As campanhas de investigação geotécnica e geoambiental do subsolo utilizam diversos tipos de sondagem e ensaios com objetivo de mapear a distribuição espacial das unidades e definir os parâmetros de projeto específicos para cada tipo de intervenção. A etapa de identificação da distribuição e da constituição dos materiais é comum a grande parte dos projetos e normalmente é conduzida através de sondagens em campo que produzem uma perfilagem pontual e vertical do terreno. Os estudos realizados durante esta pesquisa tiveram como principal objetivo avaliar a influência da história geológica na execução e na interpretação dos ensaios de piezocone para identificação estratigráfica. Os ensaios de piezocone sísmico foram realizados com objetivo de identificar a interface entre solos lateríticos e os não-laterítico. Os ensaios de piezocone de resistividade foram realizados principalmente para avaliação de intrusões de cunhas de águas salinas em aqüíferos sedimentares rasos. Desta forma, foram selecionadas nove áreas localizadas em regiões com diferentes condições geológicas, representativas do território brasileiro. Abrangem sedimentos quaternários das planícies litorâneas, sedimentos cenozóicos de bacias tafrogênicas e solos tropicais desenvolvidos a partir de rochas sedimentares e ígneas da Bacia do Paraná. Os locais foram selecionados em função da disponibilidade de informações adequadas às análises pretendidas. Nos sedimentos os resultados dos ensaios de piezocone foram eficazes na caracterização estratigráfica, classificação dos sedimentos e estimativa de parâmetros de projeto a partir de correlações. Nestes sedimentos, a experiência internacional, adquirida principalmente em sedimentos da América do Norte e Europa, pôde ser utilizada. Os ensaios com piezocone de resistividade foram eficazes em identificar intrusões salinas no aqüífero, contribuindo também para identificação da estratigrafia do perfil. Nestes sedimentos foram observadas relações consistentes entre a história de formação do perfil e as propriedades geotécnicas estimadas a partir da interpretação dos ensaios de piezocone. Já, nos solos tropicais, os processos de intemperísmo produzem transformações no perfil que dificultam a definição da estratigrafia, a classificação dos solos e a estimativa de parâmetros com base em correlações. Em solos tropicais, os ensaios com piezocone de resistividade foram ineficientes na identificação da profundidade do nível d’água e na definição da sequência estratigráfica, provavelmente devido à presença de óxidos de ferro e nível de água profundo. Já, os ensaios de piezocone sísmico foram eficazes para diferenciar os solos de comportamento laterítico dos de comportamento não-laterítico através da relação Go/qc. Conclui-se que o entendimento da história geológica é fundamental na interpretação dos ensaios de piezocone, principalmente na etapa de integração entre ensaios pontuais, para identificação da geometria e variabilidade dos solos. A quantidade de processos ou de variáveis independentes que contribuem para a formação do perfil de solo normalmente aumenta a variabilidade. Neste sentido, ensaios combinados, como o piezocone sísmico, onde vários parâmetros podem ser obtidos em um mesmo ponto, contribuem para minimizar os efeitos da variabilidade na estimativa de parâmetros de projeto / In situ tests for geotechnical and geo-environmental site investigation embraces a variety of soundings and tests to map and define stratigraphic logging and specific design parameters for each kind of job. Stratigraphic logging and soil classification are a common stage to all investigation programs and frequently they are performed throughout logging tests which results in local vertical information. The main objective of this research is to evaluate the influence of geological history in the interpretation of piezocone tests for stratigraphic logging. Seismic piezocone tests were carried out to try to identify difference response between lateritic and non lateritic soils. Resistivity piezocone tests were carried out to evaluate salt-water intrusion within a shallow sedimentary aquifer. In this sense, nine sites with different geologic conditions, representing extensive area from Brazil, were selected and investigated. They include quaternary sediment sequences on the brazilian coast, tafrogenic sedimentary sequences and tropical soils originated from weathering of Paraná basin sedimentary and igneous rocks. Piezocone tests were effective for stratigraphic logging, sediment classification as well as to estimate geotechnical design parameters based on correlations for sedimentary sediments. For these type of soils, the international experience developed for sedimentary soils from North America and Europe can be used. Resistivity piezocone tests were effectively useful to identify salt-water intrusion within a sedimentary aquifer and contributed to refine soil stratigraphy. Consistent relations between geologic history and geotechnical properties were established based on piezocone test results. In the other hand, the weathering process produces profile transformations in the tropical soils and imposes limitations to stratigraphy definition, soil classification and to estimate geotechnical soil parameters based on these correlations. For tropical soils, the resistivity piezocone test was not efficient to identify the groundwater level and to refine stratigraphic logging, probably due to the presence of iron oxides and deep groundwater. The seismic piezocone tests were effective to separate lateritic and non-lateritic soils throughout the relation between maximum shear modulus and poit resistance (Go/qc). It is concluded that the geological information is fundamental for the interpretation of piezocone results, especially to integrate several logging test data, to identify spatial distribution and variability of soil layers. In this sense, combined tests, such as the seismic piezocone, where more than one parameter can be measured at the same location, contribute to minimize variability effects in the estimation of geotechnical soil parameters

Os aços ferrítico-martensíticos de atividade radioativa reduzida (RAFM, do inglês \"Reduced Activation Ferritic Martensitic\"), são um dos principais candidatos a materiais estruturais para os futuros reatores de fusão nuclear ITER (acrônimo de \"International Thermonuclear Experimental Reactor\") e DEMO (futuro reator de fusão nuclear de demonstração nas quais os materiais utilizados para sua construção dependem dos resultados obtidos no reator experimental ITER, cujo início das operações é previsto para 2020). A designação Eurofer-97 corresponde a um aço RAFM desenvolvido pela União Européia com composição nominal 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (% em peso) visando aplicações no reator ITER. O material para esse estudo foi cedido pelo KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Alemanha), após laminação a quente e revenimento em 760ºC. Em seguida, o material foi laminado a frio (redução de 80%) e tratado em duas diferentes temperaturas no campo austenítico (1050º e 1150ºC) por 30 min, seguido de resfriamento ao ar. Após o tratamento térmico de têmpera, o material foi submetido a diversos revenimentos por 2 h cada em diversas temperaturas até 800ºC. As amostras obtidas foram caracterizadas por meio de microscopia eletrônica de varredura, medidas de microdureza, magnetização e resistividade elétrica. Simulações termodinâmicas foram também realizadas para a previsão das fases presentes no material em função da temperatura. Para revenimentos em ? 500oC ocorreu um ligeiro aumento na microdureza do aço Eurofer-97, seguido por um amolecimento significativo do material para revenimentos realizados em mais altas temperaturas. A mesma tendência foi observada para a resistividade elétrica. O campo coercivo também apresentou uma forte queda para revenimentos realizados em temperaturas maiores que ?550oC. Esses resultados indicaram que o início da precipitação de nitretos e carbonetos no aço Eurofer-97 ocorre por volta de 500oC. Para revenimentos em temperaturas mais amenas o campo coercivo e a resistividade elétrica se mostraram mais sensíveis às mudanças microestruturais do material do que as medidas de microdureza. / Reduced-activation ferritic-martensitic (RAFM) steels are promising candidates as structural materials in future fusion power plants as ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) and DEMO (nuclear fusion power plant that is intended to build upon the expected success of the ITER, which is expected becomes operational in 2020). The Eurofer-97 is a RAFM steel developed by the European Union with nominal composition 9Cr -1,1W - 0,125Ta - 0,25V - 0,105C - 0,6Mn - 0,036 N (wt.%). The material for this study was supplied by KIT (Karlsruhe Institut für Technologie - Germany), after hot rolling followed by tempering at 760oC. Next the Eurofer-97 steel was cold rolled (80% reduction) and treated in two different temperatures in the austenitic field (1050º and 1150ºC) by 30 min, followed by air cooling. After quenching the material was tempered for 2 h at several temperatures up to 800ºC. The samples were characterized using scanning electron microscopy, microhardness tests, magnetization and electrical resistivity measurements. Thermodynamical simulations were also performed in order to predict the temperature dependence of the equilibrium phases in the material. For tempering at ?500oC it was observed a slightly increase in the microhardness of the Eurofer-97 steel, followed by pronounced softening for tempering performed at higher temperatures. The same trend was observed for the electrical resistivity. The coercive field also shown a strong decrease for tempering performed at higher temperatures than ?550oC. These results suggested that the beginning of nitrates and carbonates precipitation occurs around 500oC. For tempering performed in mild temperatures the coercive field and electrical resistivity are more sensitive than microhardness measurements to detect the microstructural changes in the investigated material.

O presente trabalho reúne elementos para projeto de precipitadores eletrostáticos, com dados levantados de cinzas volantes provenientes da combustão de gases em caldeiras de carvão mineral. Os objetivos desta pesquisa são construir um dispositivo padronizado para medição da resistividade ôhmica de materiais, levantar dados de resistividade ôhmica das cinza volantes de carvão mineral utilizado no Brasil e, com estes dados, listar recomendações sobre cuidados no dimensionamento de precipitadores (cálculo da área de captação), quando este equipamento é posicionado após uma caldeira que queima o carvão mineral nacional. A metodologia utilizada foi baseada em norma americana ASME, em que o pó (material a ser testado) é colocado sobre eletrodos de descarga e de coleta, uma alta tensão elétrica é aplicada até atingir a tensão de ruptura elétrica e neste instante é medida a resistividade. A construção do experimento e procedimento de execução foram seguidos conforme esta norma. O material de teste foi coletado de precipitadores eletrostáticos existentes na região Sul do Brasil, onde o carvão mineral tem seu uso freqüente. Os resultados apresentaram baixos valores para resistividade da cinza volante nacional, se comparados com resultados de carvões de outros países. Sua variação em função da temperatura segue a tendência de cinza volantes de outros países, ou seja, aumento da resistividade ôhmica com o aumento da temperatura. Foram realizados também experimentos com material retirado de precipitadores eletrostáticos acoplados a caldeiras de biomassa, que forneceram valores de resistividade ainda menores do que os do carvão mineral nacional. O material de teste, composição química e processo de coleta foram totalmente caracterizados, disponibilizados e uma análise completa pôde ser realizada, fato inédito no Brasil. Esses resultados permitiram listar recomendações visando o projeto de precipitadores eletrostáticos acoplados a caldeiras que queimam carvão mineral nacional. / This report is a collection of elements to be used in the design of Electrostatic Precipitators, with experimental data of fly ashes from combustion gases of Mineral Coal Fired Boilers. The aims of this research are to construct a standard device to measure the ohmic resistivity of materials, to get data of ohmic resistivity of fly ashes from mineral coals used in Brazil and with this data, to list recommendations about the key points to size electrostatic precipitators (calculation of specific collection area), when this equipment is arranged after one boiler that burns Brazilian mineral coals. The method used was based on the ASME Standard, in which the fly ash (material to be tested) is put between the discharge and the collecting electrodes, a high electrical tension is applied until the electrical break down tension to be reached; at this moment, the resistivity is measured. The construction of this device and the experimental procedure were conducted according to this standard. The tested materials were collected from existing Electrostatic Precipitator of South of Brazil, where the mineral coal is commonly used. The results indicated low values of ohmic resistivity of the Brazilian fly ashes, if compared to results of coals from other countries. Its variation with the temperature has the same behavior of fly ashes from other countries, i.e., the ohmic resistivity increases when the temperature increases. It was also executed tests with particulate materials from electrostatic precipitator of biomass boiler whose ohmic resistivity is lower than the Brazilian mineral coal. The tested material, chemical composition, and collecting process were totally described, available and a full analysis can be executed; these data are inedita in Brazil. These results allow to list the recommendations to design Electrostatic Precipitators for Brazil Mineral Coal Fired Boilers.

Atualmente existem diversos métodos e equipamentos disponíveis no mercado para análise da biomecânica do movimento humano. No entanto, mesmo uma equipe multidisciplinar, dispondo de um laboratório completo de análise do movimento, pode falhar na identificação de quais grupos musculares estão sendo recrutados durante um exercício. Sobretudo quando a musculatura de interesse é profunda. O objetivo desta tese é propor formas de detectar a contração muscular através da Tomografia por Impedância Elétrica (TIE). Um modelo de elementos finitos de condução elétrica é utilizado para resolver o problema inverso através do algoritmo de Newton-Raphson de forma a obter as imagens de TIE. Um novo modelo de eletrodo e o método de erro de discretização da malha são introduzidos como forma de melhorar as imagens de TIE. Além disso, a variabilidade da impeditividade de tecidos musculo-esqueléticos é medida experimentalmente, in vivo tanto em repouso quanto em exercício. Os resultados mostram que o sangue tem um papel importante nas mudanças de impeditividade e que as variações medidas durante as contrações musculares parecem estar relacionadas à taxa de contração do movimento. As imagens de TIE, obtidas in vivo de um voluntário, apresentam um aumento de resistividade durante a contração muscular. / Presently, there are several methods and equipment available in the market for the biomechanical analysis of human movement. However, even a well trained multidisciplinary team, equipped with a complete motion analysis laboratory, may fail to identify which muscle groups are being recruited during an exercise. Specially when deep muscles are being considered. The main objective of this work is to propose forms to detect muscle contraction from Electrical Impedance Tomography (EIT) images. A finite element electrical conduction model is used to solve an inverse problem with Newton-Raphson algorithm in order to produce EIT images. A new electrode model is proposed and the mesh discretization error method is implemented to improve EIT images. Additionally the variability of impeditivity of musculo-skeletal tissues is measured experimentally in vivo both at rest and during exercise. The results show that blood has an important role in muscle impeditivity changes and that resistivity variations during muscle contractions seem to be related to movement contraction rate. The EIT images, obtained in vivo from a volunteer, show an increase of resistivity during muscle contraction.

Doença renal crônica é uma afecção comum em cães e gatos, especialmente em gatos senis, e importante causa de morbidade e mortalidade. Além da idade avançada, fatores como alterações congênitas, alimentação inadequada, utilização de drogas nefrotóxicas, intoxicações e doenças infecciosas predispõem às lesões do parênquima renal. Em felinos a descrição histopatológica mais frequente é a nefrite tubulointersticial difusa. Independente da causa do dano ao néfron, a doença renal crônica é uma afecção irreversível e geralmente progressiva. Este estudo teve por objetivo realizar uma análise da contribuição da ultrassonografia utilizando-se o modo B e Doppler colorido e pulsado para o diagnóstico e estagiamento da doença renal crônica em 45 felinos. Sendo 16 do grupo controle, felinos que não portavam manifestações clínicas relacionadas ao sistema urinário, apresentavam concentração sérica de creatinina inferior a 1,6mg/dL; quatro do estágio 1, felinos com taxas de creatinina sérica inferior a 1,6mg/dL com alterações ultrassonográficas; 17 do estágio II, felinos com taxas de creatinina 1,6 a 2,8mg/dL; oito do estágio III / IV, felinos com taxa de creatinina sérica de 2,9 a 5,0mg/dL agrupados aos felinos com taxa de creatinina sérica acima de 5,0mg/dL. Os rins foram avaliados ultrassonograficamente por meio das características: ecogenicidade da cortical, regularidade de contorno e definição corticomedular no modo B; comprimento, largura e altura nos cortes longitudinal, transversal e dorsal no modo B; preenchimento das artérias interlobares, arqueadas e interlobulares por meio do Doppler colorido; e índice de resistividade dos vasos intrarenais por meio do Doppler pulsado. Foi determinada a relação comprimento do rim pelo diâmetro luminal da aorta nos felinos normais e nefropatas. Conclui-se que o aumento da ecogenicidade da cortical demonstrou-se uma característica relevante a ser considerada na avaliação ultrassonográfica da doença renal crônica. O Doppler colorido mostrou-se uma ferramenta importante no diagnóstico da doença renal crônica, especialmente quando as alterações detectadas à avaliação ultrassonográfica pelo modo B não eram expressivas. O índice de resistividade não se apresentou acima do limite da normalidade nos estágios iniciais da doença renal crônica, sugerindo não ser útil como preditor da nefropatia crônica. As alterações na avaliação ultrassonográfica modo B associadas ao aumento do índice de resistividade podem indicar um pior prognóstico da evolução da doença renal crônica. Achados ultrassonográficos como ecogenicidade da cortical aumentada, irregularidade de contorno, indefinição corticomedular, diminuição do preenchimento vascular pelo Doppler colorido e aumento do índice de resistividade são elementos importantes a serem considerados no estabelecimento do diagnostico da doença renal crônica em felinos. / Chronic kidney disease is common in dogs and cats, especially in older cats, and an important cause of morbidity and mortality. Factors like advanced age, congenital alterations, inappropriate nutrition, use of nephrotoxic drugs, intoxications and infectious disease may lead to parenchymal lesions in kidney. The most frequent histopathologic change in cats is diffuse tubulointertitial nephritis. Independent of the cause of the nephron damage, the chronic renal disease is an irreversible and usually progressive affection. This study aim to analyze the contribution of ultrasography in the diagnosis and staging of chronic kidney diseases using B mode, color Doppler and spectral Doppler. Sixteen presenting no manifestation of urinary disease and serum creatinine levels less than 1,6mg/dL served at control group; four cats represented stage I, with serum creatinine levels less than 1,6mg/dL and ultrasonographic changes; 17 cats represented stage II, with serum creatinine levels between 1,6 and 2,8mg/dL; eight cats represented stage III/IV, with serum creatinine levels between 2,9 e 5,0mg/dL, grouped with the felines with serum creatinine levels above 5,0mg/dL. The kidneys underwent an ultrasonographic examination observing: cortical echogenicity, regularity of the contour and corticomedullary definition in the B mode; length, width and height in the longitudinal, transverse and dorsal planes in the B mode; filling of the interlobars, arcuate and interlobulars arteries by the color Doppler; and resistive index of the intrarenal vessels using the pulsed Doppler. The ratio between the length of the kidney and the luminal diameter of the aorta in normal felines and in felines with kidney disease was established. The increase in echogenicity of the cortex showed to be a relevant characteristic to be considered in the ultrasonographic evaluation of chronic kidney disease. The color Doppler showed to be an important tool in the diagnosis of the chronic kidney disease, especially when the alterations in the B mode werent expressive. The resistive index did not present itself above of the normal limits in the initial stages of the chronic kidney disease, suggesting its uselessness as a predictor of the chronic kidney disease. Changes in B mode associated with increase in resistive index may indicate a poor prognostics of the chronic kidney disease. Increase in the echogenicity of the cortical, contour irregularity, corticomedullary indefinition, reduced vascular filling detected by color Doppler and the increase in the resistive index were important elements to be considered in the diagnosis of the chronic kidney disease.

Orientador: Cesar Augusto Moreira / Resumo: Uma barragem de rejeitos é constituída por uma barreira física, cuja função é a acumulação de produtos residuais do processo industrial de beneficiamento mineiro. Os métodos de projeto para barragens de rejeitos diferem das barragens de retenção de água pela construção do barramento em diferentes etapas. Deste modo, os problemas de estabilidade em uma barragem são de grande importância, principalmente quando se trata de barragens construídas para armazenamento destes rejeitos de mineração, uma vez que a possibilidade de falhas não apenas ameaça a segurança das pessoas e da propriedade industrial, mas também pode causar impactos ambientais substanciais. No Estado de Minas Gerais, aproximadamente 30 km a sudoeste do município de Caldas, está localizada a Mina Osamu Utsumi de responsabilidade das Indústrias Nucleares do Brasil (INB), a qual tem um sistema para contenção de rejeitos provenientes da exploração e processamento de urânio, atualmente desativado. O Sistema consiste em uma barragem de rocha e terra a qual apresenta a existência de surgências no maciço rochoso à jusante do barramento, cujo fluxo ocorre em sistema fraturado. O objetivo do trabalho é reconhecer possíveis zonas de fluxo no interior e na base da barragem por meio de um conjunto de ensaios geofísicos de eletrorresistividade adquiridos com a técnica de tomografia elétrica através de modelos de inversão 2D e modelamento 3D. Foram adquiridas 5 linhas de tomografia elétrica com espaçamento entre eletrodos de 6 m... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: A tailings dam is constituted by a barrier, whose function is the accumulation of residual products from the mining beneficiation industrial process. Project methods for tailings dams differ from water retention dams by the construction of the dam in different stages. Thus, the stability problems in a dam are of great importance, especially when it comes to dams built for the storage of these mining waste, since the possibility of failures not only threatens the safety of people and industrial property, but also cause negative and substantial effects to the local environment. The Osamu Utsumi uranium mine, administrated by the state company Industrias Nucleares do Brasil (INB), is located 30 km southwest of Caldas, in the State of Minas Gerais, and its contention system of tailings, generated by the exploration and processing of uranium ore, is currently out of operation. The system is composed of a rock-soil dam, which presents the existence of water upwellings downstream in the bedrock, with water flux confined in fractures. This research aims the recognition of possible flux zones into the base of the dam through geophysical surveys applying DC Resistivity, in addition to Electrical Resistivity Tomography technique in the generation of 2D inversion models and 3D modeling. The acquisition was composed of five lines of electrical resistivity tomography with 6 m of spacing between electrodes, using Schlumberger array. The results are presented by 2D and 3D geophysical models ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Infelizmente os municípios brasileiros, em sua grande maioria, dispõem seus resíduos sólidos domiciliares sem nenhum controle, o que promove graves conseqüências, como contaminação do ar, do solo, das águas superficiais e subterrâneas. Este trabalho visou caracterizar geológica e geotecnicamente, com base em estudos geofísicos, o lixão desativado de São Carlos - SP, bem como analisar a evolução da contaminação já identificada por alguns autores anteriormente. Os resíduos foram dispostos inadequadamente nesta área por aproximadamente 17 anos, sobre os solos arenosos permeáveis da formação Botucatu. Esta atividade cessou definitivamente em 1996, o que não finalizou o processo de contaminação, ainda atuante. Para investigação da evolução da pluma de contaminação realizaram-se caminhamentos elétricos (eletrorresistividade e polarização induzida), ensaios de infiltração e outros para caracterização dos materiais inconsolidados, associando estes dados aos já existentes. Os resultados mostram que a aplicação dessas técnicas permitiu caracterizar a situação de contaminação atual da área, mostrando que existe a propagação de uma pluma de contaminação com direção NW, e que verticalmente também pode estar ocorrendo contaminação. Essa contaminação no sentido vertical pode ser acentuada pela existência de uma descontinuidade sob o corpo do lixo, pela alta permeabilidade dos materiais arenosos da região, pela ausência de barreiras menos permeáveis e pela variação sazonal do nível d´água. / Unfortunately the brazilian cities, in its majority, discharge its domestic solid wastes without any control, which produces grave consequences such as contamination of the air, earth, and both superficial and the groundwater. This work carried out a geological-geotechnical characterization and geophysical studies of the uncontrolled sanitary landfill of São Carlos – SP, and also the analysis of the evolution of the contamination previously identified by other authors in the area. The residues were disposed inadequately in this area for approximately 17 years, in an area constituted by porous soils overlapping sandstones of Botucatu formation. This practice ceased completely in 1996, but the contamination process didn’t stop up to now. For investigation of the development of the plume of contamination several procedures were used: geophysical surveys (eletroresistivity and induced polarization), infiltration characterization tests of the unconsolidated materials and analysis of the results already existing. The results show that these techniques were enabled to characterizing the current situation of contamination of the area, showing that there is a propagation of a plume of contamination with direction NW, and that there also may be contamination occurring vertically. This contamination on the vertical direction may be allowed by the existence of a discontinuity under the sanitary landfill, high permeability of the sandy materials in the area, by the lack of less permeable layers and by the seasonal variation of the groundwater level.

Esse trabalho descreve um implantador iônico em termos de sua caracterização e aplicação. O texto está dividido em três capítulos que são apresentados resumidamente a seguir. O primeiro capítulo descreve em detalhes um novo tipo de implantador, denominado implantador invertido. Nesse capítulo é descrito o desenvolvimento e a caracterização do implantador invertido. A otimização de uma parte dos circuitos eletrônicos e o desenvolvimento e construção do restante dos circuitos é dada em detalhes. Uma caracterização do implantador quanto à maximização do feixe iônico é apresentada, onde é realizado um estudo sistemático com a variação de parâmetros como potencial extrator, corrente do canhão de plasma (arco catódico) dentre outros. Finalizando o primeiro capítulo, é apresentado um mapeamento da densidade do feixe iônico no porta amostras do implantador invertido. No segundo capítulo é discutida a neutralidade do feixe iônico do implantador invertido. Um feixe neutro viabiliza implantações em amostras isolantes, sem que haja acúmulo de cargas positivas, o que levaria a amostra a um potencial diferente do planejado. A energia de implantação efetiva foi avaliada estudando os perfis de implantação através de microscopia de força atômica condutiva (AFM-C) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), e comparando com simulações numéricas realizadas pelo programa TRIDYN. Os resultados sugerem que o feixe não é neutro. No terceiro capítulo, o implantador invertido foi utilizado para modificação de superfície de alumina, gerando uma camada de nanocompósito logo abaixo de sua superfície, formada por nanopartículas de titânio na matriz de alumina. A formação dessas nanopartículas se dá espontaneamente e pode ser explicada pela ocorrência de concentração dos átomos metálicos acima do limite de solubilidade no substrato implantado, levando à nucleação e crescimento das nanopartículas metálicas. Caracterização por TEM foi utilizada para a visualização direta das nanopartículas que apresentaram dimensões da ordem de 20 nm. Simulações utilizando o programa TRIDYN foram realizadas, gerando perfis de profundidade dos íons de titânio implantados no substrato de alumina, que mostraram excelente acordo com o perfil em profundidade obtido por RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Medidas de resistividade da camada compósita foram obtidas, in situ, em função da dose implantada. Utilizando modelos teóricos de percolação foi possível determinar a dose de saturação &#966;0 = 2,2 x 1016 átomos/cm2, que é a dose máxima para a qual o material continua a ser um nanocompósito, e para a condutividade de saturação foi &#966;0 = 480 S/m. A dose de percolação obtida foi &#966;c = 0,84 x 1016 átomos/cm2, que é a dose abaixo da qual o material tem a mesma condutividade que a matriz isolante. O expoente crítico obtido foi t = 1,4 e, como a condição t < 2 é satisfeita, o processo de condutividade se dá devido a percolação, sendo o tunelamento desprezível. / This work describes an ion implanter in terms of characterization and application. The text is divided in three chapters that are briefly presented below. The first chapter describes in detail a new type of implanter called inverted implanter. In this chapter is considered my contribution in the development and characterization of the inverted implanter. The optimization of part of the electronic circuits, and development and construction of other circuits are given in details. A characterization of the implanter by the maximization the ion beam is presented, where is carried out a systematic study through the variation of parameters such as extractor potential, plasma gun current (cathodic arc) and others. Finally, it presents a mapping of the ion beam density at the sample holder of the inverted implanter. The second chapter discusses the neutrality of the ion beam of the inverted implanter. A neutral beam allows implantation into insulating samples without positive charges accumulation, which would lead sample at a different potential than expected. The effective energy evaluation was carried out studying the implantation profiles by conductive atomic force microscopy (AFM-C) and transmission electron microscopy (TEM), and compared with numerical simulations performed by TRIDYN program. The results suggest that the ion beam isn\'t neutral. In the third chapter, the inverted implanter was used for alumina surface modification, generating a nanocomposite layer just below the surface, formed by titanium nanoparticles in alumina matrix. The nanoparticles formation occurs spontaneously and can be explained by the occurrence of metal atom concentration above the solubility limit in the impalnted substrate, leading to nucleation and growth of metal nanoparticles. Characterization by TEM was used for direct visualization of the nanoparticles what presented dimensions of about 20 nm. Simulations using the TRIDYN program were performed, generating depth profiles of titanium ions implanted into the alumina substrate, which showed excellent agreement with the depth profile obtained by RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Resistivity measurements were obtained from the composite layer, in situ, as function of implanted dose. Using theoretical percolation models, it was possible to determine the saturation dose &#966;0 = 2,2 x 1016 atoms/cm2, that is the maximum dose for which the material remains a nanocomposite, and the saturation conductivity &#966;0 = 480 S/m. The percolation was achieved for dose &#966;c = 0,84 x 1016 atoms/cm2, that is the dose below which the material has the same conductivity as the insulating matrix. The critical exponent obtained was t = 1,4 and, since it satisfies to condition t < 2, the conductivity process is due to percolation, tunneling being negligible.

Esse trabalho descreve um implantador iônico em termos de sua caracterização e aplicação. O texto está dividido em três capítulos que são apresentados resumidamente a seguir. O primeiro capítulo descreve em detalhes um novo tipo de implantador, denominado implantador invertido. Nesse capítulo é descrito o desenvolvimento e a caracterização do implantador invertido. A otimização de uma parte dos circuitos eletrônicos e o desenvolvimento e construção do restante dos circuitos é dada em detalhes. Uma caracterização do implantador quanto à maximização do feixe iônico é apresentada, onde é realizado um estudo sistemático com a variação de parâmetros como potencial extrator, corrente do canhão de plasma (arco catódico) dentre outros. Finalizando o primeiro capítulo, é apresentado um mapeamento da densidade do feixe iônico no porta amostras do implantador invertido. No segundo capítulo é discutida a neutralidade do feixe iônico do implantador invertido. Um feixe neutro viabiliza implantações em amostras isolantes, sem que haja acúmulo de cargas positivas, o que levaria a amostra a um potencial diferente do planejado. A energia de implantação efetiva foi avaliada estudando os perfis de implantação através de microscopia de força atômica condutiva (AFM-C) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM), e comparando com simulações numéricas realizadas pelo programa TRIDYN. Os resultados sugerem que o feixe não é neutro. No terceiro capítulo, o implantador invertido foi utilizado para modificação de superfície de alumina, gerando uma camada de nanocompósito logo abaixo de sua superfície, formada por nanopartículas de titânio na matriz de alumina. A formação dessas nanopartículas se dá espontaneamente e pode ser explicada pela ocorrência de concentração dos átomos metálicos acima do limite de solubilidade no substrato implantado, levando à nucleação e crescimento das nanopartículas metálicas. Caracterização por TEM foi utilizada para a visualização direta das nanopartículas que apresentaram dimensões da ordem de 20 nm. Simulações utilizando o programa TRIDYN foram realizadas, gerando perfis de profundidade dos íons de titânio implantados no substrato de alumina, que mostraram excelente acordo com o perfil em profundidade obtido por RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Medidas de resistividade da camada compósita foram obtidas, in situ, em função da dose implantada. Utilizando modelos teóricos de percolação foi possível determinar a dose de saturação &#966;0 = 2,2 x 1016 átomos/cm2, que é a dose máxima para a qual o material continua a ser um nanocompósito, e para a condutividade de saturação foi &#966;0 = 480 S/m. A dose de percolação obtida foi &#966;c = 0,84 x 1016 átomos/cm2, que é a dose abaixo da qual o material tem a mesma condutividade que a matriz isolante. O expoente crítico obtido foi t = 1,4 e, como a condição t < 2 é satisfeita, o processo de condutividade se dá devido a percolação, sendo o tunelamento desprezível. / This work describes an ion implanter in terms of characterization and application. The text is divided in three chapters that are briefly presented below. The first chapter describes in detail a new type of implanter called inverted implanter. In this chapter is considered my contribution in the development and characterization of the inverted implanter. The optimization of part of the electronic circuits, and development and construction of other circuits are given in details. A characterization of the implanter by the maximization the ion beam is presented, where is carried out a systematic study through the variation of parameters such as extractor potential, plasma gun current (cathodic arc) and others. Finally, it presents a mapping of the ion beam density at the sample holder of the inverted implanter. The second chapter discusses the neutrality of the ion beam of the inverted implanter. A neutral beam allows implantation into insulating samples without positive charges accumulation, which would lead sample at a different potential than expected. The effective energy evaluation was carried out studying the implantation profiles by conductive atomic force microscopy (AFM-C) and transmission electron microscopy (TEM), and compared with numerical simulations performed by TRIDYN program. The results suggest that the ion beam isn\'t neutral. In the third chapter, the inverted implanter was used for alumina surface modification, generating a nanocomposite layer just below the surface, formed by titanium nanoparticles in alumina matrix. The nanoparticles formation occurs spontaneously and can be explained by the occurrence of metal atom concentration above the solubility limit in the impalnted substrate, leading to nucleation and growth of metal nanoparticles. Characterization by TEM was used for direct visualization of the nanoparticles what presented dimensions of about 20 nm. Simulations using the TRIDYN program were performed, generating depth profiles of titanium ions implanted into the alumina substrate, which showed excellent agreement with the depth profile obtained by RBS (Rutherford Backscattering Spectrometry). Resistivity measurements were obtained from the composite layer, in situ, as function of implanted dose. Using theoretical percolation models, it was possible to determine the saturation dose &#966;0 = 2,2 x 1016 atoms/cm2, that is the maximum dose for which the material remains a nanocomposite, and the saturation conductivity &#966;0 = 480 S/m. The percolation was achieved for dose &#966;c = 0,84 x 1016 atoms/cm2, that is the dose below which the material has the same conductivity as the insulating matrix. The critical exponent obtained was t = 1,4 and, since it satisfies to condition t < 2, the conductivity process is due to percolation, tunneling being negligible.

Os eletrodos de filmes de diamante CVD dopados com boro crescidos sobre silício apresentam propriedades eletroquímicas e morfológico-estruturais favoráveis para serem utilizados em diferentes aplicações. Neste trabalho, apresenta-se a pesquisa desenvolvida na elaboração destes eletrodos, assim como, sua caracterização através de diversas técnicas eletroquímicas e de análise de superfície. Os eletrodos de diamante apresentaram uma superfície uniforme contendo grãos facetados, cujo tamanho é de aproximadamente 2-3 mm. A espectroscopia Raman mostrou uma diminuição da intensidade da linha característica do diamante em 1332 cm-1 e seu deslocamento para menores energias quando se aumenta o nivel de dopagem. Simultaneamente, surgem duas bandas em 460 cm-1 e 1220 cm-1 devido ao aumento da incorporação de boro na rede cristalina. Verificou-se um aumento do stress nos filmes quando se aumenta a incorporação de boro na rede, medido através de espectroscopia Raman. Filme de diamante altamente dopado apresentou uma resistividade 6 vezes menor em relação ao filme levemente dopado. As análises de deteção de recuo elástico e de Mott-Schottky apresentaram um aumento do número de átomos de boro nos filmes de diamante quando se aumenta o nível de dopagem. Através da análise XRD Sincrontron pode-se constatar a presença de WC em todos os filmes e que o tamanho de cristalito obtido é 2 ordens de grandeza menor que os observados por MEV. Foi verificado, também, uma menor concentração de defeitos para o eletrodo de 6000 ppm B/C. O eletrodo de diamante exibiu uma faixa de potencial de utilização em torno de 3,0V em eletrólitos aquosos e apresentou um comportamento fotocorrente-voltagem típico de um semicondutor tipo-p. Foram confirmadas as características de quase-reversibilidade através do estudo com as sondas eletroquímicas, indicando uma cinética de reação de transferência de carga mais veloz utilizando a solução de ferrocianeto e o eletrodo de 5000 ppm B/C. Foi verificado, também, através do estudo do pH, que a superfície do diamante não é tão inerte quimicamente, sofrendo interações, dependendo do meio.