy for thermal diffusivity measurements, and most important the high sensitivity of the technique. The drawbacks are: a longer time of measurements, and the requirement of larger samples.