Os fatores envolvidos na obstrução dos gotejadores são divididos em químicos, físicos e biológicos, os quais, dependem da qualidade da água utilizada na irrigação e dos adubos utilizados em fertirrigação. Dentre os fatores físicos estão as partículas de areia, que são classificadas como sólidas inertes, pois não sofrem agregação com outras partículas já presentes na água e nem dispersão. O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do tamanho e concentração de partículas de areia e da velocidade de escoamento da água nas linhas laterais na obstrução de um único modelo de gotejador do tipo cilíndrico, não regulado, com vazão nominal de 2 L h-1. Foram realizados ensaios de obstrução com areia misturada em água destilada, combinando os seguintes fatores: três faixas granulométricas de partículas de areia (53-105; 105-250 e 250-500 μm), três concentrações de areia na água destilada (100, 250 e 500 mg L-1) e três velocidades de escoamento da água no início das linhas laterais (0,13; 0,25 e 0,94 m s-1). O tempo de ensaio para cada combinação de fatores foi de 48 horas. A vazão de 32 gotejadores foi medida a cada doze minutos por meio de um sistema automatizado desenvolvido durante esta pesquisa, sendo que esse operou adequadamente durante todo o período de ensaios de obstrução. Utilizaram-se oito linhas laterais conectadas em linha de derivação com bifurcações simétricas, cuja finalidade era distribuir uniformemente a água as partículas de areia entre as linhas laterais. Em ensaios com faixa granulométrica de 105 a 250 μm, ocorreu a obstrução nas concentrações de 250 e 500 mg L-1, para as velocidades de escoamento da água no inicío das linhas laterais V2 (0,25 m s-1) e V3 (0,94 m s-1). Já na faixa granulométrica de 250 a 500 μm, ocorreu obstrução nas concentrações de 100, 250 e 500 mg L-1, para V2 e V3. A obstrução de gotejadores ocorreu de forma aleatória nas oito linhas laterais. Após obstruídos os gotejadores não desobstruíram com o passar do tempo de ensaio, portanto fenômenos de autolimpeza não foram observados durante os experimentos. / Clogging of emitters is influenced by chemical, physical and biological agents that are associated with irrigation water quality and fertilizers, in case of adoption of fertigation practices. Among the physical agents, sand particles are one of the most important clogging sources. Sand particles are considered to be inert since it does not aggregate with other particles suspended in water. The purpose of this research was to assess influence of concentration, size of sand particles, and flow velocity within laterals on sensitivity of drippers to clogging. The results are limited to a cylindrical integrated dripper of 2 L h-1 nominal flow rate that is a nonpressure compensating emitter. Experiments were undertaken using distilled water and sand particles. The following levels were evaluated: (a) three ranges of particles sizes (0.053-0.105; 0.105-0.25 and 0.25-0.5 mm); (b) three concentrations of particles (100, 250 and 500 mg L-1); and, (c) three flow velocities at the laterals inlet (0.13, 0.25 and 0.94 m s-1). Each testing level had 48 hours duration. The flow rate of 32 drippers was measured every 12 minutes by an automated system developed and successfully validated during this research. A manifold with symmetrical bifurcations was designed to assure uniform water distribution among eight parallel laterals installed on the testing bench. Within the range of particle sizes from 105 to 250 μm, clogging of emitters was observed under concentration of particles of 250 and 500 mg L-1 and under flow velocities of 0.25 and 0.94 m s-1. Within the range of particles sizes from 250 to 500 μm, clogging was observed under all concentrations and under flow velocities of 0.25 and 0.94 m s-1. Apparently, clogging of emitters of the eight laterals occurred randomly. Once clogged, emitters did not recovered its initial flow rate, therefore self-cleaning phenomena was not observed during the experiments.

Este trabalho apresenta o uso de planejamento granulométrico na preparação e caracterização de suspensões concentradas de alumina em meio aquoso, que posteriormente deverão ser utilizadas para a conformação por colagem em fitas - processo de tape casting. A suspensão foi preparada utilizando-se duas ou mais distribuições granulométricas diferentes na sua formulação, a fim de promover a otimização do empacotamento de partículas. As condições para estabilização das suspensões preparadas foram obtidas por meio de estudos de comportamento reológico e através de curvas isotermas de adsorção, por meio de medidas de viscosidade em função da concentração de aditivo dispersante e de medidas de mobilidade eletroforética dinâmica, respectivamente. Os valores mostram a qualidade dos dados obtidos nas simulações quanto aos valores de IPS calculados, em função de uma quantidade de água pré estabelecida de 35% em volume, ficando em média próximo do valor de 0,150µm, para as formulações simuladas. Desta forma foi possível preparar uma suspensão concentrada com empacotamento de partículas otimizado podendo chegar a um valor máximo de 60% em volume de sólidos, com possibilidades de minimizar os possíveis efeitos adversos da retração durante a secagem e queima dos filmes. / This paper presents the use of grain size in the pack planning for preparation and characterization of a concentrated suspension of alumina in aqueous medium, which subsequently will be used for the conformation by tape casting process. The suspension was prepared using two or more different particle size distributions in the formulation to promote the optimization of particle packing. The definitions of stability and rheological behavior of dispersion curves were made by adsorption isotherms, by measuring electrokinetic mobility and viscosity curves as a function of concentration of additives, respectively. The results show the quality of data obtained in the simulations as the maximum values of IPS for each formulation. Then, it is possible to prepare a concentrated suspension with optimized particle packing and may reach a maximum value of 60% by volume of solids, with opportunities to minimize the possible adverse effects of shrinkage during drying of the films.

O dimensionamento de sistemas de transporte hidráulico de polpas minerais exige especial atenção à medida que partículas grossas apresentam um comportamento de sedimentação no interior dos tubos. Dentro desta situação, a velocidade de transporte da polpa mineral deve ter magnitude suficiente para suspender e transportar os sólidos, evitando que os mesmos se depositem na base da tubulação. O bombeamento de polpas minerais em tubos horizontais contendo partículas grossas constituiu o objeto desta tese. Um levantamento sobre a literatura corrente foi realizado e, através de procedimentos experimentais, obteve-se um banco de dados para o modelamento da velocidade crítica (VC), isto é, a velocidade mínima em que ocorre a formação de um leito móvel na base do tubo, apresentando magnitude ligeiramente superior à velocidade de deposição VD, caracterizada pelo início da deposição das partículas na base dos dutos. Para a realização dos ensaios, foram construídas duas unidades experimentais de bombeamento de polpa mineral, onde foram estudadas as seguintes variáveis: i) gradiente de pressão por metro de tubo horizontal (\'delta\'P/L), ii) velocidade média do fluxo (V), iii) perfil de concentração de sólidos ao longo da seção transversal, iv) fator de forma através da função de esfericidade das partículas (\'psi\'), v) densidade do sólido e do líquido, vi) concentração volumétrica dapolpa mineral, vii) granulometria dos sólidos e viii) diâmetro da tubulação. A primeira unidade experimental foi montada com tubulação em PVC transparente de diâmetro interno de 25,4mm e a segunda unidade foi construída em PVC branco com um trecho de 2m em acrílico transparente, apresentando diâmetro interno de 50,8mm. A velocidade critica (VC) para cada condição estudada foi determinada visualmente, através das seções transparentes da tubulação. As amostras utilizadas neste trabalho foram: concentrados de apatita e hematita e o mineral quartzo. As frações granulométricas estudadas foram inseridas em duas classes de tamanho, sendo a primeira classe passante em 297µm e retida em 249µm e a segunda classe passante em 149µm e retida em 105µm. Os resultados permitiram determinar um novo modelo semiempírico para VC, alcançando desvios menores que 10% para as velocidades preditas em relação aos valores de velocidades observadas experimentalmente. / The design of hydraulic systems of slurry transport demands a special attention due to coarse particles present a settling behavior inside the pipes. In this situation, the transport velocity should have order of magnitude sufficient to promote the suspension and the transport of particles, avoiding the solids deposition at the bottom of pipe. The transport of mineral slurries containing coarse particles was the primary goal of the thesis. A survey of the available literature was done and through the experimental tests could be possible to raise a data bank in order to develop a new best fit correlation for the critical velocity (VC) which included the particle shape effect, through the sphericity function. VC could be defined as the minimum velocity where a moving bed of particles takes place at the bottom of the horizontal pipe and it is slightly above the deposition velocity VD, which could be characterized by a bed of stationary particles at the bottom of pipe. The research was conducted using two recirculating pipe test rigs with transparent PVC pipe of 25.4mm and 50.8mm internal diameter with slurry concentrations from 8% up to 27% by volume. The material used was apatite and hematite concentrates and quartz mineral, clustered in two classes of size range (-0.297+0.210mm; -0.149+0.105mm), where the variables were: i) Head losses per meter of horizontal pipe (\'delta\'P/L), ii) Mean transport velocity (V), iii) solids distribution profile, iv) particle shape effect, through the sphericity function (\'psi\'), v) density of particles and liquid, vi) Volumetric concentration of slurries, vii) particles size and viii) pipe diameter. The critical velocity (VC), for each studied condition, was visually determined through the transparent sections of the pipes. The results have yielded a new semi empirical model to predict the critical velocity, yielding a deviation of less than 10% from the observed values of experimental data for VC.

O presente trabalho é focado no estudo dos violentos fenômenos de impacto hidrodinâmico que podem prejudicar a operação de plataformas offshore. São três os fenômenos abordados neste trabalho: o green water, o wave runup e o sloshing. O fenômeno de wave runup consiste na projeção vertical de uma coluna de água devido ao impacto de ondas em estruturas transversais. O fenômeno de green water consiste no embarque de água no convés, podendo danificar os equipamentos da planta de produção. Por fim, o sloshing consiste no movimento violento de fluído em tanques parcialmente preenchidos, resultando em perigosos carregamentos em suas paredes. Tais fenômenos possuem natureza altamente não linear e sua análise, considerando-se toda a sua complexidade, ainda constitui um desafio para a engenharia naval e oceânica. Os métodos de partículas têm se destacado no tratamento de tais fenômenos envolvendo interação fluído-estruturas, grandes deformações e fragmentação de superfície livre. Desta maneira, optou-se pelo emprego do método de partículas Moving Particles Semi-Implicit (MPS) neste trabalho para o estudo dos fenômenos de impacto hidrodinâmico. O MPS é um método totalmente lagrangeano para escoamentos incompressíveis. Para os três fenômenos abordados neste trabalho há uma primeira etapa de validação, na qual os resultados numéricos são comparados a resultados experimentais da literatura. Uma segunda etapa é baseada na aplicação do método numérico na análise de ferramentas para a mitigação dos esforços resultantes do impacto hidrodinâmico. Nesta etapa é investigada a influência do formato da proa no fenômeno de green water e a utilização de anteparas fixas e flutuantes para a mitigação de sloshing em tanques. / The present work is focused in the study of the violent hydrodynamic impact phenomenon which could jeopardize the offshore platforms operation. In this work three different phenomena involving hydrodynamic impact are studied: green water, wave runup and sloshing. The wave runup consists in the vertical projection of a water column due to wave impact on a transversal structure, such as submersible columns. The green water consists in the water boarding on the deck which could damage the equipment over the oil platform deck. Finally, the sloshing phenomenon is the violent movement of fluid in partially filled tanks, resulting in dangerous impact loads at its walls. The hydrodynamic impact phenomenon has strongly non linear nature and is still a challenge for the naval and offshore engineering its analysis considering all its complexity. The particle methods present advantages in the analysis of phenomena involving fluid structure interaction, large free surface deformation, fragmentation and merging. Therefore, in the present study the Moving Particles Semi-Implicit (MPS) method is used. The MPS is a fully lagrangian method for the simulation of incompressible flows. For the three phenomena studied in the present work a first step of validation is performed. In the validation step the numerical results obtained by the particle method are compared to experimental data presented in the literature. The second step consists in the application of the numerical method to investigate simple mechanisms to mitigate the hydrodynamic impact loads. For example, the effect of the bow shape in the green water phenomenon is studied. Also in this step the use of fixed and floating baffles in order to suppress the sloshing phenomenon are investigated.

Em simulações físicas baseadas em partículas, a informação sobre quais partículas pertencem à fronteira do sistema e quais são consideradas internas é, em geral, uma informação útil porém difícil de ser obtida eficientemente. Esta informação pode ser usada na geração da superfície livre de um fluido ou no cálculo da tensão superficial o mesmo, entre outras aplicações. Técnicas encontradas na literatura podem apresentar resultados satisfatórios, mas em geral são sensíveis à escala do problema, distribuição das partículas e envolvem operações computacionalmente caras como inversão de matrizes. O objetivo deste trabalho é estudar os métodos existentes e apresentar uma alternativa com custo computacional mais baixo e que seja capaz de lidar com problemas de diferentes escalas e naturezas de forma mais simples que os métodos existentes. / In particle-based physics simulations, the information about which particles belong to the boundary of the system and which are considered internal is, in general, an information that is useful but hard to obtain in an efficient way. This information can be applied to generate the free surface of the fluid or to compute the surface tension, among other applications. Techniques found in the literature may present satisfactory results, but in general they are sensible to the problem scale, particle distribution and involve computationally expensive operations such as matrix inversion. The goal of this study is to analyze the existing methods and present an alternative with lower computational cost and which is capable of handling problems with different scales and nature in a simpler way than the existing methods.

das partículas elementares ainda é um método a ser estabelecido na Física de Partículas, o que poderia ser confirmado com a descoberta do bóson de Higgs. Após diversas propostas para mecanismos de produção, este bóson ainda não foi observado experimentalmente, sendo sua detecção esperada no Grande Colisor de Hádrons. Esta tese propõe um mecanismo de produção central exclusiva difrativa do bóson de Higgs pela fotoprodução, inspirado na abordagem do grupo de Durham para a produção deste bóson por meio da Troca Dupla de Pomerons. A ideia empregada neste mecanismo é combinar as vantagens encontradas na proposta do grupo de Durham com aquelas observadas nas Colisões Ultraperiféricas. O mecanismo de fotoprodução envolve a produção do bóson de Higgs no subprocesso p em alta energia por meio da Troca Dupla de Pomerons, onde a interação difrativa ocorre entre o dipolo de cor proveniente da flutuação do fóton inicial e o conteúdo platônico do próton. Como a massa do bóson de Higgs determina a escala dura da interação, é possível empregar a Cromodinâmica Quântica perturbativa e modelar a interação pela troca de glúons no canal t. Esse mecanismo permite introduzir o vértice de fusão de glúons para a produção do bóson de Higgs, o qual é dominante para a produção do bóson de Higgs em um largo intervalo de massa. Ademais, introduz-se parâmetros fenomenológicos para suprimir a radiação de glúons, bem como predizer corretamente a seção de choque de produção incluindo a Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez. Com isso, aplica-se este modelo de interação p em Colisões Ultraperiféricas entre prótons e núcleos usando a Aproximação de Fóton Equivalente para o fluxo de fótons. A seção de choque de produção do bóson de Higgs é estimada para as energias do Tevatron e do LHC, comparando nossas predições com outras obtidas em diferentes propostas na literatura. Além disso, a distribuição em rapidez do bóson de Higgs é estudada, mostrando a centralidade da produção. Como resultado, obtém-se uma taxa de eventos em colisões pp da mesma ordem daquela estimada pelo grupo de Durham, na faixa de 1−6 femtobarn. Contudo, efetuando-se uma análise para inserção da Probabilidade de Sobrevivência da Lacuna de Rapidez no mecanismo de fotoprodução, os resultados se tornam competitivos com aqueles previstos pelos mecanismos de produção eletromagnética e de Troca Dupla de Pomerons, mostrando a fotoprodução difrativa como um meio promissor para a detecção do bóson de Higgs no LHC. Como resultado desta abordagem, as predições para a seção de choque em processos pA demonstra um incremento significativo em relação `as predições anteriores, estimando a seção de choque em colisões pPb da ordem de 1 picobarn. Este resultado é duas ordens de grandeza maior que em colisões pp, contudo a luminosidade e o tempo de operação com colisões pPb será muito menor que em colisões pp. Ainda assim, os eventos serão muito limpos, livres de interações superpostas que ocorrem em alta luminosidades na operação em colisões pp. / After several years of scientific development, the mass generation mechanism for elementary particles is still to be established in particle physics, which would be confirmed with the discovery of a Higgs boson. After many proposals for the production mechanisms, this boson has not yet been observed experimentally, and its detection at the Large Hadron Collider is expected. Here I propose a mechanism of central exclusive diffractive production of the Higgs boson by photoproduction, inspired by the approach of the Durham group for Higgs boson production by Double Pomeron Exchange. The idea employed in this mechanism is to combine the advantages found in the proposal of the Durham group, and those related to ultraperipheral collisions. The photoproduction mechanism involves Higgs boson production in the p subprocess at high energy by Double Pomeron Exchange, where the diffractive interaction occurs between the color dipole resulting from the fluctuation of the initial photon, and the parton content of the proton. As the Higgs boson mass determines the hard scale of the interaction, it is possible to apply perturbative Quantum Chromodynamics, and to describe the interaction by the exchange of gluons in the t-channel. This mechanism allows the introduction of the gluon fusion vertex for Higgs boson production, which is the leading mechanism for a wide range of masses. Moreover, phenomenological parameters are introduced to suppress gluon radiation, and correctly predict the production cross section including the rapidity gaps survival probability. Thus, this mechanism is applied to the p subprocess in ultraperipheral collisions between protons and nuclei using the Equivalent Photon Approximation for the photon flux. The cross section is estimated for Higgs boson production at the Tevatron and LHC energies, comparing these predictions to those from previous work. The Higgs boson rapidity distribution is also predicted to show the production centrality. As a result, the event rate in pp collisions is found to be of the same order as that estimated by the Durham group, in the range 1−6 femtobarn. However, evaluating an analysis to include the rapidity gap survival probability in the photoproduction mechanism, the results become competitive with those predicted by the electromagnetic and Double Pomeron Exchange mechanisms, showing the diffractive photoproduction to be a promising production channel for Higgs boson detection at the LHC. The predictions for the cross section in pA processes show a significant enhancement in comparison to previous estimates, resulting in a cross section for pPb collisions of the order of 1 picobarn. This is two orders of magnitude higher than in pp collisions, however both the luminosity and the running time with pPb collisions will be much lower than in pp ones. Nevertheless the events are going to be very clean, free of the pile-up present in high luminosities pp runnings.

Neste trabalho apresenta-se uma nova maneira de calcular a espessura de blindagem de uma placa plana homogênea pela combinação dos métodos L TSN e Decomposição. No método da Decomposição o termo não-linear é aproximado pelos polinômios A 11 e A11 • É também empregada a formulação L TSN para resolver problemas de grandes espessuras. Simulações numéricas para a espessura de blindagem são apresentadas usando as formulações L TS2 e L TS4 considerando, respectivamente, cinco e dois termos da solução em série do método da Decomposição. / In this work is proposed a new approach to evaluate the shielding thickness of a homogeneous slab by combination the L TSN and Decomposition methods. In the Decomposition method, the non-linear term is approximated by the A11 and Ã11 polynomials. It is also used the L TSN formulation to solve large thickness problems. Numerical simulations for the shielding thickness are reported employing the L TS2 and L TS4 formulations and considering, respectively, five and two tenns of the series solution from the Decomposition method.

O modelo C3 /30 foi desenvolvido através do Formalismo de Fock-Tani, o qual trata de problemas envolvendo partículas compostas e seus constituintes. Os operadores de criação e destruição de partículas compostas não obedecem relações de (anti)comutação canônicas devido à presença da estrutura interna. Após realizar a transformação unitária de Fock-Tani U sobre estes operadores, novos operadores ideais são obtidos de forma iterativa. Os operadores ideais contêm uma expansão em potências da função de onda e obedecem as relações de (anti)comutação canônicas. Com eles tornase possível construir quantidades efetivas em termos das quantidades fundamentais. Uma destas quantidades efetivas importantes que podem ser construídas é o Hamiltoniano He f etivo = U'HU que passa a conter a informação sobre a estrutura interna. Hef etivo possui, entre outras estruturas, diagramas correspondendo a espalhamentos hadrônicos com troca de constituintes, decaimentos hadrônicos, etc. A partir do Hamiltoniano de decaimento mesônico modificado pela transformação de Fock-Tani é que obtem-se o Hamiltoniano do modelo C3Po, Hc3Po. Com ele é possível encontrar amplitudes de decaimento e posteriormente taxas de decaimento. Nesta tese de doutorado, consideramos quarkônios estranhos com misturas do tipo el [ume + dcl] + c2 ss. Calculamos as taxas de decaimento para os mésons 0(1020), 0(1680), 0 3 ( 1 8 5 O ) e para os ainda não observados experimentalmente 0(2050), 01 (1850) e 02 (1850), no contexto do modelo C3P0, e determinamos os coeficientes cl e c2. Um outro estudo que realizamos foi com os mésons J/0, onde consideramos que eles são formados pela mistura e,' [u-ü + + c2 ss + c3 cc. Considerar J/ dado por misturas é proveniente de estudos que tentam solucionar o "enigma p7r". Novamente, com o auxílio do modelo C3P0, encontrarmos as taxas de decaimento. / The C3P0 model was developed using the Fock-Tani formalism, which deals with problems involving composite particles and their constituents. The creation and annihilation operators of composite particles do not obey canonical (anti) commutation relations, due to the presence of the internal structure. After performing the Fock-Tani unitary transformation U of these operators, new ideais operators are obtained iteratively. These perators contam an expansion in powers of the wave function and obey the canonical (anti) commutation relations. It is possible to construct effective quantaties in accordance with the fundamental ones. One of these important effective quantities that can be built is the Hamiltonian He f fective = U-1 HU that will contam the information about the internal structure. Heffective has, among other structures, diagrams corresponding to exchange scattering with hadronic constituents, hadronic decays, etc.. From the meson decay Hamiltonian, modified by the Fock-Tani transformation, we obtain the Hamiltonian the C3/30 model, HC3PO. With HC3PO one can find decay amplitudes and subsequently decay rates. In this thesis, we consider strange quarkonia mixtures of type c1 [uü + + c2 ss. We calculate the decay rates for the mesons 0(1020), 0(1680), 03(1850) and 0(2050), 01(1850) and 02 (1850), the not yet observed experimentally, in the context of C3P0 model, and determine the coefficients c1 and c2 . Another study was conducted with J/b mesons, where we consider that they are formed by mixing cl [u-ü + + c2 ss + c3 cc. To consider J/0 given by mixtures comes from studies that attempt to solve the "p7r puzzle". Again, with the aid of C3P0 model, we find the decay rates.

As aplicações envolvendo confinamento e aceleração de feixes de partículas carregadas em canais lineares são inúmeras em diversas áreas do conhecimento. A evolução da engenharia dos aceleradores lineares de partículas de próxima geração está fortemente condicionada ao melhor entendimento de fenômenos não-lineares como a formação de halo, inerentes aos atualmente cada vez mais perscrutados regimes de alta densidade de carga e energia. O presente trabalho visa investigar e caracterizar os aspectos dinâmicos e de equilíbrio envolvidos na transição de um feixe ultra-intenso de partículas com mesma carga de um estado inicial não-estacionário para um final estacionário. A alta densidade de partículas implica que as forças repulsivas naturais neste tipo de sistema sejam imprescindíveis para a sua correta descrição. O feixe em questão evolui em um canal linear encapsulado por um duto circular condutor e é focalizado por um campo magnético constante axial de origem solenoidal. Tal feixe inicialmente encontra-se perfeitamente alinhado com o eixo de simetria do sistema de confinamento magnético, sendo, portanto, as oscilações de sua centróide inexistentes. Por simplicidade, foi imposto também ao feixe o vínculo de simetria azimutal. Como condição inicial, considerou-se o estado não-estacionário do feixe descrito por uma densidade homogênea e outra não-homogênea. No primeiro caso, o descasamento e, no segundo, a magnitude da não-homogeneidade são os fatores precursores da instabilidade inicial que conduz o feixe ao estado de equilíbrio. Para ambos os casos, modelos foram desenvolvidos para determinar quantidades dinâmicas, relacionadas à escala de tempo característica da instabilidade inicial, e de equilíbrio, tais como a emitância e o envelope, grandezas estatísticas estas usualmente de interesse em Física de Feixes. Os resultados obtidos foram comparados com simulações numéricas autoconsistentes e o acordo foi satisfatório. Os modelos demonstraram-se eficientes não somente em prever tais quantidades de interesse como também em elucidar aspectos físicos fundamentais intrínsecos ao comportamento observado nas simulações numéricas autoconsistentes e experimentos. / Applications involving confinement and acceleration of charged particle beams in linear channels are innumerous in many fields of the knowledge. The engineering evolution of next-generation particle linear accelerators is strongly conditioned to the better understanding of nonlinear phenomena like halo formation, inherent to the more and more currently explored regimes of high charge density and energy. The present work aims at investigating and characterizing dynamical and equilibrium aspects involved in the transition of a high-intensity beam of charged particles from an initial non-stationary state to a final stationary state. High particle densities mean that the repulsive forces naturally present in these kinds of systems are essential to their adequate description. The beam under analysis evolves inside a linear channel encapsulated by a circular conductor pipe, and is focalized by a constant axial magnetic field generated by solenoids. Such beam is initially perfectly aligned to the symmetry axis of the magnetic confinement system, being in this way its centroid oscillations non-existent. For simplicity, it has been imposed to the beam the constraint of azimuthal symmetry. As initial condition, the beam non-stationary state has been described by a homogeneous and an inhomogeneous particle density. In the first case, the mismatch and, in the second one, the magnitude of inhomogeneity, are the factors forerunner of the initial instability, which leads the beam to evolve to the equilibrium state. For both cases, models have been developed to determine dynamical quantities, related to the characteristic time scale of the initial instability, and equilibrium quantities, such as the emittance and envelope, usually of interest in Beam Physics. The obtained results have been compared with full self-consistent N-particle beam numerical simulations and the agreement has been reasonable. The models have shown to be efficient not only to predict beam quantities of interest as well as to elucidate fundamental physical aspects intrinsic to the behavior observed in the self-consistent numerical simulations and experiments.

O Laboratório de Implantação Iônica (LII) do IF-UFRGS possui uma linha de microfeixe instalada há poucos anos e que se encontra em fase de otimização e desenvolvimento. Esta é a primeira e única linha de microfeixe de íons instalada no Brasil e, portanto, é de grande interesse torná-la eficiente e disponibilizá-la para a comunidade científica. Algumas técnicas já estão bem desenvolvidas na linha de microfeixe: micro-PIXE, STIM e PBW (proton beam writing). A grande variedade de técnicas baseadas em feixes de íons de grande dimensão estimula estudos para a operacionalização dessas mesmas para o caso de feixes micrométricos. O estabelecimento e a operacionalização da técnica micro-NRA (reação nuclear) é importante para a consolidação de uma técnica capaz de determinar e mapear elementos leves que não são detectados com as técnicas atualmente em operação. Tais elementos, como por exemplo, carbono, nitrogênio e oxigênio, são os constituintes majoritários de grande parte dos materiais em estudo no LII. Neste estudo, apresentamos os parâmetros experimentais utilizados, bem como os resultados analíticos obtidos com a técnica de micro-NRA. Uma primeira avaliação sugere que a técnica tem grandes potencialidades para caracterização e mapeamento do carbono, enquanto que os resultados para o oxigênio e nitrogênio indicam a necessidade de uma técnica complementar. Adicionalmente, os resultados obtidos com micro-NRA foram comparados com os resultados provenientes de medidas com micro-PIXE utilizando um detector SDD com janela ultrafina, recentemente instalado na linha de microfeixe. Uma avaliação dos mapas elementares obtidos pelas duas técnicas indica que as medidas realizadas com micro-PIXE oferecem resultados com melhor estatística e mapas elementares de qualidade superior. / A couple of years ago, the Ion Implantation Laboratory (LII) at IF- UFRGS installed a microprobe station and ever since it has been under development. This is the first and unique ion microprobe station installed in Brazil and therefore it is of great interest to make it efficient and available to the scientific community. Some techniques are well developed in the microbeam station: micro-PIXE, STIM and proton beam writing. A wide variety of techniques based on broad ion beams stimulates further work for the implementation of such techniques for the case where the beam spot size is of the order of few micrometers. The study of the micro-NRA technique (Nuclear Reaction Analysis) is important since it can be used for the detection of light elements that are not detected with the techniques already in operation at the microprobe station. Such elements, such as carbon, nitrogen and oxygen are the major constituents of most materials under study in LII. In this study, we present the experimental parameters as well as the analytical results obtained with the micro-NRA technique. A preliminary assessment suggests that the technique has a great potential for the characterization and mapping of carbon, while the results for oxygen and nitrogen indicate the need for a complementary technique. Additionally, the results obtained with micro-NRA were compared with the results from measurements with micro-PIXE obtained with a SDD detector with ultra-thin window. An evaluation of the elemental maps obtained by the two techniques indicates that the measurements made with micro-PIXE provide results with better statistics and elemental maps with higher quality.