The observation, control and the maintenance of the physical condition of sows in acceptable levels are critical to maintain the animal welfare and production in appropriate standards. Lameness causes pain making locomotion difficult. However, lameness is a common disorder in sows that causes negative impacts in both welfare and production. Since the animals that demonstrate this problem, have a smaller number of born-alive piglets, fewer gestation per year and are removed from the herd at a younger age than the ideal. In addition, it is industry practice to limit feed sows to ensure that they remain at an ideal condition score. It is known that, during gestation, each sow should receive a different amount of food according to its body condition. Underweight animals have nutritional deficiency and lower number of piglets per litter. On the other hand, overweight sows have an abnormal development of mammary glands, reducing the amount of milk produced during lactation, causing economic losses. However, moving sows to group gestation makes it difficult to monitor condition score in gestating sows. Both the detection of lameness and the classification of body condition are currently assessed using subjective methods, which is time consuming and difficult to accurately complete. Therefore, the early recognition of animals that present physical condition outside the standards is important to prevent production losses caused by both the aggravation of the conditions presented and the impact on the animals\' welfare. The objective of this project is to obtain three characteristics (body condition score, mass and backfat thickness) through depth images, that proved to be effective on the acquisition of these features in other animals (boars and cows). The second objective is to develop a method for early detection of lameness using the kinematic approach, that has been generating good results and which difficulties have the potential to be reduced by using depth images instead of the method of reflective markers currently used. To predict body condition, a multiple linear regression was obtained using the minor axis of the ellipse fitted around sow\'s body, the width at shoulders, and the angle, of the last rib\'s curvature. To predict backfat, a multiple linear regression was performed using the height of last rib\'s curvature, the perimeter of sow\'s body, the major axis of the ellipse fitted around sow\'s body, the length from snout to rump, and the predicted body condition score. It was possible to obtain the body mass with a simple linear regression using the projected volume of the sows\' body. For lameness detection, three models presented the best accuracy (76.9%): linear discriminant analysis, fine 1-nearest neighbor, and weighted 10-nearest neighbors. The input variables used on the models were obtained from depth videos (number, time, and length of steps for each of the four regions analyzed - left and right shoulders and left and right hips; total walk time; and number of local maxima for head region). As a result of these studies, it has been demonstrated that a depth camera can be used to automate the weight, condition score, backfat thickness, and lameness acquisition/detection in gestating and lactating sows. / A observação, o controle e a manutenção das condições físicas de matrizes suínas em níveis aceitáveis são fundamentais para manter o bem-estar animal e a produção em padrões adequados. A claudicação causa dor e dificuldade de locomoção e, no entanto, é uma desordem comum em matrizes suínas que, além do impacto negativo no bem-estar, gera, também, grandes impactos na produção, uma vez que os animais que demonstram esse problema, apresentam um menor número de leitões nascidos vivos, menor número de partos por ano e são removidas do rebanho a uma idade mais jovem do que a ideal. Sabe-se, ainda, que, durante a gestação, cada matriz deve receber uma quantidade de ração diferenciada de acordo com sua condição corporal. Animais abaixo do peso apresentam deficiência nutricional e menor número de leitões nascidos por ninhada. Já as matrizes com excesso de peso apresentam um desenvolvimento anormal das glândulas mamárias, reduzindo a quantidade de leite produzida durante a lactação, acarretando em perdas econômicas. Tanto a detecção da claudicação quanto a classificação da condição corporal são feitos por meios subjetivos e dependentes da opinião pessoal do tratador, o que pode gerar divergências entre as classificações dadas por cada indivíduo. Destaca-se, portanto, a importância do reconhecimento precoce de animais que apresentam condições físicas fora dos padrões exigidos, visando a prevenção de perdas produtivas causadas tanto pelo agravamento das condições apresentadas quanto pelo grande impacto no bem-estar dos animais. Tendo-se isso em vista, o presente trabalho visou obter três características (escore de condição corporal, massa corporal e espessura de toucinho) por meio de imagens em profundidade, que se mostraram eficazes na obtenção dessas características em outros animais (suínos machos não- castrados e vacas leiteiras). Além disso, buscou-se desenvolver um método para a detecção precoce de claudicação em matrizes suínas, utilizando-se a abordagem da cinemática dos animais, que vem dando bons resultados e cujas dificuldades têm potencial para serem sanadas por meio do uso de imagens em profundidade em vez do método de marcadores reflexivos utilizado atualmente. Para predizer a condição corporal, uma regressão linear múltipla foi obtida usando o menor eixo da elipse ajustada ao redor do corpo da matriz suína, a largura dos ombros e o ângulo da curvatura da última costela. Para predizer a espessura de toucinho, foi realizada uma regressão linear múltipla usando a altura curvatura da última da costela, o perímetro do corpo da matriz, o maior eixo da elipse ajustada, o comprimento do focinho à cauda e o escore predito da condição corporal. Foi possível obter a massa corporal com uma regressão linear simples usando o volume projetado do corpo das matrizes. Para detecção de claudicação, três modelos apresentaram a melhor precisão (76,9%): análise discriminante linear, 1 vizinho mais próximo e 10 vizinhos mais próximos. As variáveis de entrada utilizadas nos modelos foram obtidas a partir de vídeos em profundidade (número, tempo e comprimento de passos para cada uma das quatro regiões analisadas-ombros esquerdo e direito e quadris esquerdo e direito; tempo total de caminhada e número de máximos locais para a região da cabeça). Como resultado desses estudos, observou-se que câmeras em profundidade podem ser utilizadas na automação de medidas de peso, condição corporal, espessura de toucinho e claudicação de matrizes suínas.

Since the beginning of commercial operation twin-engine airplanes are limited to flying in a distance equivalent to 60 minutes, with one inoperative engine, from an airport. This limitation restricted for years the twin-engine operation on very important route such as the North Atlantic route, between United States and Europe. Based on requests from operator and aircraft manufactures during the 1980s the American aviation authority - FAA - issued an extension allowing the operation beyond the 60-minute rule. This extension was called ETOPS. With this extension the commercial operator of a twin-engine airplane should fly distances higher than the old one correspondent to 60 minutes distance, with one inoperative engine. Following FAA decision, several aviation authorities issued an extension for the 60-minute rule and ETOPS operation has been working as an extension of a regulation for more than 20 years. Because of this particularity, in 2000, FAA created a workgroup to discuss ETOPS operation and include its requirements within the official regulation (14 CFR), including the parts for product certification and operation, allowing that the airplane should be optionally certified for ETOPS operation, and its operation depending only on the operator certification. This dissertation details the FAA ETOPS rule and, at the end, demonstrate the EMBRAER airplane ERJ 190-100 capability for its operation.

Esta tese teve por objetivo, desde seu início, investigar as propriedades elétricas de um dispositivo ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al, o qual é uma estrutura bem conhecida de célula solar orgânica do tipo de heterojunção de volume (bulk-heterojunction – BHJ), e com isso dar uma contribuição à melhora de seu desempenho. Porém, o primeiro passo foi introduzir no Grupo de Polímeros Bernhard Gross, um método eficaz de produzir células solares do tipo BHJ com boa eficiência e reprodutibilidade. Esse primeiro desafio foi alcançado com sucesso. A eficiência (η) de um dispositivo fotovoltaico de multicamadas depende de muitos fatores. Dentre eles, uma boa superposição entre o espectro solar e a curva de absorção da camada absorvedora, uma excelente conversão da energia luminosa em portadores de carga, um eficiente processo de condução e uma perda mínima por recombinação e armadilhamento de portadores. Além disso, a compatibilidade eletrônica entre as interfaces tem um papel fundamental na definição na tensão de circuito aberto (VOC), no valor da corrente de curto-circuito (JSC), e no fator de preenchimento (FF). Baseado nesses efeitos, realizamos uma série de medidas experimentais, que auxiliado por um modelo teórico proporcionaram um estudo detalhado da evolução em função da temperatura da mobilidade dos portadores (μ) e de seu tempo de vida (τ). Os principais experimentos nessa tese foram realizados em diferentes temperaturas (entre 100 e 340 K). Foram eles: medidas de fotocorrente - Jph(V), a técnica de foto-CELIV, e medidas de transiente de fotovoltagem (TPV). Em paralelo, desenvolvemos o modelo teórico para a descrição analítica de Jph(V) que assumiu contatos não-injetores e que o livre caminho médio (w = μτF) de elétrons e buracos eram iguais (F é o campo elétrico). Nos ajustes teórico/experimental usamos a probabilidade de dissociação dos estados de transferência de carga (P) e o produto μτ como parâmetros de ajuste. A condição na qual o livre caminho médio é maior que a espessura da amostra (w >> L) reproduz a corrente de saturação reversa, Jsat = qGPLG é a taxa de geração dos éxcitons. Para w << L, a fotocorrente varia linearmente com o livre caminho médio, ou seja, J(F) = qGPμτF. A comparação entre os resultados experimentais e os teóricos permitiram, além da obtenção da evolução das grandezas μ e τ com a temperatura, estabelecer uma relação efetiva entre os parâmetros da célula (η, JSC, e FF) e as propriedades elétricas da camada ativa P3HT:PCBM. As medidas termo-mecânicas (DMA) forneceram informações adicionais sobre mudanças estruturais da camada ativa, as quais foram correlacionadas com variações dos parâmetros da célula e com fatores de perda. Finalmente, medidas de tempo-de-voo (TOF) e de CELIV foram realizadas para estudos mais detalhados sobre mecanismos de transporte ao longo da camada ativa, a efeitos de injeção pelos eletrodos, e para o entendimento de efeitos de degradação pela ação do oxigênio. / This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This goal was successfully achieved. The good efficiency (η) of a multilayer photovoltaic cell depends on many factors, including good overlap between the solar spectrum and the light absorbing layer, an excellent conversion of the absorbed light energy in pairs of electronic carriers, efficient charge transport and the minimum losses by recombination or by the action of deep traps for the carriers. Furthermore, the compatibility between electronic interfaces plays a crucial role in defining the open-circuit voltage (VOC) and the value of short-circuit current (JSC), and on the fill factor (FF). Anchored on these effects, we carried out a series of experiments, aided by a theoretical modeling, which provided a detailed study of the temperature evolution of fundamental electric quantities such as carrier mobility (μ) and its lifetime (τ). These studies were performed with the help of different experiments: photocurrent in function of the applied voltage  Jph(V), Photo-CELIV technique, and Transient Photovoltage (TPV) measurements, which were carried out at several temperatures in the 100 to 340 K range. In parallel, we developed an analytical model for Jph(V) that assumed non-injecting contacts and equal mean-free-paths for electrons and holes. The theoretical/experimental entities used as fitting parameters were the charge-transfer-state dissociation probability (P) and the μτ product. The condition in which the mean-free-path (w = μτF) is higher the sample thickness (L), the model reproduces the experimental reverse saturation current, Jsat = qGPL, which is coincident with the experimental value. F is the internal electric field and G is the generation rate of excitons by the absorbed light. When w << L, J(F) = qGPμτF, which is also coincident with experimental behavior. The confrontation between the experimental results and the theoretical model provided, in addition to the study of the evolution of μ and τ with temperature, to establish a more effective relationship between the parameters (η, JSC, e FF) of the cell and the electrical properties of the P3HT:PCBM active layer. Thermomechanical analysis (DMA) provided additional information of structural changes of active layer, which can be correlated with change in the loss factor and in the cell parameters. Finally, Time-of-Flight (TOF) and CELIV techniques were used in the more accurate study of charge transport along the active layers, effects of injection by the electrodes, and the degradation effect caused by oxygen.

[pt] Um espectrômetro de massa por tempo-de-vôo 252Cf-PDMS foi empregado para a realização de três atividades: a) o aperfeiçoamento do espectrômetro com a instalação de novos dispositivos; b) a análise da emissão secundária de agregados iônicos por um alvo de LiF; c) a análise da fragmentação em vôo de íons positivos (LiF)nLi+ metaestáveis. O aperfeiçoamento do espectrômetro consistiu: i) na blindagem elétrica do detector start para aumentar a sua estabilidade; ii) na caracterização de dois pares de placas defletoras já existentes; iii) na instalação de um novo tipo de detector sensível à posição com anodo multi-fios, e iv) no projeto e na instalação de uma lente Einzel para aumentar a transmissão de íons secundários entre a amostra e o detector. A emissão secundária de agregados iônicos por um filme de LiF policristalino, bombardeado por fragmentos de fissão de ~ 60 MeV foi analisada através da técnica tempo-de-vôo (TOF). O detector sensível à posição recém instalado permite o emprego da técnica XY-TOF para analisar distribuições angulares de íons Li e dos agregados (LiF)nLi+. Determinaram-se as distribuições angulares dos agregados com n = 0 a 3, através de medidas simultâneas de suas velocidades axiais e radiais, evento por evento. A vida media de íons metaestáveis (LiF)nLi+* é determinada fazendo uso da configuração do espectrômetro e especialmente do comprimento do tubo de vôo livre. Após serem emitidas, as espécies iônicas metaestáveis monocarregadas são aceleradas por um campo elétrico da ordem de 2 kV/mm, e conduzidas a uma região de campo externo nulo, onde podem se dissociar espontaneamente em um fragmento iônico e outro neutro. Para facilitar a analise dos dados, impede-se a detecção do fragmento iônico através de um filtro eletrostático. Foram analisados os agregados iônicos com n = 1 a 5. Encontrouse que os valores das vidas medias estão na faixa de 30 a 100 ns. Discute-se também a detecção de espécies neutras produzidas por colisão de agregados (LiF)nLi+ com moléculas de gás residual. / [en] A 252Cf-PDMS time-of-flight mass spectrometer was used for the accomplishment of three activities: a) improvement of the spectrometer by introducing new devices; b) analysis of the LiF cluster ion secondary emission; c) analysis of the (LiF)nLi+ metastable íon fragmentation, in flight. The spectrometer improvement consists of: i) the shielding of the start detector to increase its stability, ii) the characterization of two existing deflecting- plate pairs, iii) the installation of a new type of position-sensitive delay line detector for secundary ions, and iv) the project and manufacture of a Einzel lens to increase the transmission of the secondary íons between the sample and the detector. The secondary cluster ion emission of policrystalline LiF, induced by the impact of fission fragments (60 MeV), is analyzed by the time-of-flight technique (TOF). The new position sensitive delay-line detector allows the use of the XY-TOF technique to analyze angular distributions of Li ions and (LiF)nLi+ clusters. Event by event, their axial and radial velocities are measured simultaneously, allowing the angular distributions measurement of clusters with n = 0 to 3. Mean lives of metastable clusters are determined through the measurement of the detection rate dependence on the target bias. After been emitted, the monocharged metatable ions are acelerated by a 2 kV/mm electric field towards a field-free region, where they can spontaneously dissociateinto two fragments, one ion and another neutral. To facilitate the data analysis, it is avoided the detection of ionic fragments by placing an electrostatic filter in front of the detector. Mean lives values of 30 to 100 ns are determined for ionic clusters with n = 1 to 5. The production of neutral species by collision of the (LiF)nLi+ clusters with the gas molecules is also discussed.

Esta tese teve por objetivo, desde seu início, investigar as propriedades elétricas de um dispositivo ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al, o qual é uma estrutura bem conhecida de célula solar orgânica do tipo de heterojunção de volume (bulk-heterojunction – BHJ), e com isso dar uma contribuição à melhora de seu desempenho. Porém, o primeiro passo foi introduzir no Grupo de Polímeros Bernhard Gross, um método eficaz de produzir células solares do tipo BHJ com boa eficiência e reprodutibilidade. Esse primeiro desafio foi alcançado com sucesso. A eficiência (η) de um dispositivo fotovoltaico de multicamadas depende de muitos fatores. Dentre eles, uma boa superposição entre o espectro solar e a curva de absorção da camada absorvedora, uma excelente conversão da energia luminosa em portadores de carga, um eficiente processo de condução e uma perda mínima por recombinação e armadilhamento de portadores. Além disso, a compatibilidade eletrônica entre as interfaces tem um papel fundamental na definição na tensão de circuito aberto (VOC), no valor da corrente de curto-circuito (JSC), e no fator de preenchimento (FF). Baseado nesses efeitos, realizamos uma série de medidas experimentais, que auxiliado por um modelo teórico proporcionaram um estudo detalhado da evolução em função da temperatura da mobilidade dos portadores (μ) e de seu tempo de vida (τ). Os principais experimentos nessa tese foram realizados em diferentes temperaturas (entre 100 e 340 K). Foram eles: medidas de fotocorrente - Jph(V), a técnica de foto-CELIV, e medidas de transiente de fotovoltagem (TPV). Em paralelo, desenvolvemos o modelo teórico para a descrição analítica de Jph(V) que assumiu contatos não-injetores e que o livre caminho médio (w = μτF) de elétrons e buracos eram iguais (F é o campo elétrico). Nos ajustes teórico/experimental usamos a probabilidade de dissociação dos estados de transferência de carga (P) e o produto μτ como parâmetros de ajuste. A condição na qual o livre caminho médio é maior que a espessura da amostra (w >> L) reproduz a corrente de saturação reversa, Jsat = qGPLG é a taxa de geração dos éxcitons. Para w << L, a fotocorrente varia linearmente com o livre caminho médio, ou seja, J(F) = qGPμτF. A comparação entre os resultados experimentais e os teóricos permitiram, além da obtenção da evolução das grandezas μ e τ com a temperatura, estabelecer uma relação efetiva entre os parâmetros da célula (η, JSC, e FF) e as propriedades elétricas da camada ativa P3HT:PCBM. As medidas termo-mecânicas (DMA) forneceram informações adicionais sobre mudanças estruturais da camada ativa, as quais foram correlacionadas com variações dos parâmetros da célula e com fatores de perda. Finalmente, medidas de tempo-de-voo (TOF) e de CELIV foram realizadas para estudos mais detalhados sobre mecanismos de transporte ao longo da camada ativa, a efeitos de injeção pelos eletrodos, e para o entendimento de efeitos de degradação pela ação do oxigênio. / This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This thesis aims to investigate electrical characteristics of an ITO/PEDOT:PSS/P3HT:PCBM/Ca/Al device, which is a well-known structure of a bulk-heterojunction (BHJ) organic solar cell, and to contribute to improve its performance. However, the first step was to introduce in the Group of Polymer Bernhard Gross an effective method for producing BHJ solar cells, manufacturing thus devices exhibiting excellent performance and reproducibility. This goal was successfully achieved. The good efficiency (η) of a multilayer photovoltaic cell depends on many factors, including good overlap between the solar spectrum and the light absorbing layer, an excellent conversion of the absorbed light energy in pairs of electronic carriers, efficient charge transport and the minimum losses by recombination or by the action of deep traps for the carriers. Furthermore, the compatibility between electronic interfaces plays a crucial role in defining the open-circuit voltage (VOC) and the value of short-circuit current (JSC), and on the fill factor (FF). Anchored on these effects, we carried out a series of experiments, aided by a theoretical modeling, which provided a detailed study of the temperature evolution of fundamental electric quantities such as carrier mobility (μ) and its lifetime (τ). These studies were performed with the help of different experiments: photocurrent in function of the applied voltage  Jph(V), Photo-CELIV technique, and Transient Photovoltage (TPV) measurements, which were carried out at several temperatures in the 100 to 340 K range. In parallel, we developed an analytical model for Jph(V) that assumed non-injecting contacts and equal mean-free-paths for electrons and holes. The theoretical/experimental entities used as fitting parameters were the charge-transfer-state dissociation probability (P) and the μτ product. The condition in which the mean-free-path (w = μτF) is higher the sample thickness (L), the model reproduces the experimental reverse saturation current, Jsat = qGPL, which is coincident with the experimental value. F is the internal electric field and G is the generation rate of excitons by the absorbed light. When w << L, J(F) = qGPμτF, which is also coincident with experimental behavior. The confrontation between the experimental results and the theoretical model provided, in addition to the study of the evolution of μ and τ with temperature, to establish a more effective relationship between the parameters (η, JSC, e FF) of the cell and the electrical properties of the P3HT:PCBM active layer. Thermomechanical analysis (DMA) provided additional information of structural changes of active layer, which can be correlated with change in the loss factor and in the cell parameters. Finally, Time-of-Flight (TOF) and CELIV techniques were used in the more accurate study of charge transport along the active layers, effects of injection by the electrodes, and the degradation effect caused by oxygen.

[pt] Um espectrômetro de massa PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma Dessorption Mass Spectrometry) foi usado para analisar amostras condensadas de água pura e misturas de H2O:C2H2, H2O:C2H6 e H2O:N2O, em temperaturas entre 10 e 100 K. Os íons dessorvidos devido ao impacto foram identificados e seus rendimentos de dessorção determinados. Observa-se que a distribuição desses rendimentos em função da massa dos íons pode ser descrita pela soma de duas exponenciais. Este resultado sugere fortemente que ocorrem dois processos de formação de agregados: um, via emissão direta de fragmentos do sólido e outro, via recombinação de fragmentos na fase gasosa. Para H2O puro, os principais agregados dessorvidos são: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+, On +, (H2O)nO−, (H2O)nOH− e On −. Para misturas de gelos H2O:C2H2 e H2O:C2H6, são observadas as séries (C2H2)n + e (C2H6)n +. Para H2O:N2O, as séries Nn +, (O)nN2 +, (O)nN2−, (O)nN4−, e (N2)nNO+ são as mais abundantes. A Teoria do Funcional da Densidade (DFT), no nível B3LYP/6-31G, foi usada para calcular a estabilidade molecular dos íons moleculares secundários emitidos. Cálculos para as estruturas C2Hm + (com m = 1 a 6) geraram 26 estruturas estáveis. As curvas de estabilidade por massa/carga obtidas são comparadas com aquelas obtidas experimentalmente para os rendimentos de dessorção por massa/carga para os mesmos íons. Tal metodologia é utilizada para prever as conformações mais prováveis dos íons dessorvidos. / [en] A PDMS-252Cf-TOF (Time-of-Flight Plasma Desorption Mass Spectrometry) mass spectrometer was used to analyze condensed samples of pure water and mixtures of H2O:C2H2, H2O:C2H6 and H2O:N2O, at temperatures between 10 and 100 K. The ions desorbed due to the projectile impact were identified and their desorption yields determined. It is observed that the yield distributions as a function of the mass of the ions can be described by the sum of two exponentials. This result strongly suggests that two processes of aggregate formation occur: one, via direct emission of fragments from the solid and the other, via recombination of fragments in the gas phase. For pure H2O, the main desorbed aggregates are: ((H2O)nH2O+, (H2O)nH3O+, On +, (H2O)nO−, (H2O)nOH− and On −. For mixtures of ices H2O:C2H2 and H2O:C2H6, the series (C2H2)n + and (C2H6)n + are observed. For H2O:N2O, the series Nn +, (O)nN2 +, (O)nN2−, (O)nN4−, and (N2)nNO+ are the most abundant. Density Functional Theory (DFT), at the B3LYP/6-31G level, was used to calculate the molecular stability of emitted secondary molecular ions. Calculations for the C2Hm + structures (with m = 1 to 6) generated 26 stable structures. The stability curves per mass/charge obtained are compared with those obtained experimentally for the desorption yields per mass/charge for the same ions. Such methodology is used to predict the most likely conformations of the desorbed ions.

[pt] Um espectrômetro de massa tipo tempo-de-vôo, montado no Laboratório Nacional de Luz Síncrotron (Campinas - SP), foi utilizado para analisar os íons dessorvidos de uma amostra de amônia condensada (temperaturas de análise: 25 a 150 K) ao ser impactada por fragmentos de fissão do 252Cf. O espectrômetro permite identificar e determinar as abundâncias das espécies iônicas dessorvidas. Quanto à parte teórica, foram feitos cálculos para determinar as estruturas mais estáveis dos agregados de NH3 e para determinar suas dinâmicas de emissão de íons secundários observados na parte experimental. A amônia foi escolhida por sua semelhança com a água, uma molécula muito bem estudada. Outra razão é o atual interesse em determinar a formação de compostos orgânicos nas superfícies de corpos interestelares, uma vez que está comprovada a presença da amônia naquelas superfícies. Nos espectros obtidos observa-se a formação de agregados de amônia que podem ser representados por (NH3)nNHm ± com n = 0-30 e m = 0-5, para íons positivos, e com n = 0- 3 para íons negativos. Uma forma de evidenciar a possibilidade de formação de novos compostos foi realizar experiências com a mistura NH3-CO, com a mesma montagem experimental utilizada para a amônia. Observa-se no espectro obtido (antes da sublimação do CO a 30 K) linhas de massa resultantes de reações primárias que correspondem a íons moleculares híbridos com estrutura CnOmHl+.Os cálculos teóricos referentes às estruturas dos agregados foram realizados través do programa Jaguar 5.5 e Jaguar 6.0. O objetivo é determinar as estruturas mais estáveis dos agregados iônicos da amônia através da teoria DFT (Teoria do Funcional de Densidade) por meio da minimização da energia. Encontrou-se uma relação direta entre as estabilidades determinadas e as abundâncias relativas no espectro de massa. Finalmente foram realizados cálculos com o modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons. Os resultados de distribuição de velocidades e energias foram comparados com os dados experimentais dos agregados da amônia (n = 0, 4), apresentando uma concordância razoável em valor absoluto, mas moderada em forma. / [en] A time-of-flight mass spectrometer, mounted at the Laboratório National de Luz Síncrotron (Campinas - SP), was used to analyze desorbed ions of a condensed ammonia sample (analyzing temperatures: 25 - 150 K) being impacted by 252Cf fission fragments . The spectrometer allows identifying and determining the relative yields of ionic desorbed species. Besides, it had been made theoretical calculations to determine the most stable cluster structures as well as to determine the emission dynamics of NH3 clusters observed in the experimental part. The ammonia was chosen because of its similarity with the water molecule (very well studied). Another reason is the current interest in determining the organic compounds formation in the interstellar surfaces, now that it is proven the presence of ammonia in those surfaces. The measured spectra show the formation of ammonia clusters that can be represented by (NH3)nNHm ± with n = 0 - 30 and m = 0 - 5 for positive ions, and n = 0 - 3 for negative ones. One way to evidence the formation possibility of new compound is to perform experiments with CO-NH3 mixture samples, using the same experimental set up used for the ammonia. In the spectrum measured before CO sublimation (30 K), mass lines, product of primary reactions, corresponding to hybrid molecular ions having the CnOmHl + structure were observed. Theoretical calculations referring to cluster structures had been carried out using the programs Jaguar 5,5 and Jaguar 6.0. The objective is to determine the most stable structures of the ammonia clusters through the Density Functional Theory (DFT) by means of energy minimizations. A direct relation between the computed stabilities and the relative abundances in the mass spectra was found. Finally calculations with the Secondary Electron Induced Desorption (SEID) model had been carried out. Results of velocity and energy distributions had been compared with the experimental data of ammonia clusters (n = 0, 4), presenting a good agreement in absolute values but moderate agreement in shape.

A study of the usage of ALICEs time of flight (TOF), time projection chamber (TPC), and electromagnetic calorimeter (EMCal), aiming at detecting and separating electrons and positrons (e±) originated from different sources, was carried out. To accomplish the objectives of the research, data gathered from the 2012 proton-proton (pp) collision experiment were used. At a center of mass energy of sqrt(s)=8TeV, the collision of the proton beams liberates heavy quarks, charm and bottom, with approximate lifetimes of approximately 10^13s and 10^12s, respectively. The e± generated through weak semileptonic heavy flavor decays are of interest for studying quarks, therefore it served solely as motivation and incentive for the research carried out and described herein. The introduction of carefully selected cuts, with the purpose of separating partial data collected in the three detectors, permitted the understanding of their effect on the results. Furthermore, due to the fact that the TOFs design was not meant to separate e± from the other heavier particles, only the general effects of introducing a simple cut in the beta=v/c values were analyzed. The more specific cuts were only used for the data generated by the events detected by the TPC and the EMCal. A combination of cuts based on the particles energy loss as a function of traveled distance (dE/dx), with the ratio of energy to momentum (E/p) of the particle, was adopted to enable the separation process, thus allowing for the isolation of e± from the other particles, namely pi±, K±, and p/p. The analysis was performed for values of total particle momentum in the range 0<=p<=6GeV/c. A comparison of the raw data with the results obtained by applying this procedure, indicated a substantial increase in the e± yield and efficiency, reaching average values above 90% over the entire momentum range. / Um estudo do uso dos detetores de tempo de voo (TDV), câmara de projeção de tempo (CPT), e calorímetro eletromagnético (CalEM) do ALICE, visando detectar elétrons e pósitrons (e±) originados por diferentes fontes, foi realizado. Para atingir os objetivos da pesquisa, dados coletados durante o experimento de colisões próton-próton em 2012 foram utilizados. Com um nível de enegia do centro de mass igual a raiz(s)=8TeV, a colisão dos feixes de prótons libera quarks pesados, charm e bottom, com tempo de vida de aproximadamente 10^13s e 10^12s, respectivamente. Os e± gerados pelo decaimento fraco semileptônico de sabores pesados é de interesse para o estudo dos quarks, portanto, o conceito serviu somente como motivação e incentivo para a pesquisa realizada e descrita nesta dissertação. A introdução de cortes específicos, com a finalidade de parcialmente separar dados coletados nos três detectores, permitiu adquirir entendimento sobre os efeitos do cortes nos resultados. Adicionalmente, em virtude do projeto do TDV não ter sido feito visando separar e± oriundos do decaimento dos sabores pesados das demais partículas mais massivas, somente os efeitos gerais de introduzir um corte simples nos valores de beta=v/c, foram analisados. Os cortes mais específicos foram somente nos dados detectados pelo CPT e pelo CalEM. Uma combinação de cortes baseados na perda de energia da partícula em função da distância percorrida (dE/dx), com a razão entre a energia e o momento da partícula (E/p), foi adotada para viabilizar o processo de separação, desta forma permitindo a separação dos e± das demais partículas, ou seja, dos pi±, K±, and p/p. A análise foi realizada para valores de momento total das partículas na faixa 0<=p<=6GeV/c. Uma comparação dos dados originais com os resultados obtidos pela aplicação do procedimento, indicou um aumento substancial do rendimento e eficiência dos e±, atingindo valores médios acima de 90% na faixa inteira de momento.

[pt] A dessorção de íons secundários induzida por impacto de projéteis velozes é um fenômeno de interesse tanto da pesquisa fundamental dos processos de colisão quanto da Física de Superfícies, Biociência e Astrofísica. O modelo teórico de dessorção iônica induzida por elétrons baseado na formação de um traço nuclear é aprimorado no presente trabalho. Considera-se que o traço seja composto por um infratraço de carga positiva e um ultratraço de carga negativa. Ao chegarem na superfície do sólido, os elétrons secundários emanados do infratraço geram íons que são em seguida acelerados por ação do campo elétrico produzido pelos traços. Os dados experimentais escolhidos para testar o modelo correspondem à dessorção iônica induzida em filmes finos de gelo (H2O) por íons de nitrogênio de 1,7 MeV. As velocidades de emissão e as massas dos íons dessorvidos foram determinadas pela técnica de tempo- de-vôo. Empregou-se um detector de íons composto por um par de placas de microcanais e por um anodo sensível à posição de impacto dos íons. Os dados obtidos pela técnica XY-TOF mostram diferenças de simetrias na distribuição angular dos íons secundários. Em especial, observou-se emissão quase isotrópica dos agregados leves em relação a normal à superfície, contrastando com a dos agregados pesados que apresenta distribuição assimétrica atribuída a um efeito de memória da direção do projétil durante a emissão iônica. Um acordo entre os resultados do modelo e os dados experimentais é considerado razoáve / [en] Secondary ion desorption induced by impact of fast projectiles is an important phenomenon not only because it is directly connected to atomic collision processes in solids, but also to practical implications in the Physics of Surfaces, Bioscience and Astrophysics. A theoretical model describing the desorption induced by secondary electron (SEID) produced in nuclear tracks is extended in the present work. It considers that the nuclear track is composed by a positive charged infratrack and a negative charged ultratrack. Secondary electrons emanated from infratrack reach the surface of the solid and generate molecular ions which are accelerated by an electric field produced by the track. The experimental data obtained by a 1.7 MeV nitrogen beam inducing electronic sputtering on condensed water target are used to test the SEID model. The initial velocity vectors and the masses of the emitted ions were obtained by the time-of-fight technique equipped with a position sensitive delay line detector XY-TOF. The data obtained by the technique show differences of symmetries in the angular distribution of the secondary ions. In particular, isotropic emission was observed for light clusters in relation to normal to the surface, contrasting with heavy clusters that show an asymmetric distribution attributed to nuclear track memory direction during the emission. The agreement between the model results and experimental data is considered reasonable. / [es] La desorción de iones secundarios a partir de la incidencia de proyectiles rápidos en superficies es un fenómeno de gran interés científico en áreas de Física de Colisiones (interacciones ión-sólido), Física de Superficies, Bio-ciencia y Astrofísica. En esta Tesis fue desarrollado un modelo teórico para describir el proceso de desorción iónica inducida por los electrones emitidos durante la formación del trazo nuclear. El modelo considera que el trazo trazo nuclear. Las predicciones del modelo fueron comparadas con las mediciones de las especies emitidas por la incidencia de iones de nitrógeno de 1,7 MeV en películas delgadas de hielo (H2O). Las especies emitidas y sus velocidades iniciales fueron determinadas utilizando la técnica tiempo de vuelo (TOF). Fue utilizado un detector formado por un par de placas de micro canales con un ánodo sensible a la posición de impacto de los iones (técnica XY-TOF). Dos tipos de distribuciones angulares de los iones secundarios fueron observadas: isotrópica para masas pequeñas y anisotrópica para masas grandes. La distribución angular de masas grandes es preferencialmente simétrica a la dirección de incidencia del proyectil con respecto a la normal a la superficie y se debe al efecto de memoria del trazo nuclear sobre la dirección de incidencia del proyectil. Los resultados teóricos y los valores experimentales concuerdan parcialmente.

A study of the usage of ALICEs time of flight (TOF), time projection chamber (TPC), and electromagnetic calorimeter (EMCal), aiming at detecting and separating electrons and positrons (e±) originated from different sources, was carried out. To accomplish the objectives of the research, data gathered from the 2012 proton-proton (pp) collision experiment were used. At a center of mass energy of sqrt(s)=8TeV, the collision of the proton beams liberates heavy quarks, charm and bottom, with approximate lifetimes of approximately 10^13s and 10^12s, respectively. The e± generated through weak semileptonic heavy flavor decays are of interest for studying quarks, therefore it served solely as motivation and incentive for the research carried out and described herein. The introduction of carefully selected cuts, with the purpose of separating partial data collected in the three detectors, permitted the understanding of their effect on the results. Furthermore, due to the fact that the TOFs design was not meant to separate e± from the other heavier particles, only the general effects of introducing a simple cut in the beta=v/c values were analyzed. The more specific cuts were only used for the data generated by the events detected by the TPC and the EMCal. A combination of cuts based on the particles energy loss as a function of traveled distance (dE/dx), with the ratio of energy to momentum (E/p) of the particle, was adopted to enable the separation process, thus allowing for the isolation of e± from the other particles, namely pi±, K±, and p/p. The analysis was performed for values of total particle momentum in the range 0<=p<=6GeV/c. A comparison of the raw data with the results obtained by applying this procedure, indicated a substantial increase in the e± yield and efficiency, reaching average values above 90% over the entire momentum range. / Um estudo do uso dos detetores de tempo de voo (TDV), câmara de projeção de tempo (CPT), e calorímetro eletromagnético (CalEM) do ALICE, visando detectar elétrons e pósitrons (e±) originados por diferentes fontes, foi realizado. Para atingir os objetivos da pesquisa, dados coletados durante o experimento de colisões próton-próton em 2012 foram utilizados. Com um nível de enegia do centro de mass igual a raiz(s)=8TeV, a colisão dos feixes de prótons libera quarks pesados, charm e bottom, com tempo de vida de aproximadamente 10^13s e 10^12s, respectivamente. Os e± gerados pelo decaimento fraco semileptônico de sabores pesados é de interesse para o estudo dos quarks, portanto, o conceito serviu somente como motivação e incentivo para a pesquisa realizada e descrita nesta dissertação. A introdução de cortes específicos, com a finalidade de parcialmente separar dados coletados nos três detectores, permitiu adquirir entendimento sobre os efeitos do cortes nos resultados. Adicionalmente, em virtude do projeto do TDV não ter sido feito visando separar e± oriundos do decaimento dos sabores pesados das demais partículas mais massivas, somente os efeitos gerais de introduzir um corte simples nos valores de beta=v/c, foram analisados. Os cortes mais específicos foram somente nos dados detectados pelo CPT e pelo CalEM. Uma combinação de cortes baseados na perda de energia da partícula em função da distância percorrida (dE/dx), com a razão entre a energia e o momento da partícula (E/p), foi adotada para viabilizar o processo de separação, desta forma permitindo a separação dos e± das demais partículas, ou seja, dos pi±, K±, and p/p. A análise foi realizada para valores de momento total das partículas na faixa 0<=p<=6GeV/c. Uma comparação dos dados originais com os resultados obtidos pela aplicação do procedimento, indicou um aumento substancial do rendimento e eficiência dos e±, atingindo valores médios acima de 90% na faixa inteira de momento.