Made available in DSpace on 2016-06-02T20:36:31Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissVCA.pdf: 3105784 bytes, checksum: e91490a3a2bbc0c4ef7e860758942adf (MD5) Previous issue date: 2004-07-30 / Universidade Federal de Sao Carlos / This work presents a systematic study of the synthesis and characterization of Li2TiSiO5 and Na2TiSiO5 compounds. We studied their structural, morphologic and luminescent properties using X ray diffraction, Raman spectroscopy and scanning electron microscopy. These materials have in their crystalline structures centers of pentacoordinated titanium. The samples were produced through two different synthetic routes, both based on Pechini method. Different heat treatments were applied in order to obtain crystalline and disordered materials. The polymeric resins obtained were submitted to Raman spectroscopy, to verify their influence on the different routes used in the powders preparation. These materials were analyzed by X ray diffraction and Raman spectroscopy, to study the thermal evolution of the phases, as well as the structural disorder of the samples. Rietveld refinement were performed on the diffraction patterns of the crystalline samples. The morphology of the samples was investigated by scanning electron microscopy. After structural characterization, luminescent properties of the synthesized powders were studied. These studies were realized using excitation wavelengths of 250 and 488nm. The obtained results showed that Li2TiSiO5 did not present luminescent properties when the excitement wavelength was 250nm but they did when disordered and excited by the 488nm line. On the other hand Na2TiSiO5 samples presented luminescence with excitement of 250nm although didn t present this property when excited with 488nm. For a better understanding of the luminescent properties in the Li2TiSiO5 and Na2TiSiO5 compounds, their electronic structures were investigated by quantum-mechanical studies. This investigation allowed us obtain information about the effects of deformations in the crystalline structure and in the physical properties of these compounds. The obtained results suggest that the luminescent properties can occur by different mechanisms and thus depend on the crystalline structure and the excitement wavelength. / Este trabalho apresenta um estudo sistemático sobre a síntese e caracterização de Li2TiOSiO4 e de Na2TiOSiO4. Foram estudadas as propriedades estruturais, morfológicas e luminescentes dos pós por intermédio de difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia eletrônica de varredura. Estes materiais possuem em suas estruturas cristalinas centros de titânio pentacoordenados. As amostras foram produzidas por intermédio de duas rotas sintéticas distintas baseadas em métodos tipo Pechini. Foram realizados diferentes tratamentos térmicos obtendo-se materiais cristalinos e desordenados. As resinas poliméricas obtidas foram submetidas à espectroscopia Raman visando-se verificar a influencia das diferentes rotas utilizadas, na síntese dos pós. Estes materiais foram analisados por difração de raios X, espectroscopia Raman, possibilitando assim o estudo da evolução das fases bem como a desordem estrutural das amostras. Foram realizados refinamentos pelo método de Rietveld nos difratogramas das amostras cristalinas. A morfologia das amostras foi examinada por microscopia eletrônica de varredura. Após as caracterizações estruturais, foram estudadas as propriedades luminescentes das amostras. Estes estudos foram realizados utilizando-se dois comprimentos de onda de excitação distintos de sendo estes de 250nm e 488nm. Os resultados obtidos mostraram que as amostras de Li2TiSiO5 não apresentaram propriedades luminescentes quando utilizado comprimento de onda de excitação de 250nm e apresentaram luminescência com excitação de 488nm quando desordenados. Já as amostras de Na2TiSiO5 apresentam luminescência com excitação de 250nm mas não apresentaram esta propriedade quando excitados com 488nm. Para a melhor compreensão a respeito das propriedades luminescentes do Li2TiSiO5 e do Na2TiSiO5 suas estruturas eletrônicas foram investigadas pôr estudos mecânico-quânticos. Esta investigação possibilitou a obtenção de informações a respeito dos efeitos das deformações nas estruturas cristalinas e nas propriedades físicas destes compostos. Os resultados obtidos sugerem que a propriedade luminescente pode ocorrer por diferentes mecanismos e estes são dependentes da estrutura cristalina e do comprimento de onda de excitação.

A dosimetria in vivo têm se tornado um papel importante para o tratamento da irradiação total da pele dentro de um rigoroso programa de garantia de qualidade que deve ser parte integrante nos departamentos radioterápicos. A dosimetria em TSI é difícil, devido à complexidade do tratamento em avaliar a uniformidade da dose e medir a dose absorvida em profundidades rasas em toda extensão da superfície cutânea, tendo como consequência uma ampla variação na distribuição da dose. Os TLDs tem provado ser muito úteis para a distribuição e verificação da dose prescrita para o paciente, pois a dose pode diferir de local para local devido a geometria do corpo do paciente, sobreposições de estruturas e assimetrias do campo de radiação. A utilização de TLDs in vivo pode identificar variações da dose prescrita por apresentarem uma grande exatidão e precisão nas medidas. Nos setores de radioterapia vêm sendo empregado vários tipos de dosímetros, os mais utilizados são o Flureto de Lítio (TLD-100), onde obtém uma longa história neste tipo de aplicação. Novos materiais dosímetricos vêm ganhado grande importância na aplicação da dosímetria de feixes clínicos de elétrons, como o Sulfato de Cálcio dopado com Disprósio (TL) e o Óxido de Alumínio dopado com Carbono (OSL), este trabalho avalia o desempenho dosímetrico dos respectivos dosímetros termoluminescentes e a luminescência opticamente estimulada na aplicação da dosímetria de feixes clínicos de elétrons utilizados na irradiação total da pele. / In vivo dosimetry has become an important role for the treatment of total skin irradiation within a rigorous quality assurance program that should be an integral part of the radiotherapy departments. TSI dosimetry is difficult because of the complexity of the treatment in assessing dose uniformity and measuring the dose absorbed at shallow depths throughout the skin surface extent, resulting in a wide variation in dose distribution. The TLDs have proven to be very useful for the distribution and verification of the dose prescribed for the patient as the dose may differ from place to place due to patient body geometry, overlapping of structures and asymmetries of the radiation field. The use of TLDs in vivo can identify variations in the prescribed dose because its measurement accuracy and great precision. Several types of dosimeters have been used in the radiotherapy sectors, the most commonly used are Lithium Fluride (TLD-100), where it obtains a long history in this type of application. New dosimetric materials have gained great importance in the dosimetry of clinical electron beams, such as Dysprosium-doped Calcium Sulphate (TL) and Carbon doped (OSL) based Aluminum Oxide, This work evaluates the performance of the respective thermoluminescent dosimeters and the optically stimulated luminescence in the dosimetry of clinical electron beams used in total irradiation of the skin.

Orientador: Mario Luis Assine / Banca: José Candido Stevaux / Banca: Francisco Sergio Bernardes Ladeira / Banca: Antonio Conceição Paranhos Filho / Banca: Lucas Veríssimo Warren / Resumo: O Pantanal é uma das maiores áreas alagáveis do planeta cuja dinâmica de inundação e o aporte sedimentar dos rios são os principais agentes que controlam a evolução de suas paisagens. Até o momento, as pesquisas sobre o trato deposicional moderno da Bacia do Pantanal têm se concentrado na planície tronco do rio Paraguai e nos sistemas de megaleques. Todavia, pouco tem-se realizado nas planícies interleques que são importantes áreas de captação e distribuição de águas e sedimento dos sistemas distributivos coalescentes. A planície interleque do rio Negro, limitada ao norte pelos megaleques do Taquari e do Negro e ao sul pelos megaleques do Aquidauana, Taboco e Miranda, constitui umas das principais áreas de captação da porção sul do Pantanal. A fim de compreender a evolução da planície interleques do rio Negro e sua interação com os sistemas deposicionais adjacentes foram conduzidos estudos geomorfológicos e hidrossedimentológicos a partir da integração de dados orbitais, sedimentológicos e geocronológicos. Também foram realizados estudos sobre a geomorfologia do megaleque do rio Aquidauana, um dos únicos grandes sistemas da borda sul sem estudos sistemáticos. Com isso buscou-se identificar, mapear e caracterizar de forma integrada os principais registros de mudanças paleo-hidrológicas na porção sul da bacia. Imagens de satélite e modelos digitais de elevação foram utilizados na compartimentação geomorfológica e na identificação de mudanças paleo-hidrológicas. Levantamento da ... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: The Pantanal wetland, in central-west Brazil, is one of largest seasonally flooded freshwater wetlands in the globe, with unique landscapes and a hotspot for wildlife, being rivers flood dynamics and its sediment load major agents in the landscape evolution. Until now, researches about the basin modern alluvial tract are focused on the Paraguay river trunk plain and on the megafan systems. Nonetheless, little has been done in interfan plains that are important areas of catchment and distribution of water and sediment from the coalescing distributary systems. The Negro river interfan plain, bordered to the north by the Taquari and the Negro and to the south by the Aquidauana, Taboco and Miranda, is one of the main catchment area of the Pantanal. In order to understand the evolution of the Negro rive interfan plain and its interaction with the adjacent depositional systems were performed geomorphological and hydrosedimentological studies based on the integration of orbital, sedimentological and geochronological data. Studies were also conducted on the Aquidauana megafan, one of the only major systems of the southern border without geomorphological studies. Thus, it was possible to identify, map and characterize the major records of paleohydrological changes in the southern portion of the basin in an integrated way. Satellite imagery and digital elevation models were used on the geomorphological zonation and for identifying paleohydrological changes. Survey of river discharge ... (Complete abstract click electronic access below) / Doutor

Submitted by Gabriel Mamoru Marques Shinohara (shinohara@fct.unesp.br) on 2016-09-01T07:03:59Z No. of bitstreams: 1 Tese_Doutorado_Gabriel_Mamoru_Marques_Shinohara.pdf: 7611898 bytes, checksum: 7047b413755e309ae225c6adc00005a2 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-09-02T13:56:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 shinohara_gmm_dr_araiq_par.pdf: 5169602 bytes, checksum: e9ff84ff42bb20906dae94562a15b2a6 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-02T13:56:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 shinohara_gmm_dr_araiq_par.pdf: 5169602 bytes, checksum: e9ff84ff42bb20906dae94562a15b2a6 (MD5) Previous issue date: 2016-08-18 / Neste trabalho investigou-se a influência da concentração dos agentes complexantes etilenoglicol (EG) e sorbitol (SB) nas propriedades estruturais e fotoluminescentes do luminóforo Y2O3:Eu3+ (2 mol%) obtido pelo método Pechini modificado. A quimiometria, em especial, planejamento de experimentos (Design of Experiments – DOE), foi aplicada para planejar a proporção dos precursores dos luminóforos. Todos os dados estruturais, morfológicos e espectroscópicos relacionados aos luminóforos preparados pela variação dos parâmetros de síntese foram sistematicamente interpretados pelo uso de ferramentas de quimiometria de forma a gerar uma análise comparativa consistente entre todos os óxidos. Padrões de difração de todas as amostras são característicos da estrutura forma-C de óxido de ítrio, e a equação de Scherrer aplicada aos dados de difração de raios X indicaram que ambos agentes complexantes resultaram em partículas de Y2O3:Eu3+ com tamanho de cristalito similares no intervalo de 19 a 28 nm. Por imagens de microscopia eletrônica de varredura e de transmissão foi possível confirmar que independente do precursor utilizado, são formados aglomerados de partículas esferoidais com diâmetro de 10 a 30 nm no caso de óxidos obtidos via etilenoglicol e diâmetros maiores de 10 a 50 nm para partículas preparadas utilizando sorbitol. Espectros de fotoluminescência de todos os luminóforos exibiram as emissões no vermelho no intervalo de 550–750 nm esperadas atribuídas a todas as transições 4f–4f do Eu3+. Apesar do fato de nenhum diferença detectável ter sido observada no perfil dos espectros, o que indica que o ambiente ocupado pelo Eu3+ deve ser idêntico em todas as amostras independente do tipo de agente complexante utilizado, luminóforos preparados a partir de sorbitol apresentaram maior intensidade relativa de emissão. A análise dos dados ópticos também permitiu estabelecer as melhores proporções dos precursores do luminóforo que resultaram nos emissores de maior intensidade relativa. Em adição, as amostras com maior intensidade de luminescência preparadas com etilenoglicol foram aquelas com menor valor de energia liberada no principal pico exotérmico da curva DSC e com menor tamanho de cristalito. E as amostras preparadas com sorbitol com maior intensidade de luminescência, foram aquelas produzidas com menor valor de energia liberada no principal pico exotérmico da curva DSC e com maior tamanho de cristalito. Além disso, é possível concluir que o luminóforo vermelho Y2O3:Eu3+ preparado com sorbitol possui intensidade relativa de emissão maior do que as amostras preparadas com etilenoglicol, além disso, o sorbitol é um reagente de menor custo, não tóxico como o EG e o seu uso tornou a síntese bem mais rápida, tais vantagens reduzem consideravelmente os custos da síntese. / The investigation of ethylene glycol (EG) and sorbitol (SB) complexing agents concentration on structural and photoluminescence (PL) properties of Y2O3:Eu3+ (2 mol%) oxides obtained by Pechini method is reported. The chemometrics, in special, Design of Experiments (DOE), was applied to plan phosphor precursor’s ratio. All structural, morphological and spectroscopic data related to the phosphors produced by synthesis parameters variation were systematically interpreted by using chemometrics tools in order to provide a consistent comparative analysis of all oxides. Diffraction patterns for all samples are characteristic of yttrium oxide C-form structure, and Scherrer's equation applied to X-ray diffraction data indicated that both complex agents yielded Y2O3:Eu3+ particles with similar crystallite size in the range of 19 to 28 nm. By SEM and TEM images it was possible to confirm that particles, independently on the precursor used, form agglomerates of spheroidal particles with a diameter in the range of 10 to 30 nm in the case of the oxides obtained via ethylene glycol and a larger diameter range of 10 to 50 nm for the particles produced by using sorbitol. Photoluminescence data for all phosphors exhibit the expected red emission in the range of 550–750 nm ascribed to all Eu3+ 4f–4f set of transitions. Despite the fact that no detectable difference is observed in the spectra profile indicating that Eu3+ environment should be identical for all samples independent on the agent complex used, phosphors prepared using sorbitol showed the higher relative intensity emission. Samples with higher intensity of luminescence prepared with ethylene glycol were those with the lowest amount of energy released in the main exothermic peak of the DSC curve and less crystallite size and the samples prepared with sorbitol with higher intensity of luminescence, were those produced with lower amount of energy released in the main exothermic peak of the DSC curve and larger crystallite size . Furthermore, it is possible to conclude that the red phosphor Y2O3:Eu3+ prepared with sorbitol has higher relative emission intensity than the samples prepared with ethylene glycol, in addition, sorbitol is a less costly reagent, non-toxic and its use has a much faster synthesis, such advantages significantly reduce the costs of synthesis.

Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq / In this work, the synthesis condition (complexing agent and temperature and time of calcination) were studied aiming to produce BaAl2O4 samples in the ferroelectric hexagonal phase. Pure and Eu3+ - doped samples were produced and its luminescent properties were investigated. BaAl2O4 was prepared using several thermal treatment conditions, via an alternative sol-gel route, using coconut water or PVA as the complexing agents. The sample production at 600 °C/5h is quite interesting, since to date the lowest calcination temperatures found in the literature was 650 ° C using reagents with high degree of toxicity DTA / TG measurements indicated a possible start of the crystallization of the material at approximately 600 ° C, and the X-ray powder diffraction (XRD) confirm the formation of the desired phase of the calcined barium aluminate at that temperature. The results of the Rietveld refinements showed the occurrence of secondary phase in the samples produced at 600 ° C / 5h, presenting 5% of phase Ba(NO3)2, while single phase was found for samples calcined at 1200 ° C for 2 and 5h. Analysis of the diffractogram by the Scherrer equation showed smaller crystallite size for samples calcified at 600 °C/5h, but apparently with a lower degree of crystallinity than the sample prepared at 1200 ° C/ 2 and 5h. The photoluminescence measurements showed that the emission spectra of the samples have great dependence on the times, temperatures and complexing agents used. In particular, samples calcined at 600 ° C have very different characteristics with regard to the probabilities of emissions associated with Eu3+ when compared with samples produced at higher temperatures. Differences observed in the spectra of samples produced via different complexing agents are possibly due to defects created in the materials by impurities present in the coconut water. Samples produced using PVA present sites with higher symmetry, which was evidenced by a lower relative emission of the 5D0→7F2 transition, which is hypersensitive to site symmetry. Analysis of PL measurements performed on pure samples showed a broad emission band, indicating that the material has intrinsic luminescence in all cases. This band is possibly due to the intrinsic defects, F centers and F + centers emisisons. The radioluminescent spectra presented emissions referring to both the Eu3+ and Eu2+ ions, indicating reduction of the europium ion. It was confirmed that this reduction is due to the incident radiation, since XANES measurements showed that only Eu3+ is present in the materials produced. From the comparison between the radioluminescent spectra it was concluded that the samples calcined at 600 ° C have a higher stability of the Eu3+ ions incorporated in the matrix, being more difficult the reduction due to the radiation. / Neste trabalho foram estudados os efeitos da rota de produção e da temperatura e tempo de síntese do sistema BaAl2O4 na fase ferroelétrica hexagonal. Foram produzidas amostras puras e dopadas com íons Eu3+. O BaAl2O4 foi preparado utilizando uma variação da rota sol gel, usando como agentes complexantes, água de coco ou PVA, com temperaturas de calcinação a 600 e a 1200°C. Este resultado se mostra bastante interessante, visto que, até hoje as menores temperaturas de calcinação encontradas na literatura foram 650°C utilizando reagente com alto grau de toxidade. Medidas de DTA/TG e DRX, realizadas para caracterização estrutural, indicam um possível início da cristalização do material em aproximadamente 600°C, e as difratometrias confirmam a formação da fase desejada do aluminato de bário calcinada nessa temperatura. Os resultados dos refinamentos Rietveld mostraram a ocorrência de fase secundária nas amostras produzidas a 600 °C/5h, apresentando 5% da fase Ba(NO3)2, enquanto fase única foi encontrada para amostras calcinadas a 1200 °C por 2 e 5h. Análises do difratograma por meio da equação de Scherrer mostraram menor tamanho de cristalito para amostras calcinadas a 600 °C/5h, porém, aparentemente com menor grau de cristalinidade do que a amostra preparada a 1200°C. As medidas de fotoluminescência mostraram que os espectros de emissão das amostras tem grande dependência com tempos, temperaturas e agentes complexantes utilizados. Em especial, amostras calcinadas a 600 °C apresentam características bem diferentes no que diz respeito às probabilidades das emissões associadas ao Eu3+, quando comparadas com amostras produzidas em temperaturas mais elevadas. Diferenças observadas nos espectros de amostras produzidas via diferentes agentes complexantes, possivelmente são devido a defeitos criados nos materiais por impurezas presentes na água de coco. Amostras produzidas utilizando PVA, apresentam sítios com maior simetria, o que foi evidenciado por uma menor emissão relativa da transição 5D0→7F2, que é hipersensível à simetria do sítio. Análise das medidas PL realizadas em amostras puras mostraram uma larga banda de emissão, indicando que o material possui luminescência intrínseca em todos os casos. Uma possível explicação para esta emissão é ela ser devida a centros F e centros F+ que apresentam-se nesta região espectral em vários óxidos, especialmente aqueles baseados no alumínio. Os espectros radioluminescentes apresentaram emissões referentes tanto aos íons Eu3+ como também Eu2+, indicando redução do íon európio. Foi confirmada que essa redução deve-se à radiação incidente, já que, medidas de XANES mostraram que apenas Eu3+ está presente nos materiais produzidos. Da comparação entre os espectros radioluminescentes pôde-se concluir que as amostras calcinadas a 600°C tem maior estabilidade dos íons Eu3+ incorporados na matriz, sendo mais difícil a redução por conta da radiação.

CNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / FAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Gerais / Este trabalho descreve uma análise do vidro fosfato PANK ( 4 0 P205 ■ 2 0 Al20 3 ■ 3 5 N a20 ■ 5 K 20 ( m o l %}) + xNd2O3 com x = 1, 2, 3, 4 e 5 (wt%), em função da temperatura desde 80 K até 480 K. Os vidros fosfatos têm recebido muita atenção dos pesquisadores por apresentarem ótimas propriedades óticas e térmicas, assim como, uma alta eficiência quântica quando dopados com o íon Nd . Tais propriedades permitem que esses vidros possam ser aplicados como meio ativo de laser, fibras e amplificadores óticos. Porém, os estudos são, na grande maioria, executados a temperatura ambiente (300 K), sendo necessário um estudo em função da temperatura dessas propriedades, visto que elas podem ser dependentes da temperatura. Aplicando a técnica de Lente Térmica e utilizando medidas do tempo de vida da luminescência foi possível encontrar a dependência da eficiência quântica da luminescência com a temperatura. Para obtê-la, utilizou-se o método do tempo de vida normalizado. Como complemento ao estudo foi efetuado medida do espectro de fotoluminescência. Uma descontinuidade no valor da difusividade térmica foi observada em torno de 180 K. Nessa mesma região ocorreu uma inversão no sinal de lente térmica, provavelmente associado à mudança do sinal da variação do caminho ótico com a temperatura. Ambos os efeitos foram observados para todas as amostras. Neste estudo ficou claro que tanto o aumento da concentração do íon Nd quanto o aumento da temperatura no material, provocaram um efeito de supressão da luminescência. Esse efeito é visível nos resultados de tempo de vida e eficiência quântica. Fazendo uma análise do tempo de vida no limite de baixa concentração (x ^ 0), observou-se que seu valor sofre um decréscimo com a temperatura no intervalo entre 80 - 200 K. Esse resultado está associado à excitação térmica da população para a componente Stark superior do nível 4F3/2. Acima de 200 K o valor experimental se mantém constante e está em bom acordo com o tempo radiativo calculado pela teoria de Judd-Ofelt. Com base no comportamento da eficiência quântica no limite de baixa concentração observam-se duas regiões em que ocorre supressão térmica. A primeira está de acordo com a supressão que causou o decréscimo no valor do tempo de vida, enquanto a segunda região está relacionada a perda de energia pela ativação térmica de um modo vibracional da matriz, confirmado pelo espectro Raman obtido. Por fim, os resultados obtidos neste trabalho ampliam a discussão do estudo de propriedades termo-óticas em função da temperatura, que é de grande importância para o desenvolvimento de novos lasers de estado sólido. / This work describes a spectroscopic analysis of phosphate glass called PANK ( 4 0 P22 0 5 ■ 2 0A120 3 ■ 3 5 N a20 ■ 5 K20 ( m o 1 %)) + xNd2O3 with x = 1, 2, 3, 4 e 5 (wt%), as a function of temperature in the range from 80 K to 480 K. Phosphate glasses have received a lot of attention of the researchers by their good thermal-optical properties, as well as, a high quantum efficiency when doped with Nd ion. These properties allow them to be applied as active laser medium, optical fibers and optical amplifiers. In general the studies of properties are performed at room temperature (300 K). However it is necessary execute these studies as a function of temperature, because these properties may be temperature dependent. Applying the thermal lens technique and using the measure of the lifetime of luminescence, was possible to find temperature dependence of quantum efficiency of luminescence. To obtain it was used the normalized lifetime method. As a support to the study were performed measurements of photoluminescence spectra. A discontinuity in thermal diffusivity was observed about 180 K. In the same region an inversion of the thermal lens sign occurred, probably associated in a signal change of the variation of the optical path with the temperature. Both effects were observed for all samples. In this study, it was clear that both the increase of the concentration of Nd ion and increase of the material temperature produced a quenching of luminescence. This effect is noticed in lifetime and quantum efficiency results. Analyzing the result of lifetime in the limit of zero concentration (x ^ 0), it was observed its value has a thermal quenching from 80 - 200 K and it is related with the thermal excitation of the population in the lower level to the upper Stark level of the metastable level 4F3/2. After 200 K its value keeps constant and it is in good agreement of the radiative lifetime calculated by Judd-Ofelt theory. Based on the behavior of the quantum efficiency in the limit of zero concentration, it is possible to see two regions with thermal quenching. The first one agrees with the same thermal quenching that diminished the value of lifetime while the second one is related to an energy loss by thermal activation of one vibrational mode, confirmed by Raman spectrum. Finally, the results obtained in this work are fundamental to increase the discussion of the temperature dependence of thermal-optical properties, which is important to develop of new solid state laser. / Dissertação (Mestrado)

Made available in DSpace on 2015-05-14T13:21:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 3983986 bytes, checksum: 7333ac7eafa0997c880fac1331321936 (MD5) Previous issue date: 2011-06-03 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / This work reports the synthesis, characterization, and investigation of the photoluminescent properties of β-diketonate complexes (TTA= 2-thenoyltrifluoroacetonate and DBM = dibenzoylmethanate) of trivalent lanthanides (Ln3+ = Eu3+, Tb3+ and Gd3+ ) with different phosphine oxides ligands (TPPO = triphenylphosphine oxide and HMPA= hexamethylphosphoramide). The elemental C, H, and N analyses, and complexometric titration suggested the general formulas [Ln(TTA)2(NO3)L2], [Ln(DBM)2(NO3)L2], [Ln(DBM)(NO3)2(HMPA)2], [Ln(TTA)3L2] e [Ln(DBM)3L], where L is phosphine oxide ligand. The absorption spectra in the infrared region showed that the coordination of β-diketonate and phosphine oxide ligands to Ln3+ ions occurs through the oxygen atoms of the carbonyl and P = O groups, respectively. Molar condutivity measurements show that the compounds behave as non-electrolytes in solution for the solvents methanol and acetone. The complex Tb(TTA)2(NO3)(TPPO)2 was obtained as single crystals and its structure was resolved by X-ray diffraction. The split transitions 5D0→7FJ, in general, are consistent with a chemical environment of low symmetry around the Ln3+ ion. The phosphorescence spectra of the Gd3+complexes showed the triplet state (T) bands of the ligands TTA and DBM, which were increased in energy (of the triplet state) in the bis- and mono-diketonate complexes in comparison with the tris-diketonates analogous. The tris-diketonate complexes of TTA and DBM showed a higher value of intensity parameters Ω2 when compared with their respective mono-and bis-diketonate, reflecting a chemical environment more polarizable around the ion Ln3+ to these complexes. / Este trabalho relata a síntese, caracterização e a investigação das propriedades fotoluminescentes de complexos β-dicetonatos (TTA=2-tenoiltrifluoroacetonato e DBM= dibenzoilmetanato) de íons lantanídeos trivalentes (Ln3+= Gd3+, Eu3+ e Tb3+) com diferentes ligantes fosfinóxidos (TPPO= trifenilfosfinóxido e HMPA= hexametilfosforamida). Os dados de microanálises de CHN e titulação complexométrica foram concordantes com as fórmulas gerais [Ln(TTA)2(NO3)L2], [Ln(DBM)2(NO3)L2], [Ln(DBM)(NO3)2(HMPA)2], [Ln(TTA)3L2] e [Ln(DBM)3L], onde L é um ligante fosfinóxido. Os espectros de absorção na região do infravermelho evidenciaram que a coordenação dos ligantes β-dicetonatos e fosfinóxidos aos íons Ln3+ ocorre por meio dos átomos de oxigênio dos grupos carbonila e P=O, respectivamente. As medidas de condutividades molares mostraram que os compostos comportam-se como não-eletrólitos em solução para os solventes metanol e acetona. O complexo Tb(TTA)2(NO3)(TPPO)2 foi obtido na forma de monocristais e sua estrutura foi resolvida pelo método de difração de raios-X. Os desdobramentos das transições 5D0→7FJ nos espectros dos complexos de Eu3+, de um modo geral, estão concordantes com um ambiente químico de baixa simetria em torno do íon Eu3+. Os espectros de fosforescência dos complexos de Gd3+ apresentam as bandas do estado tripleto (T) dos ligantes TTA e DBM, onde foi observado um aumento de energia do estado tripleto nos complexos bis e mono-dicetonatos em comparação com os análogos tris-dicetonatos. Os complexos tris-dicetonatos de TTA e DBM apresentaram um maior valor do parâmetro de intensidade experimental (Ω2) quando comparados com os seus respectivos bis- e mono-dicetonatos, refletindo um ambiente químico mais polarizável em torno do íon Eu3+ para estes complexos.

Alguns ramos da Medicina vêm empregando lasers ou LEDs de baixa potência em diversas especialidades. Estes lasers e LEDs são classificados como luz de baixa potência (LBP) e são usados na área de Fototerapia com comprimentos de onda na faixa do vermelho e do infravermelho. Por outro lado, a área de dosimetria utiliza dispositivos (dosímetros) capazes de estimar a energia depositada devido a exposição prévia à radiação ionizante usando luz visível como estímulo para obtenção de um sinal luminoso - esta técnica é a luminescência opticamente estimulada (OSL). O objetivo deste trabalho é avaliar a possibilidade de estimar a energia entregue por iluminação com laser e LED de baixas potências com comprimentos de onda na faixa do vermelho e infravermelho, utilizados na Fototerapia, empregando a dosimetria OSL. Foram empregados dosímetros de óxido de alumínio, óxido de berílio e fluorita natural, irradiados previamente com radiação beta (dose absorvida de aproximadamente 50 mGy), e iluminados com laser de 658 nm ou LED de 870 nm. Utilizamos o laser com potências de 10, 20, 50 e 100 mW, na faixa de energias de 0,1 a 13,2 J, e os LEDs com potências de 14,5, 58,0 e 130,5 mW, com faixa de energia entre 0,2 e 23,5 J. Para a medida de OSL foi utilizado o leitor TL/OSL Risø (modelo TL/OSL-DA-20) no modo de leitura CW-OSL e estimulo com LED de luz azul de 72 mW. A análise das curvas de emissão OSL foi feita observando tendências na modificação do sinal inicial OSL (integrado no primeiro 1s de leitura) e no sinal OSL total (integrado em 100 s) normalizados por sinal OSL obtido para irradiação padronizada. Os resultados obtidos mostraram que a iluminação com laser de 658 nm reduz o sinal OSL das amostras de óxido de alumínio para energias entre ~0,1 e ~12 J, e o sinal OSL de fluorita em uma faixa de energias mais baixa, entre ~0,1 e ~4 J. Para a iluminação com LED de 870 nm somente as amostras de fluorita mostraram redução do sinal OSL, no intervalo de ~0,1 e ~15 J de energia luminosa incidente; essa mudança foi mais acentuada para o sinal inicial da curva OSL do que para o sinal integrado. As mudanças observadas são independentes das potências luminosas empregadas. As amostras de óxido de berílio não mostraram mudanças na emissão OSL para nenhum dos feixes de luz no intervalo de energia utilizados. Além destes resultados também foi observado que a iluminação com diferentes energias luminosas incidentes nas amostras muda o formato das curvas de emissão OSL das amostras de fluorita: o tempo característico de decaimento das curvas de emissão cresce à medida que mais energia luminosa (infravermelho) é depositada nas amostras. Os resultados mostraram que a técnica OSL poderia ser utilizada para a avaliar de energia luminosa incidente no óxido de alumínio, iluminado com laser de 658 nm, e na fluorita natural, iluminada com LED de 870 nm. Para a fluorita, a mudança nas curvas de emissão OSL das amostras também pode estar relacionada com a energia luminosa incidente nela, fato que deverá ser mais bem estudado em trabalhos posteriores. / Some branches of Medicine are using low power lasers and LEDs in various specialties. These devices are classified as low-power or low-level lasers and LEDs and they are used in phototherapy in the red and infrared wavelength range. On the other hand, in dosimetry some devices (dosimeters) are used to estimate the deposited energy due to a previous exposure to ionizing radiation through a visible light stimulus to get a light signal - this technique is the optically stimulated luminescence (OSL). The objective of this study is to evaluate the possibility of assessing the energy delivered by illumination with laser and LED in the red and infrared wavelength ranges, used in the phototherapy, using the OSL technique. OSL dosimeters of aluminum oxide, beryllium oxide and natural fluorite were used. They were previously exposed to beta radiation (absorbed dose of about 50 mGy) and illuminated with 658 nm laser or 870 nm LED. The laser powers were 10, 20, 50 and 100 mW, and the light energy was in the range 0.1 to 13.2 J; and the chosen LED powers were 14.5, 58.0, 130.5 mW, delivering energies in the range 0.2 to 23.5 J. The OSL emission curves were measured with the TL/OSL Risø (TL/OSL-DA-20 model), CW-OSL mode, stimulating light provided by blue LEDs of 72 mW. The analysis of the OSL curves was carried out through the observation of trends in the variations of initial OSL signal (integrated in the first 1 s) and the whole OSL signal (integrated in 100 s) normalized by an OSL signal due to a standard irradiation. The results showed that the illumination with 658 nm laser reduces the OSL signal from aluminum oxide samples in the energy range between ~0.1 and ~12 J, and from fluorite in the energy range from ~0.1 to ~4 J. For the 870 nm LED illumination, only fluorite samples showed a reduction in the OSL signal in the range from ~ 0.1 to ~ 15 J of incident light energy. This change was more pronounced for the initial OSL signal than for the integrated signal. The observed changes were independent of the light power used in the illumination. The OSL signal of beryllium oxide samples showed no changes for any of the light beams used. It was also observed that illumination with different incident light energy changes the shape of fluorite OSL curves. The characteristic decay time of the emission curves grows as the light energy (infrared) deposited on the samples of fluorite increases. The results showed that the OSL technique could be used to evaluate the light energy incident on aluminum oxide, illuminated with 658 nm laser, and on fluorite, illuminated with 870 nm LED. For fluorite samples, the change in the OSL emission curve can also be related to the incident light energy. This fact needs further studies for a better understanding.

Atualmente a utilização de fótons de raios X e gama na Medicina (radiodiagnóstico e radioterapia) gerou a necessidade do conhecimento da dose absorvida nos tecidos dos pacientes. Para isso, utiliza-se detectores com diversas funcionalidades a fim de conhecer a deposição de energia. Para ser possível a utilização destes materiais, é necessário caracterizá-los tanto quanto à resposta em função da dose absorvida, quanto à dependência com a energia. Neste trabalho foi estudada a dependência energética da resposta OSL dos dosímetros compostos por BeO e Al2O3 em feixes de raios X convencional com espectro largo, feixes de raios X de aceleradores clínicos e do acelerador Microtron do Instituto de Física da USP e fontes gama de Cs-137 e Co-60, em uma faixa de doses desde centenas de mGy até aproximadamente 2 Gy. Foram utilizadas em conjunto simulações em Monte Carlo com o código PENELOPE, que simula o transporte de fótons e elétrons na matéria, a fim de conhecer a deposição de energia nos materiais. Os espectros utilizados nas simulações foram validados através da comparação das características dos feixes tais como a deposição de dose com a profundidade, camada semirredutora, energia média e resolução espectral. Utilizando um sistema de varredura por câmara de ionização controlado remotamente, foi estudada a distribuição de doses no campo de irradiação para definir uma região de irradiação com dose uniforme para pode realizar a irradiação de um conjunto de dosímetros simultaneamente. Foram encontrados valores do fator de dependência energética experimental para os feixes mais energéticos (Co-60, Microtron 5 MeV e aceleradores clínicos de 6 e 15 MeV), com desvio menor que 3% para o Al2O3 e 5% para o BeO, indicando independência com a energia do feixe de irradiação. Já nos feixes de baixa energia, os fatores de dependência energética relativos à energia do Co-60 para o Al2O3 foram de 1,68 e 1,42, e, para o BeO, de 0,78 e 0,90 para os feixes W150 e W200 respectivamente. Estes valores indicam que, nesta faixa de energia, a resposta OSL depende mais fortemente da energia do feixe. As simulações em Monte Carlo feitas para os fatores de dependência energética se mostraram bem consistentes com os valores experimentais para o BeO em toda faixa de energia e para o Al2O3, excetuando-se os feixes de baixa energia, possivelmente pelo não completo conhecimento de todos os elementos constituintes do dosímetro empregado (fita de Luxel®). Quanto às curvas de emissão OSL para as diferentes energias de irradiação, foi observado que o sinal decai mais rápido quanto mais elevada é a energia média do feixe para o BeO. Para o Al2O3, o efeito foi mais sutil e oposto. Os estudos do feixe do Microtron mostraram que, desde que a corrente seja monitorada durante as irradiações para posterior correção da dose, é possível realizar estudos utilizando um feixe de fótons de Bremsstrahlung produzido com alvo externo e energias médias (simuladas e ainda não validadas experimentalmente) próximas às energias das fontes gama de Cs-137 e Co-60. Os resultados experimentais para as respostas OSL dos dois materiais foram compatíveis com as simulações. / Nowadays the use of X and gamma-ray photons in Medicine (radiodiology and radiotherapy) has generated the necessity of knowing the absorbed dose to the tissues of patients. For this purpose, detectors with diverse functionalities are used to know the energy deposition. To make possible the use of these materials, it is necessary to characterize the dose response, as well as the energy dependence of the response. In this work the energy dependence of the OSL response of the BeO and Al2O3 dosimeters was studied for conventional X-ray beams with wide energy spectrum, X-ray beams from clinical accelerators and from the Microtron accelerator of the Institute of Physics (University of São Paulo), and for gamma sources of Cs-137 and Co-60, in a dose range from hundreds of mGy to about 2 Gy. Monte Carlo simulations were used with the PENELOPE code, which simulates the photons and electrons transport of in the matter, to know the energy deposition in the materials. The energy spectra used in simulations were validated by comparison with beam characteristics such as depth dose deposition, half-value layer, mean energy and spectral resolution. Using a remotely controlled ionization chamber scanning system, the dose distribution within the irradiation field was evaluated to define a uniform dose region for irradiation or a set of dosimeters simultaneously. Experimental energy dependence factor values were obtained for the high-energy beams (Co-60, Microtron 5 MeV, and clinical accelerators of 6 and 15 MeV), with a deviation of less than 3% for Al2O3 and 5% for BeO, indicating independence with the beam energy. For the low-energy X-ray beams, the energy dependence factors, relative to the Co-60 energy, for Al2O3 were 1.68 and 1.42, and, for BeO, 0.78 and 0.90 for W150 and W200 beams respectively. These values indicate that, in this energy range, the OSL response depends on beam energy. Monte Carlo simulations for the energy dependence factors were consistent with experimental values for the BeO in entire energy range and for the Al2O3, with the exception of low energy beams, possibly due to the incomplete knowledge of all the elements that constitute the Luxel®. As for the shape of OSL emission curves for the different irradiation energies, it was observed that the signal decays faster the higher is the average beam energy for BeO. For Al2O3, the effect was more subtle and opposite. The Microtron beam scanning has shown that, as long as the current is monitored during irradiation for further dose-rate correction, it is possible to carry out studies using a beam of Bremsstrahlung photons produced with external target and mean energies (simulated but still not validated experimentally) close to the energies of the Cs-137 and Co-60 sources. The experimental results for the OSL responses of both materials were compatible with simulations.

O presente trabalho tem como objetivo principal o estudo da Termoluminescência (TL) e a Luminescência Opticamente Estimulada (LOE) de cristais de quartzo retirados de sedimentos localizados no litoral do Estado do Maranhão. Foi efetuada uma análise do comportamento da TL e da LOE do quartzo em relação à irradiação com radiação gama e beta, pré-aquecimentos e exposição à luz solar. Esta análise foi feita visando comparar os resultados obtidos por TL e LOE para aplicação na datação de cristais de quartzo. Os centros paramagnéticos da amostra foram analisados e identificados através de medidas de Ressonância Paramagnética Eletrônica (RPE), uma correlação dos centros de TL e LOE foi encontrada. Na datação por grão único observamos um comportamento inesperado, sendo um indício de que os centros responsáveis pela TL e a LOE não são os mesmos. As idades obtidas por LOE dependem apenas dos grãos que têm maior intensidade, por outro lado idades obtidas por TL resultam da contribuição de todos os grãos. As medidas de Difração de Raios-X (DRX), feitas no Laboratório Nacional de Luz Sincroton (LNLS), confirmaram que os grãos eram de quartzo apesar de apresentarem propriedades de emissão LOE diferentes, sugerindo que essas propriedades estão relacionadas às impurezas e defeitos pontuais intrínsecos de cada grão. Foram observados os sinais de RPE correspondentes ao quartzo e usando microondas com uma potência de 0,161 mW conseguiu-se isolar o sinal do centro E1 do quartzo. Observou-se que este centro cresce quando aquecido de 120 até 300 oC e para tratamentos acima de 300 oC até 450 oC ele decresce, podendo ser relacionado com os picos TL de altas temperaturas. As medidas de RPE, em baixa temperatura, mostraram a presença dos centros de Al. Foram encontradas Doses Anuais (DA) de 0,7 até 3,0 mGy/ano, e para alguns perfis os valores de DA foram mais constantes (Local B: 1,77-1,95 mGy/ano). As idades obtidas por LOE e TL (Protocolo Multiple Aliquot Regeneration: MAR) são bem próximas. Embora as obtidas por LOE, em geral, são um pouco menores do que as idades obtidas por TL. As profundidades estratigráficas dos sedimentos são diretamente proporcionais às idades obtidas. As três idades do segundo perfil estão dentro do Pleistoceno, já os outros perfis apresentam idades começando no Pleistoceno até o Holoceno. / The principal aim of the present work is to study the Thermoluminescence (TL) and Optically Stimulated Luminescence (OSL) of quartz crystals obtained from sediments located at coast of the state of Maranhão. The analysis using OSL and TL properties was carried out after gamma and beta irradiation, pre-heating, and exposure of samples to solar radiation, having in mind the dating of these sediments. EPR measurements were performed to investigate the possible paramagnetic centers in the sample, as well as establishing some correlation with the OSL and TL centers. Measurements of single grain dating showed an unexpected behavior. This result could be an evidence that the centers responsible for TL and OSL are not the same. Ages obtained by OSL depend only on the grain having greater intensity, on the other hand, ages obtained by TL depend on the contribution of multiple grains. The XRD measurements carried out at LNLS confirmed that all the separated grains were quartz grains, although different grains produced different OSL emission, suggesting that these properties are related to different intrinsic point defects and impurities in the grains. EPR signals were measured for quartz grains, using microwave power of 0.161 mW. It was able to isolate the signal of the E\'1-center. This signal is known to increase from 120 to 300 ºC and decreases by treatment beyond 300 ºC up to 450 ºC and may be related to the TL peaks at high temperatures. ESR measurements at 77 K showed the presence of Al centers. Annual Dose values were found to be between 0.7 to 3.0 mGy/year, and for some profiles the values were more constant (Location B: 1.77 to 1.95 mGy/year). The ages obtained by OSL and TL by MAR protocol are quite similar, although those obtained by OSL usually are somewhat smaller than the ages obtained by TL. The stratigraphic depths of sediments are directly proportional to the ages obtained. The three ages of the second profile are within the Pleistocene, since the other profiles show ages starting in the Late Pleistocene to Holocene.