Made available in DSpace on 2017-07-10T19:25:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alice Leal Terres Oro.pdf: 734105 bytes, checksum: 00f0a2e6f0c0139384a1298b29fdcc57 (MD5) Previous issue date: 2006-07-20 / Measurements of solute concentrations at soils are essential to optimize irrigation and fertilizer application, to study surface runoff and erosion and to evaluate soil salinity. For this purpose, Time Domain Reflectometry is a dielectric technique that has been shown to give accurate water content and electrical conductivity values. Used under both laboratory and field conditions, this a non-destructive essay takes simultaneous measurements of electrical conductivity and soil water content, using a single probe and testing only one sample region. Although there are many ways in which electrical conductivity may be obtained with Time Domain Reflectometry equipment, few of them are characterized by simplicity and straight forwardness. Because of that, this study aimed to evaluate different methods to determine electrical conductivity at solutions and soils. A sequence of laboratory experiments was conducted in deformed soil samples of an Oxisol from West Parana State, arranged in columns 0,30 m height, with an internal diameter of 0,19 m. The three wire probes, with manual assembling and without impedance-matching transformer, were vertically installed in soil columns, considering as a control one the column which soil received only distilled water. The others treatments were defined according to the sodium chloride content: 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09; 0,10 and 0,15 N. The electrical conductivity was determined using waveforms collected with specific software and there wasn t signal attenuation. It was found a linear relationship between the bulk electrical conductivity and the pore water electrical conductivity under constant water content. It was concluded that soils with significant iron contents display an atypical dielectric behavior that limits the applicability of the equipment for measuring not only soil moisture but bulk electrical conductivity also. / Medidas de concentrações de solutos em solos são essenciais para otimizar a irrigação e aplicações de fertilizantes, para estudar escoamento superficial e erosão e para avaliar a salinidade do solo. Para tal fim, a Reflectometria no Domínio do Tempo é uma técnica dielétrica que tem sido capaz de fornecer valores precisos, tanto para teores de água como para condutividade elétrica do solo. Empregada tanto em condições de laboratório como em condições de campo, esta técnica não-destrutiva realiza medidas simultâneas das duas grandezas, empregando uma única sonda e testando a mesma região da amostra. Embora existam várias técnicas através das quais a condutividade elétrica pode ser determinada com um equipamento de Reflectometria no Domínio do Tempo, poucas técnicas são caracterizadas pela simplicidade e pela rapidez. Devido a isso, o presente trabalho objetivou avaliar diferentes métodos para a determinação da condutividade elétrica de soluções e de solos. O trabalho foi desenvolvido em condições de laboratório, usando amostras deformadas de um Latossolo Vermelho distroférrico da Região Oeste do Paraná, acondicionadas em colunas com comprimento de 0,30 m e diâmetro de 0,19 m. As sondas com 3 hastes, montadas de forma artesanal e sem qualquer equalização de impedâncias, foram instaladas verticalmente nas colunas de solo, sendo considerada como controle a coluna cujo solo recebeu água destilada. Os outros tratamentos foram definidos conforme os teores de cloreto de sódio adicionado: 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09; 0,10 e 0,15 N. A condutividade elétrica foi determinada a partir das formas de onda coletadas com um programa específico e não ocorreu atenuação de sinal. Encontrou-se uma relação linear entre as medidas de condutividade elétrica total do solo e a condutividade elétrica da solução do solo, sob umidade constante. Também se concluiu que solos com alto teor de Fe exibem um comportamento dielétrico atípico, o qual limita a aplicabilidade da técnica.

Made available in DSpace on 2017-05-12T14:48:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Alice Leal Terres Oro.pdf: 734105 bytes, checksum: 00f0a2e6f0c0139384a1298b29fdcc57 (MD5) Previous issue date: 2006-07-20 / Measurements of solute concentrations at soils are essential to optimize irrigation and fertilizer application, to study surface runoff and erosion and to evaluate soil salinity. For this purpose, Time Domain Reflectometry is a dielectric technique that has been shown to give accurate water content and electrical conductivity values. Used under both laboratory and field conditions, this a non-destructive essay takes simultaneous measurements of electrical conductivity and soil water content, using a single probe and testing only one sample region. Although there are many ways in which electrical conductivity may be obtained with Time Domain Reflectometry equipment, few of them are characterized by simplicity and straight forwardness. Because of that, this study aimed to evaluate different methods to determine electrical conductivity at solutions and soils. A sequence of laboratory experiments was conducted in deformed soil samples of an Oxisol from West Parana State, arranged in columns 0,30 m height, with an internal diameter of 0,19 m. The three wire probes, with manual assembling and without impedance-matching transformer, were vertically installed in soil columns, considering as a control one the column which soil received only distilled water. The others treatments were defined according to the sodium chloride content: 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09; 0,10 and 0,15 N. The electrical conductivity was determined using waveforms collected with specific software and there wasn t signal attenuation. It was found a linear relationship between the bulk electrical conductivity and the pore water electrical conductivity under constant water content. It was concluded that soils with significant iron contents display an atypical dielectric behavior that limits the applicability of the equipment for measuring not only soil moisture but bulk electrical conductivity also. / Medidas de concentrações de solutos em solos são essenciais para otimizar a irrigação e aplicações de fertilizantes, para estudar escoamento superficial e erosão e para avaliar a salinidade do solo. Para tal fim, a Reflectometria no Domínio do Tempo é uma técnica dielétrica que tem sido capaz de fornecer valores precisos, tanto para teores de água como para condutividade elétrica do solo. Empregada tanto em condições de laboratório como em condições de campo, esta técnica não-destrutiva realiza medidas simultâneas das duas grandezas, empregando uma única sonda e testando a mesma região da amostra. Embora existam várias técnicas através das quais a condutividade elétrica pode ser determinada com um equipamento de Reflectometria no Domínio do Tempo, poucas técnicas são caracterizadas pela simplicidade e pela rapidez. Devido a isso, o presente trabalho objetivou avaliar diferentes métodos para a determinação da condutividade elétrica de soluções e de solos. O trabalho foi desenvolvido em condições de laboratório, usando amostras deformadas de um Latossolo Vermelho distroférrico da Região Oeste do Paraná, acondicionadas em colunas com comprimento de 0,30 m e diâmetro de 0,19 m. As sondas com 3 hastes, montadas de forma artesanal e sem qualquer equalização de impedâncias, foram instaladas verticalmente nas colunas de solo, sendo considerada como controle a coluna cujo solo recebeu água destilada. Os outros tratamentos foram definidos conforme os teores de cloreto de sódio adicionado: 0,01; 0,03; 0,05; 0,07; 0,09; 0,10 e 0,15 N. A condutividade elétrica foi determinada a partir das formas de onda coletadas com um programa específico e não ocorreu atenuação de sinal. Encontrou-se uma relação linear entre as medidas de condutividade elétrica total do solo e a condutividade elétrica da solução do solo, sob umidade constante. Também se concluiu que solos com alto teor de Fe exibem um comportamento dielétrico atípico, o qual limita a aplicabilidade da técnica.

Submitted by Gabriela Lopes (gmachadolopesufpel@gmail.com) on 2018-07-17T18:53:09Z No. of bitstreams: 1 Tese - Ádamo Araújo.pdf: 1178543 bytes, checksum: 202c2d206529085740d4a2fd31f87d53 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-17T21:43:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Ádamo Araújo.pdf: 1178543 bytes, checksum: 202c2d206529085740d4a2fd31f87d53 (MD5) / Approved for entry into archive by Aline Batista (alinehb.ufpel@gmail.com) on 2018-07-17T21:46:16Z (GMT) No. of bitstreams: 1 Tese - Ádamo Araújo.pdf: 1178543 bytes, checksum: 202c2d206529085740d4a2fd31f87d53 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-07-17T21:49:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese - Ádamo Araújo.pdf: 1178543 bytes, checksum: 202c2d206529085740d4a2fd31f87d53 (MD5) Previous issue date: 2017-03-01 / A automação das operações unitárias de beneficiamento de sementes é uma necessidade real para aperfeiçoar o funcionamento, a operação e o ajuste das máquinas. A massa específica das sementes pode apresentar associação com o vigor, pois sementes com problema de enchimento, atacadas por insetos ou até mesmo quebradas, sofrem redução da massa específica, consequentemente decréscimo de qualidade fisiológica do lote de sementes. O objetivo do trabalho foi desenvolver um sensor capacitivo para medição da massa específica de sementes e analisar a associação entre a permissividade dielétrica relativa e a qualidade fisiológica de sementes beneficiadas em mesa de gravidade. No experimento empregaram-se sementes de soja e de coentro. Foi utilizado a correlação de Pearson para analisar as variáveis de massa específica (), teor de água () e temperatura () com a permissividade dielétrica relativa total (), real (′) e imaginária (′′) nas frequências de 1 kHz, 10 kHz e 100 kHz. A correlação de Pearson foi utilizada para análise da associação entre a permissividade relativa e os atributos fisiológicos e físicos das sementes. A permissividade dielétrica relativa, atributos fisiológicos e físicos foram submetidos a análise de variância e, se significativos, as variáveis foram comparadas pelo teste de Tukey a 5% de probabilidade. Houve alta correlação entre as variáveis com as permissividades relativas analisadas em quase todas as frequências, contudo, há uma melhora na estabilidade dos dados com ao aumento da frequência. O sensor mostrou-se eficiente para a determinação da massa específica das sementes, conhecendo previamente o teor de água e a temperatura das sementes. Pelo do teste de Tukey a permissividade relativa permitiu o ranqueamento das bicas de descarga, semelhante aos atributos fisiológicos e físicos exceto a emergência. A regressão linear indicou que com aumento da frequência melhora na conformidade de valores de permissividade. O sensor mostrou-se relativamente eficiente para a determinação da massa específica. / The automation of unit operations for seed processing is a real necessity to improve the operation, operation and adjustment of the machines. The specific gravity of the seeds may be associated with vigor, because seeds with problems of filling, attacked by insects or even broken, suffer a reduction of the specific gravity, consequently a decrease in the physiological quality of the seed lot. The objective of this work was to develop a capacitive sensor to measure the specific gravity of seeds and analyze the association between the relative dielectric permittivity and the physiological quality of seeds benefited in a gravity table. In the experiment soybean and coriander seeds were used. Pearson correlation was used to analyze the variables of specific gravity (ρ), water content () and temperature () with the total relative (), real (′) and imaginary (ε'') In the frequencies of 1 kHz, 10 kHz and 100 kHz. Pearson correlation was used to analyze the association between relative permittivity and the physiological and physical attributes of the seeds. Relative dielectric permissiveness, physiological and physical attributes were submitted to analysis of variance and, if significant, the variables were compared by the Tukey test at 5% probability. There was a high correlation between the variables with the relative permissivity analyzed at almost all frequencies, however, there is an improvement in the stability of the data with increasing frequency. The sensor was efficient for the determination of the specific gravity of the seeds, previously knowing the water content and the temperature of the seeds. By the Tukey's test the relative permissiveness allowed the rank of discharge nozzles, similar to the physiological and physical attributes except emergency. The linear regression indicated that with increasing frequency, the compliance of permissiveness values improved. The sensor was relatively efficient for determining the specific gravity.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 FLAVIO MOURA E SILVA JUNIOR.pdf: 1775384 bytes, checksum: b430b5a1969defb4733efc6cf63b21d0 (MD5) Previous issue date: 2010-11-30 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we investigated the vibrational properties of ceramics Bi2Mn4O10 (BMO) at room temperature by the Raman and Infrared spectroscopies, the phonons were classified by FG matrix method of Wilson. The dielectric properties of the material, in turn, were studied using the impedance spectroscopy in a range of 22 ° C to 275 ° C. Furthermore, static atomistic simulations were performed at BMO in the range 0.0 to 10 GPa with a step of 0.5 GPa. Concerning the Raman modes, ten out forty eight modes predicted by the group theory, were observed in our experimental spectrum while the spectrum of the imaginary part of inverse dielectric constant, we observe 19 LO modes active in infrared. By using the method of FG Wilson saw that the modes in the range of 600-760 cm-1 are stretching into the ab plane to the octahedral chains MnO6. Libration and bending modes were predicted to 400-570 cm-1 and 300-400 cm-1, respectively. It was further observed that the low-frequency modes are mainly due to translations of the Bi ions. The analysis of the impedance spectroscopy measurements led to the conclusion that the relaxing process of BMO are associated with conductive mechanisms, these being due to movement of polarons. The frequencies, for which the imaginary parts of the module (M '' ) and impedance ( Z '' ) exhibit a maximum, obeyed the Arrhenius law in its dependence on the reciprocal temperature, and the calculated activation energies were 0.57 eV and 0.63 eV for each case, respectively. The frequency dependent peaks that appeared in the Bode plot of the real part of dielectric constant were attributed to thermal relaxation processes associated with activated jumps of polarons. The simulations showed that the compound is quite stable, showing no structural phase transition in the pressure range investigated / Neste trabalho foram investigadas as propriedades vibracionais da cerâmica Bi2Mn4O10 (BMO) à temperatura ambiente através das espectroscopias Raman e no Infravermelho. Os fônons foram classificados através do método FG de Wilson. As propriedades dielétricas do material, por sua vez, foram estudadas com o uso da espectroscopia de Impedância num intervalo de 22°C a 275°C. Além disso, simulações atomísticas estáticas foram feitas no BMO no intervalo de 0 a 10 GPa com passo de 0,5 GPa. No que concerne aos modos Raman, dos 48 previstos pela teoria de grupos, apenas dez deles foram observados em nosso espectro experimental enquanto que no espectro da parte imaginária do inverso da constante dielétrica, observamos 19 modos LO ativos no infravermelho. Através do uso do método FG de Wilson vimos que os modos no intervalo de 600-760 cm-1 são estiramento no plano ab para as cadeias octaédricas MnO6. Modos dobramento angular e de libração foram previstos para 400-570 cm-1 e 300-400 cm-1, respectivamente. Constatou-se ainda que os modos de baixa freqüência devem-se principalmente às translações dos íons Bi. As análises das medidas de espectroscopia de Impedância levaram a conclusão de que os processos relaxativos do BMO são associados a mecanismos condutivos, sendo esses devido a movimentos de polarons. As freqüências, para as quais as partes imaginárias do módulo ( M '' ) e da impedância ( Z '' ) exibiram máximos, obedeceram a uma lei tipo Arrhenius em sua dependência com o recíproco da temperatura, sendo que as energias de ativação calculadas foram de 0,57 eV e 0,63 eV para cada caso, respectivamente. Os picos dependentes da freqüência que apareceram no gráfico de Bode da parte real da constante dielétrica foram atribuídos a processos relaxativos termicamente ativados associados a saltos de polarons. As simulações realizadas mostraram que o composto é bastante estável não apresentando transição de fase estrutural no intervalo de pressão investigado.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:19:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rafael Mendonca Almeida.pdf: 3974122 bytes, checksum: 09838059334093a825a9917f9ecd4379 (MD5) Previous issue date: 2010-11-26 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / In this work we have investigated the dielectric and ionic properties of the pure Bi2Sn2O7 (BSO) and manganese doped ceramics in the temperature range from 23°C to 326°C. Amongst the main results of the BSO it is worthwhile to point out the PTCR ef-fect when it was analysed the temperature dependence of the electrical resistance. Furthermore, in both samples, the imaginary electrical modulus relaxational peaks are related to conductive processes, but only the BSO shows an anomaly in the tempera-ture range investigated. This anomaly is expressed with a displacement of the peaks to the region of low frequencies, as the temperature rises from the ambient value until 100°C, and after to the region of high frequencies, when the temperature changes from 100°C to 326°C. This dynamic of the data allowed to estimate the phase transition value as being equal to 121.5°C. It was also observed that this transition is possibly ferroic because the capacitance dependence with temperature shows a Curie like behaviour. By other side, the analysis of the real part of the electrical permittivity with temperature highlighted that the BSO phase transition point is located some-where around 125°C, while the one from BSO:Mn is around 120°C. The conductivity dependence with the reciprocal temperature showed an Arrhenius like behaviour and, from the mathematical adjustment at high temperatures, it was possible to estimate an activation energy of 1.26 eV. It was also found that the manganese doping inhibited the effect observed in the graphs of versus frequency, favored the conduction me-chanism of the system and preclude the PTCR effect. Analyzing the temperature de-pendence of the dielectric loss it was realized that this quantity also presents an ano-maly at around 120°C that can be assigned to the structural phase transition. Studying the real part of the admittance as function of the frequency, one could segregate the contributions from the bulk and grain boundary of the system and observe that the response of the last one exhibits a peak at 120°C, probably due to the transi-tion. Regarding the manganese ion substitution in the BSO structure, two hypotheses are proposed. It is believed that in both, the tin ion occurs with an oxidation state equal to 2+ and, but substituting either in the tin ion site or in the bismuth ion site, and releasing oxygen vacancies. / Nesse trabalho, investigamos as propriedades dielétricas e iônicas das cerâmicas Bi2Sn2O7 pura (BSO) e dopado com manganês (BSO:Mn) no intervalo de temperaturas entre 23°C e 326°C. Dentre os principais resultados do BSO, pode-se destacar o efeito PTCR (do inglês, Resistência com Coeficiente Positivo de Temperatura) quando se anali-sou a dependência da resistência elétrica com a temperatura. Além disso, em ambas as amostras, os picos de relaxação do módulo elétrico imaginário ( ) estão relacionados a processos condutivos, mas apenas o BSO exibe uma anomalia no intervalo de tempe-raturas investigadas. Essa anomalia se expressa como o deslocamento dos picos para a região de baixas frequências à medida que a temperatura aumenta do valor ambiente até 100°C e, depois para a região de altas frequências, quando a temperatura varia de 100°C a 326°C. Essa dinâmica dos dados permitiu estimar o valor da transição de fase como sendo igual a 121,5°C. Observou-se também que essa transição é possi-velmente ferróica, pois a dependência da capacitância com a temperatura mostra um comportamento tipo Curie. Por outro lado, a análise da parte real da permissividade elétrica com a temperatura evidenciou que a temperatura de transição do BSO situa-se em algum ponto próximo de 125°C, enquanto que a do BSO:Mn está por volta de 120°C. A dependência da condutividade com a temperatura recíproca mostrou um comportamento tipo Arrhenius e, a partir do ajuste matemático, em altas temperatu-ras, estimou-se uma energia de ativação de 1,26 eV. Ademais se constatou que a do-pagem do BSO com manganês inibiu o efeito observado nos gráficos de versus fre-qüência, facilitou o mecanismo de condução do sistema e impediu o efeito PTCR. Ana-lisando a dependência com a temperatura da perda dielétrica percebe-se que a mesma apresenta uma anomalia por volta de 120°C que pode ser devido à transição de fase estrutural . Estudando a parte real da admitância em função da frequência pu-deram-se separar as contribuições de contorno de grão e bulk do sistema e, observar que a resposta deste último exibe um pico em 120 °C que se deve possivelmente à transição . Quanto à substituição do íon manganês na estrutura do BSO, duas hipóteses são levantadas. Acredita-se que em ambas o íon Mn ocorra no estado de oxidação 2+, mas substituindo ou no sítio do íon de estanho ou no sítio do íon de bis-muto, e liberando vacâncias de oxigênio.

Made available in DSpace on 2016-08-18T18:44:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese-RosivaldoXavierSilva.pdf: 12741226 bytes, checksum: 7bc7743bfa3e2f958b913f2d67969531 (MD5) Previous issue date: 2015-12-11 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The RE2CoMnO6 (RE = La e Y) and Gd(Co0.5Mn0.5)O3 samples were obtained via modified Pechini method (MPM). Raman spectroscopy (RS), Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, X ray powder diffraction, X ray photoelectron spectroscopy (XPS), SQUID and scanning electron microscopy (SEM) were used to characterize the samples, investigate structural and microstructural evolution, as well as evaluate their vibrational, magnetic and intrinsic dielectric properties. The impact of synthesis conditions on the structural ordering was investigated. We obtained a good control of structural order depending on the annealing temperature for LCMO. We observed an increase in the saturation magnetization, lifetime of the phonons and dielectric constant while suppression of anti-site defects and reduction of dielectric loss. Our investigations on polar phonons by FTIR revealed the extrinsic character of CDC effect on LCMO and clarified the contributions of phonons for dielectric constant in these systems. The temperature dependence Raman spectra of GCMO was investigated between 40 and 300 K and revealed an intriguing spin-phonon coupling, characterized by an increase in the energy of the most intense stretching mode near the magnetic transítion. The correlation between the Raman data and the magnetization suggests that the structure influences the magnitude of the spin-phonon coupling. Correlated analysis of LCMO, GCMO and YCMO systems show that all samples have vibrational properties quite similar. The intrinsic dielectric constants were obtained from the polar phonons dispersive parameters ε intr ̴ 15.8, 17.9 and 16.0, making the contributions to this value explicit, as well as the quality factors, reciprocal of dielectric losses , 𝑄𝑢×𝑓 ≈ 124,74 e 83 THz, extrapolated to microwave region at 10 GHz, to LCMO, GCMO and YCMO, respectively. XPS measures showed that oxidation state for Co and Mn ions are similar each another, being mostly Co2 + and Mn4 + for all investigated systems, however to GCMO, the spin-phonon coupling behavior and losses relatively large indicate that this compound has a high level of structural disordering. / Amostras de RE2CoMnO6 (RE = La e Y) e Gd(Co0.5Mn0.5)O3 foram obtidas pelo método Pechini modificado (MPM). Espectroscopia Raman (RS), espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR), difração de raios X (DRX), espectroscopia de fotoelétrons excitados por raios X (XPS), magnetometria e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram utilizados para caracterizar as amostras, investigar evolução estrutural e microestrutural bem como avaliar suas propriedades vibracionais, magnéticas e dielétricas intrínsecas. O efeito da temperatura de tratamento térmico sobre o ordenamento estrutural foi investigado. Um bom controle do ordenamento estrutural em função da temperatura de tratamento térmico para o La2CoMnO6 (LCMO) foi obtido. Observa-se um incremento da magnetização de saturação, aumento do tempo de vida dos fônons, supressão de defeitos de anti-sítio, redução de perdas dielétricas e incremento da constante dielétrica. A investigação dos fônons polares via FTIR revelaram o caráter extrínseco da constante dielétrica colossal (CDC) no LCMO e explicitou as contribuições dos fônons para a constante dielétrica nesses sistemas. A dependência dos espectros Raman com a temperatura do Gd(Co1/2Mn1/2)O3 (GCMO) foi investigada entre 40 e 300 K revelando um acoplamento spin-fônon, caracterizado pelo incremento na energia do modo de estiramento mais intenso próximo à transição magnética. A correlação entre os resultados obtidos pela espectroscopia Raman e a magnetização sugere que a ordem estrutural influencia a magnitude do acoplamento spin-fônon. Análise correlacionada dos sistemas LCMO, GCMO e YCMO, mostram que todas as amostras apresentam características vibracionais bastante semelhantes. A partir dos parâmetros de dispersão dos fônons polares foram obtidas as constantes dielétricas intrínsecas ε intr ̴ 15,8, 17,9 e 16,0, explicitando as contribuições dos fônons para esses valores, e o fator de qualidade, recíproco da perdas dielétricas, 𝑄𝑢×𝑓 ≈ 124,74 e 83 THz, extrapolado para a região de micro-ondas em 10 GHz, para o LCMO, GCMO e YCMO, respectivamente. Medidas de XPS mostraram que os estados de oxidação dos íons de Co e Mn são semelhantes entre si, e principalmente do tipo Co2+/ Mn4+ para todos os sistemas estudados, sendo que para o GCMO, o acoplamento spin-fônon e as perdas dielétricas relativamente maiores indicaram que esse sistema possui elevada desordem estrutural.

Made available in DSpace on 2016-06-02T20:16:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5339.pdf: 3033412 bytes, checksum: 3e684081236853aacfacccef70bd4635 (MD5) Previous issue date: 2009-10-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / Lead titanate zirconate modified with lanthanum, or PLZT, is one the most ferroelectric compounds utilized in electronic devices, due to its versatility and low production costs in comparison with single-crystalline materials. When adequately prepared, this system presents good optical (high optical transmission) properties, in the visible and near infrared range, and can be electro-optically characterized. Recently, in the end of 90 s, it was verified its high potential as host of photoluminescent ions, as the lanthanide (rare-earth) family. The possibility to use its electro-optic properties (due to its ferroelectric characteristics) and its photoluminescent properties (achieved by the doping process) together ,enlarges the range of application of this system. In this way, the electro-optical characterization of doped PLZT ceramics becomes essential, besides the photonic characterization. In this work, the Senarmont compensator method for electro-optical characterization, or dynamic method, was instrumented, and the values of the induced (due to the quadratic electrooptic effect, Kerr) and permanent (due to the linear electro-optic effect, Pockels) birefringence were determined as a function of the temperature, wave-length and electric-field frequency, of the rare-earth (Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3) doped PLZT, with La/Zr/Ti=9/65/35, ceramics. The results shown a relationship between of the electro-optic (electro-optic coefficients, or birefringence values) and the dielectric, ferroelectric and structural properties (studied in others works) of the ceramics, that were related with the site occupancy and the structural defects due to the aliovalent dopant. It also can be identified two distinct birefringence dependence as a function of the electric field, for the same electro-optic effect (Kerr, or Pockels), identified as a function of the doping process. In the case of electro-optical characterizations in function of the variable frequency, was observed an agreement with the characterization ferroelectric results made in other works in GCFerr, being evidenced the reduction of electro-optical properties with increasing frequency, where if it observed the occurrence of anomalies in the Pockels response with direct influence on the response Kerr. The characterization as a function of wavelength showed the occurrence of two types of behavior depending on the dopant ion used, being one of them the reduction of the values of birefringence with increasing wavelength (the samples pure and doped ions neodymium (Nd) and ytterbium (Yb)), with a tendency to expected behavior in the literature, however, in the second was seen irregular increase birefringence with increase wavelength (for samples doped with ions holmio ( Ho), erbium (Er) and thulium (Tm),not existing relation with to the theoretical models adopted. In relation the characterization as a function of temperature, this was carried through in a temperature interval that understood the characteristic temperatures of systems relaxores (freezing temperature (TF), the maximum dielectric permittivity (TM (e)) and Burns (TB)), except for the sample doped with neodymium ions, whose freezing temperature is below interval worked. By the curve of birefringence (Δn) as a function of temperature was possible to determine the temperature of maximum birefringence for each of the samples, correlated them with each other. Through the curve (d Δn / dt) vs. T was possible to identify a relationship between the maximum variations, positive and negative birefringence with the temperature characteristics TF and TB. / Entre os sistemas ferroelétricos, o sistema titanato zirconato de chumbo modificado com lantânio (PLZT) é um dos mais amplamente utilizados em dispositivos eletrônicos, dada sua versatilidade em aplicações e relação de custo quando comparado aos materiais monocristalinos utilizados nessa mesma área. Quando preparado pelo devido método de síntese, apresenta excelentes propriedades óticas (altos valores de transmissão ótica) desde a região do visível ao infravermelho próximo, possibilitando uma adequada caracterização de suas propriedades óticas e eletro-óticas. Recentemente, a partir do final da década de 90, foi verificada sua alta potencialidade como matriz hospedeira para íons fotoluminescentes, como os da família dos lantanídeos (ou terras-raras). A possibilidade do uso conjunto das propriedades eletro-óticas (dado seu caráter ferroelétrico) e de suas propriedades luminescentes (devido à incorporação de dopantes laser-ativos) aumentou ainda mais a possibilidade de aplicação desses materiais. Desse modo, a caracterização eletro-ótica das cerâmicas de PLZT dopado torna-se indispensável, além de sua caracterização fotônica. Sendo assim, neste trabalho foi instrumentado um sistema de caracterização eletro-ótica, utilizando o método do compensador Senarmont, também conhecido como método dinâmico, para determinar os valores da birrefringência induzida (devido ao efeito eletro-ótico quadrático, Kerr) e a permanente (devido ao efeito eletro-ótico linear, Pockels) em função da temperatura, comprimento de onda e frequência do campo elétrico de prova para composições cerâmicas de PLZT na razão La/Zr/Ti=9/65/35, dopadas com os óxidos terras-raras Nd2O3, Ho2O3, Er2O3, Tm2O3 e Yb2O3, na quantidade de 1,0% em peso. Os resultados mostraram que há uma relação entre as propriedades eletro-óticas encontradas (seja na forma de valores dos coeficientes eletro-óticos, ou na variação da birrefringência) com as propriedades dielétricas, ferroelétricas e estruturais (já observadas em outros trabalhos do grupo de pesquisa no qual esta dissertação foi realizada) das cerâmicas que, por sua vez, foram relacionadas com o tipo de ocupação e de defeitos gerados devido à incorporação dos dopantes. Além disso, foi possível observar que para uma mesma composição pode ocorrer a presença dos dois tipos de efeitos eletro-óticos - Kerr e Pockels - com proporções distintas em função do tipo de dopante. Através desse método, para esse conjunto de amostras, também foi possível identificar dois tipos distintos de variações da birrefringência em função do campo elétrico para um mesmo efeito eletro-ótico (Kerr, ou Pockels), que também puderam ser associados com o tipo de ocupação dos dopantes. Em se tratando das caracterizações eletro-óticas em função da variável frequência, foi observada uma concordância com os resultados da caracterização ferroelétrica, realizada em outros trabalhos no GCFErr, sendo evidenciada a redução das propriedades eletro-óticas com o aumento da frequência, em que se observou a ocorrência de anomalias na resposta Pockels com influência direta na resposta Kerr. A caracterização como uma função do comprimento de onda mostrou a ocorrência de dois tipos de comportamentos, dependendo do íon dopante utilizado, sendo um deles a redução dos valores da birrefringência com o aumento do comprimento de onda (caso das amostras pura e dopadas com os íons neodímio (Nd) e itérbio (Yb)), havendo certa tendência ao comportamento previsto em literatura, no entanto, no segundo caso foi constatado o aumento irregular da birrefringência com o aumento do comprimento de onda (caso das amostras dopadas com os íons holmio (Ho), érbio (Er) e túlio (Tm), não havendo relação com os modelos teóricos adotados. Quanto à caracterização em função da temperatura, esta foi realizada em um range de que compreendeu as temperaturas características de sistemas relaxores (de freezing (TF(e)), máxima permissividade dielétrica (TM(e)) e Burns (TB(e))), exceto para a amostra dopada com o íon neodímio, cuja TF(e) estava abaixo do intervalo considerado. Através da curva de birrefringência (Δn) em função da temperatura foi possível determinar a temperatura de máxima birrefringência para cada uma das amostras, correlacionado-as entre si. Através da curva de (dΔn/dt) vs. T, foi possível constatar uma relação entre as máximas variações, positiva e negativa, da birrefringência com as temperaturas características TF e TB.