Nenhuma / Este trabalho apresenta um estudo da separação dos elementos terras raras (ETR) cério (Ce) e térbio (Tb) através de técnicas hidrometalúrgicas. Para a realização do estudo, a INB Indústrias Nucleares do Brasil S.A., forneceu duas amostras; um licor sulfúrico proveniente do processamento da monazita contendo principalmente os ETR leves (La, Ce, Pr e Nd) e um carbonato dos ETR pesados contendo Tb, Dy, Ho, Er e Y também originado do processamento do licor da monazita. O estudo de separação do cério foi realizado em meio clorídrico. Para a preparação do licor clorídrico os ETR presentes no licor sulfúrico foram precipitados na forma de sulfato duplo de terras raras e sódio que foi convertido em hidróxido terras raras e então dissolvido em HCl. O estudo de obtenção do Ce de elevada pureza foi dividido em duas etapas: precipitação seletiva do cério e purificação do precipitado obtido. A separação do cério pela técnica investigada compreende dois fenômenos: a oxidação do Ce (III) a Ce (IV) e a precipitação Ce (IV) como hidróxido. Os oxidantes investigados foram: H2SO5, H2O2 e KMnO4. Devido ao fato do KMnO4 ser mais estável em meio básico, este foi utilizado em solução contendo Na2CO3 evitando assim sua degradação e auxiliando no controle do pH de precipitação do Ce(OH)4. Entre estes oxidantes, o KMnO4 se mostrou mais eficiente na oxidação do Ce. Após a escolha do agente oxidante, investigou-se as seguintes variáveis de processo: pH final, excesso de KMnO4, tempo de reação e razão molar KMnO4/Na2CO3. Os resultados indicaram a necessidade de um excesso de 30 % de KMnO4 para se ter a completa oxidação do Ce (III) a Ce (IV). Neste caso o Ce(OH)4 precipita juntamente com o MnO2. A purificação do cério foi realizada pela dissolução da mistura de dióxido de manganês e hidróxido de cério com solução de HCl e precipitação seletiva do cério mediante adição de solução de ácido oxálico ou de hidróxido de amônia. Ambos, ácido oxálico e hidróxido de amônia, mostraram-se eficientes na purificação do cério a partir da mistura de Ce/Mn. Após a purificação, os produtos obtidos apresentaram uma pureza entre 99 e 99,5 % de CeO2 com uma recuperação de cério superior a 98 %. A separação do térbio dos outros ETR pesados foi realizada usando a técnica de extração por solventes. Foram realizados experimentos descontínuos e contínuos. Nos experimentos descontínuos, investigou-se as seguintes variáveis de processo: tipo e concentração do agente extratante, acidez da fase aquosa, relação volumétrica entre as fases, tempo de contato e concentração do agente reextratante (solução de ácido clorídrico). Dez extratantes foram investigados: três ácidos organofosforados (DEHPA, IONQUEST801 e CYANEX272); uma mistura de DEHPA / TOPO (ester neutro), três extratantes quelantes (LIX63, LIX984N e LIX612N) e três extratantes básicos - aminas (ALAMINE336, ALIQUAT336 e PRIMENEJMT). Os extratantes organofosforados e extratantes quelantes foram investigados em meio clorídrico e sulfúrico, o desempenho das aminas foi avaliado em meio sulfúrico e a mistura de DEHPA / TOPO em meio clorídrico. Os melhores fatores de separação para os elementos adjacentes foram obtidos com DEHPA e IONQUEST801. Para DEHPA 1,0 mol L-1 em acidez inicial de 0,3 mol L-1 os fatores de separação foram: 2,5 Tb/Dy, 2,1 Dy/Ho, 1,9 Ho/Er, 2,0 Ho/Y e 1,1 Y/Er; para IONQUEST801 1,0 mol L-1 em 0,3 mol L-1 de H+ obteve-se 2,7 Tb/Dy, 2,4 Dy/Ho, 2,1 Ho/Er, 2,1 Ho/Y e 1,5 Y/Er. Os experimentos contínuos foram realizados em um circuito de misturadores decantadores composto das etapas de extração, lavagem, reextração e regeneração do solvente em sistema contracorrente utilizando IONQUEST801 como extratante. Dez experimentos contínuos foram conduzidos em 370 horas de operação, onde os ajustes pertinentes foram sendo realizados, até que a pureza e o rendimento desejados fossem alcançados. Após otimização das condições de processo, o circuito de extração por solventes foi constituído de 10 estágios na etapa de extração, 15 estágios na etapa de lavagem, 10 estágios na etapa de reextração e 2 estágios de regeneração do orgânico. No processo de separação do Tb apresentado, tanto o rendimento de separação como a pureza do produto obtido foram de aproximadamente 90 %. / This work presents a study of the separation of rare earth elements (REE) cerium (Ce) and terbium (Tb) through hydrometallurgic techniques. For the accomplishment of the study, the INB Indústrias Nucleares do Brasil S.A., supplied two samples: a sulphuric liquor from the monazite processing containing mainly the light REE (La, Ce, Pr and Nd) and a heavy REE carbonate containing Tb, Dy, Ho, Er and Y also obtained from the processing of the monazite liquor. The study of the separation of Ce was carried out in a hydrochloric medium. In order to prepare the hydrochloric liquor, the REE present in the sulfuric liquor were precipitated as sodium and RE double sulphate which was converted into RE hydroxide which was then dissolved in HCl. The study of the accomplishment of high purity cerium was divided into two steps: selective precipitation of cerium and the purification of the precipitated obtained. The separation of Ce through the technique investigated comprises two phenomena: oxidation of the Ce (III) into Ce (IV) and the precipitation of the Ce (IV) as hydroxide. The oxidant agents investigated were: H2SO5, H2O2 and KMnO4. Amongst these oxidants, KMnO4 presented the best results. After choosing the oxidant agent, the following process variables were investigated: final pH, KMnO4 excess, reaction time and the molar ratios of KMnO4 / Na2CO3. KMnO4 was used in a mixture with Na2CO3 in order to keep the stability of the solution. The results indicated that 30 % of KMnO4 excess was necessary to full oxidation of Ce (III) into Ce (IV). In such case Ce(OH)4 was precipitated together with MnO2. The cerium purification was carried out by dissolution of mixture of ceric hydroxide and manganese dioxide with HCl and it was then selectively precipitated through the addition of oxalic acid or an ammonium hydroxide solution. Both oxalic acid and ammonium hydroxide proved efficient in the precipitation of the cerium present in the mixture of Ce/Mn. After purification the final products assayed between 99 and 99.5 % of CeO2. The cerium recovery yield was greater than 98 %. The separation of terbium from other heavy REE was carried out through the solvent extraction technique. Non-continuous and continuous experiments were done. In the noncontinuous experiment, the following process variables were investigated: type and concentration of the extractants, acidity of the aqueous phase, aqueous / organic volumetric ratio, contact time and the stripping agent concentration (chloridric acid solution). Ten extractants were investigated: three organophosphorus acids (DEHPA, IONQUEST801 and CYANEX272), a mixture of DEHPA/TOPO (neutral ester), three chelating extractants (LIX63, LIX984N and LIX612N) and three basic extractants - amines (ALAMINE336, ALIQUAT336 and PRIMENEJM-T). The organophosphorus extractants and chelating extractants were investigated in hydrochloric and sulphuric media, the performance of the amines was assessed in a sulphuric medium and the mixture of DEHPA/TOPO in hydrochloric medium. The best separation factors for the adjacent elements were obtained with DEHPA and IONQUEST801. For 1 mol L-1 DEHPA in an initial acidity of 0.3 mol L-1, the separation factor was 2.5 Tb/Dy, 2.1 Dy/Ho, 1.9 Ho/Er, 2.0 Ho/Y and 1.1 Y/Er; for 1 mol L-1 IONQUEST801 in 0.3 mol L-1 of H+ it was 2.7 Tb/Dy, 2.4 Dy/Ho, 2.1 Ho/Er, 2.1 Ho/Y e 1.5 Y/Er. The continuous experiment was carried out in a mixer-settler circuit comprising extraction, scrubbing, stripping and solvent regeneration steps in a counter-current system using IONQUEST801 as extractant. Ten continuous experiments were conducted in 370 hours of operation having their variables continuously adjusted in consecutive runs until the desired yields and grades were achieved. The optimum operational circuit was composed of 10 stages in the extraction step, 15 stages in the scrubbing step, 10 stages in the striping step and 2 organic regeneration stages. A terbium product attaining 90 % purity with a yield of 90 % was obtained.Te

Detectores de sulfato de cálcio ativado com cério IV e európio III utilizando o politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®) free-flow como aglutinante (CaSO4:Ce,Eu + Teflon®) foram produzidos pelo método da estampagem, desenvolvido em colaboração com a empresa Tecnoflon, a partir de cristais crescidos de acordo com uma nova variação da rota da evaporação lenta, também apresentada nesse trabalho, com as concentrações de 0,16 mol% de Eu3+ e de 0,15 mol% de Ce4+ na solução ácida precursora. O modelo de dosímetro pessoal desenvolvido consiste em cinco detectores aderidos a um cartão de 30 x 48 mm de cloreto de polivinila (PVC) 95% opaco à luz na faixa do espectro eletromagnético que vai do infravermelho ao ultravioleta, idêntico aos cartões de identificação utilizados no IPEN, por uma tira de 10 x 35 mm de filme adesivo do mesmo material e foi submetido aos testes de aceitação descritos no regulamento técnico IRD-RT Nº 002.01/95, Desempenho de Sistemas de Monitoração Individual Critérios e Condições, sendo aprovado em todos os testes. Para a dosimetria clínica, os próprios detectores foram considerados dosímetros termoluminescentes e submetidos aos testes de aceitação descritos no código de práticas da Agência Internacional de Energia Atômica Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adotado como protocolo de dosimetria pela maioria dos hospitais, sendo igualmente aprovados nesses testes. Os dosímetros desenvolvidos podem ser utilizados para a monitoração individual externa e para dosimetria clínica, apresentando a diferenciação do tipo e da energia da radiação com que foram irradiados e a redução de custos como as principais vantagens em relação aos dosímetros termoluminescentes atualmente utilizados nessas aplicações. / Calcium sulphate activated with cerium IV and europium III using the free-flow polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon®) as bonder were produced by the stamping method, developed by the collaboration of Tecnoflon industries, from crystals growth according to a new variation of the slow evaporation method, also described in this study, with Eu3+ and Ce4+ concentrations of respectively 0.15 mol% and 0.16 mol% in the precursory acid solution. The developed personal dosimeter consist of five detectors adhered to a 30 x 48 mm polyvinyl chloride (PVC) card 95% mat to light in the infrared to ultraviolet wavelengths, identical to the access cards used by IPEN staff, by a 10 x 35 mm adhesive strip of the same material and it passed the acceptance tests required by Brazilian national regulatory committee for appliance in individual monitoring of external exposure services. The own detector is considered a dosimeter as far as clinical dosimetry is concerned and it passed the acceptance tests suggested by the International Atomic Energy Agency in the Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adopted as the dosimetry protocol by most hospitals. Hence, the developed dosimeters can be applied in the individual monitoring for external exposure and in the clinical dosimetry, having the radiation type and energy differentiation and the cost reduction as the key advantages over the currently used thermoluminescent dosimeters in such applications.

Nesse trabalho foram estudados os compostos intermetalicos do tipo RAg (R = Nd, Gd e Ho) por calculos teoricos desenvolvidos dentro do formalismo da Teoria do Funcional Densidade (DFT). O metodo APW+lo (Augmented Planes Waves + lo- cal orbitals) foi aplicado para resolver a equacao de Kohn-Sham e a Aproximacao do Gradiente Generalizado (GGA) usada para tratar de forma aproximada o potencial de troca-correlacao. O codigo computacional utilizado foi o WIEN2k. As atividades foram focalizadas em duas frentes. Numa delas, determinou-se a fase magnetica do estado fundamental dos compos- tos HoAg e NdAg. Para isso, simulou-se as 4 estruturas magneticas possiveis (para as celulas cristalinas cubicas) desses dois sistemas (uma ferromagnetica (0,0,0) e as antifer-romagneticas: (0,0,¼), (¼,¼,0) e (¼,¼,¼)) e com a confeccao de gra¯cos de energia das celulas cristalinas dessas estruturas magneticas pela variacao dos volumes de tais celulas, chegou-se na estrutura magnetica (¼,¼,0) como a mais provavel para o estado fundamental magnetico de ambos os compostos. Tambem observou-se que o sistema de NdAg apre- senta uma pequena diferenca entre as energias das estruturas antiferromagnetica (¼,¼,0) e ferromagnetica. Creditou-se a esse efeito a explicacao de encontrar-se na literatura re- sultados experimentais diferentes para a estrutura magnetica do composto de NdAg puro e dopado com o atomo de 140Ce (entrando no sitio do Nd). Acredita-se que a dopagem do NdAg com o atomo de 140Ce (em uma porcao reduzida), gera alteracao no sinal da integral de troca (acoplamento RKKY), mudando-o de positivo para negativo, e isso implica na modficacao da fase magnetica do estado fundamental, passando da estrutura (¼,¼,0) µa 0,0,0). Assim, com a informacao anterior da estrutura magnetica do composto de NdAg quando dopado com o atomo de 140Ce, entrou-se na segunda etapa do estudo. Nela, fez-se os calculos das estruturas eletronicas usando a aproximacao de supercelulas nos compostos de GdAg e NdAg dopados com o atomo de Ce, garantindo que esse substituisse um atomo de terra rara nas supercelulas cristalinas montadas para determinar no Ce o campo hiperfino magnetico e suas componentes geradoras. Os compostos de GdAg e NdAg (dopados com Ce), respectivamente, tiveram suas celulas cristalinas montadas ferromagnetica e antiferromagneticamente. Utilizou-se a polarizacao orbital (DFT+U) nos eletrons da camada 4f das terras raras (excluindo-se o atomo de Gd que nao apresenta momento angular). Dessa forma, em ambos os sistemas foi possivel fazer varias simulacoes, nas quais a camada 4f do atomo de Ce foi populada de maneiras diferentes, afim de se obter varios valores de momento angular e com isso diversos resultados de campo hiperfino orbital foram conseguidos; assim, automaticamente o campo magnetico hiperfino tambem assumiu diferentes valores. Escolheu-se os sub-estados da camada 4f do Ce para serem simulados por meio da regra de Hund. Como esperado o campo hiperfino magnetico orbital gerado na camada 4f e a principal componente do campo hiper¯no total no atomo de Ce e ele apresenta sinal contrario µa componente de contato. Apesar dos resultados teoricos do campo hiperfino magnetico terem consideravel discrepancia dos resultados experimentais, pode-se verificar que o unico eletron da camada 4f do atomo de Ce (nos dois compostos) possivelmente esta em um dos seguintes sub-estados da camada 4f: ml = ¡2, ml = ¡1 ou ainda uma combinacao dos dois. / In this work the magnetic hyper¯ne ¯eld acting on Ce atoms substituting the rare-earths in RAg compounds (R = Gd e Nd) was studied by means of ¯rst-principles electronic structure calculations. The employed method was the Augmented Plane Waves plus local orbitals (APW+lo), embodied in the WIEN2k program, within the framework of the Density Functional Theory (DFT) and with the Generalized Gradient Approximation (GGA) for the exchange and correlation potential. The super-cell approach was utilized in order to simulate for the Ce atoms acting as impurities in the RAg matrix. In order to improve for correlation e®ects within the 4f shells, a Hubbard term was added to the DFT hamiltonian, within a procedure called GGA+U. It was found that the magnetic hyper¯ne ¯eld (MHF) generated by the Ce 4f electron is the main component of the total MHF and that the Ce 4f ground state level is probably a combination of the ml = ¡2 and ml = ¡1 sub-levels. In addition, the ground-state magnetic structure was determined for HoAg and NdAg by observing the behavior of the total energy as a function of the lattice volume v for several possible magnetic ordering in these compounds, namelly, ferromagnetic, and the (0,0,¼), (¼,¼,0) and (¼,¼,¼) types of anti-ferromagnetic ordering of rare-earth atoms. It was found that the ground-state magnetic structure is anti-ferromagnetic of type (¼,¼,0) for both, the HoAg and NdAg compounds. The energy di®erence of the ferromag-netic and antiferromagnetic ordering is very small in the case of the NdAg compound.

Os ímãs permanentes de terras-raras desempenham um papel vital na indústria de dispositivos eletromagnéticos. As principais aplicações destes materiais na indústria são na produção de motores para veículos elétricos e híbridos e geradores para turbinas eólicas. Com a restrição chinesa a exportação de terras-raras em 2010, os elevados preços e a necessidade de substituição dos terras-raras pesados (Dy e Tb) nos ímãs permanentes, há um interesse mundial por alternativas. No processamento de ímãs permanentes de terras-raras, a moagem é uma etapa determinante, controlando e homogeneizando a microestrutura final do ímã, aumentando as propriedades magnéticas. O presente trabalho avalia a influência de diferentes tempos de moagem na microestrutura e nas propriedades magnéticas de ímãs permanentes sinterizados. Os ímãs foram preparados via metalurgia do pó, a partir de pós obtidos pelo processo de decrepitação por hidrogênio (HD) feito na liga Strip-Casting de composição (Nd,Pr)13,49Fe77,72B6Co1,1Al1,2Nb0,28Cu0,2. A moagem dos pós foi realizada em meio de ciclohexano em Moinho Planetário de Alta Energia, durante um período entre 30 e 75 minutos, com intervalos regulares de 15 minutos, a uma velocidade fixa de 200 rpm. Os ímãs produzidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV), Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), Difração de Raios-X (DRX), as propriedades magnéticas foram obtidas por meio de Permeâmetro e a textura cristalográfica dos ímãs foi calculada a partir dos difratogramas obtidos. O ímã produzido com 45 minutos de moagem (45-B) apresentou remanência Br = 1,38 T, coercividade intrínseca iHc = 880 KA.m-1, produto de energia máximo BHmáx = 330 KJ.m-1, fator de quadratura SF= 0,95 e grau de alinhamento < cos&theta; > = 0,96. / Rare-earth permanent magnets plays a vital role on the electromagnetic devices industry. The major applications of this material industrially are in the production of motors for electric and hybrid vehicles and magnetic generators for wind turbines. With the Chinese restriction of rare-earth exportations in 2010, the high prices and the need to substitute the heavy rare-earths (Dy,Tb) in the permanent magnets, there is a global interest in alternatives. In the processing of rare earth permanent magnets, the milling process is a determinant step, controlling and homogenizing the microstructure of the magnet, increasing its properties. The present work evaluates the influence of different high energy planetary ball milling times on the microstructure and the magnetic properties of sintered permanent magnets. The magnets were prepared via conventional powder metallurgy route, using powders obtained by the hydrogen decrepitation process (HD) made in the (Nd, Pr)13.49Fe77.72B6Co1,1Al1,2Nb0,28Cu0,2. Strip-Casting alloy. The milling process was carried under ciclohexane medium, using a High Energy Planetary Mill for a period between 30 and 75 minutes, with regular intervals of 15 minutes at a speed of 200 rpm. The magnets were characterized by Scanning Electron Microscopy (SEM), Dispersive Energy Spectroscopy (EDS), X-ray Diffraction (XRD), and magnetic properties were obtained by Permeameter. The magnet produced with 45 minutes of milling (45-B) presented Br = 1.38 T, intrinsic coercivity iHc = 880 KA.m-1, maximum energy product BHMÁX = 330 KJ.m-1 , squareness factor SF = 0,95 and alignment degree < cos&theta; > = 0,96.

Corpos-de-prova de nitreto de silício reforçado com um concentrado de terras raras (obtido a partir da calcinação de um carbonato de terras raras, com alta concentração de ítrio) e nitreto de alumínio foram prensados isostaticamente a frio e sinterizados sem pressão assistida em atmosfera de nitrogênio. A relação entre matriz de nitreto de silício e aditivos foi variada de maneira a serem obtidas quatro composições diferentes. Os corpos-de-prova foram ensaiados quanto a sua fluência por compressão em atmosfera normal. As taxas de fluência secundária foram correlacionadas com a composição dos corpos de prova. A análise da composição criatalográfica e química, e a análise de microestrutura das peças sinterizadas foram realizadas por meio de difratometria de raios X, microscopia eletrônica de transmissão e microscopia eletrônica de varredura. Uma mudança de fases ocorre após tratamento térmico das amostras. Esta mudança está associada à alteração em composição das fases intergranulares, provocada pela difusão dos elementos que compõem as terras raras, com a subsequente cristalização das fases vítreas remanescentes. A amostra com menor teor de Si3N4 apresentou a fase intergranular cristalina Y2Si2O7 na sinterização, demonstrando a potencialidade do CTR na formação desta fase, quando utilizado em quantidade suficiente. As demais composições não apresentaram fases intergranulares cristalinas na sinterização, pelo menos ao nível de resolução dos difratômetros de raios X empregados. Já após o tratamento térmico, simulando as condições a que estariam sujeitas as amostras durante a fluência, a composição com menor concentração de Si3N4 apresentou a fase intergranular refratária Yb2Si2O7, originária do concentrado de terras raras, promovendo para esta mistura o maior valor de resistência à fluência, dentre as composições analisadas. As imagens por microscopia eletrônica de transmissão, além de mostrarem os grãos prismáticos hexagonais do nitreto de silício, confirmam a presença destas fases intercristalinas distribuídas na matriz de forma dispersa, escurecidas em função do alto número atômico dos elementos que as compõem, à base de terras raras. Seria necessária a utilização de microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução, para possibilitar a visualização de fases vítreas intergranulares para essa composição. As análises por EDS nas amostras que apresentaram melhor desempenho a temperaturas elevadas (75% de Si3N4) mostraram, nas diversas regiões analisadas, concentração dos elementos Al, Si, Y e Yb, e concentrações mínimas dos contaminantes Fe e Ca. As amostras com pior desempenho em fluência mostram presença mais acentuada dos referidos contaminantes, reconhecidamente prejudiciais às propriedades mecânicas do Si3N4 em temperaturas elevadas. Os valores do expoente de tensão (n) próximo à unidade nas amostras analisadas indicam que o material se deforma de maneira contínua durante a fluência, com tensões localizadas atuando como forças motrizes para ativação do mecanismo de solução-reprecipitação do Si3N4, controlado pelas taxas das reações de solução-reprecipitação nas interfaces cristal-fase vítrea, ou pela taxa de transporte através da fase intergranular. Os resulatdos experimentais obtidos permitem considerar o concentrado de terras raras em conjunto com AIN como aditivos adequados para preparação de peças sinterizadas de Si3N4 com resistência sensível à fluência compressiva em atmosfera normal. A fase intergranular formada possui propriedades de resistência mecânica, química e à oxidação, potencialmente úteis para aplicações em temperaturas elevadas.

Detectores de sulfato de cálcio ativado com cério IV e európio III utilizando o politetrafluoretileno (PTFE, Teflon®) free-flow como aglutinante (CaSO4:Ce,Eu + Teflon®) foram produzidos pelo método da estampagem, desenvolvido em colaboração com a empresa Tecnoflon, a partir de cristais crescidos de acordo com uma nova variação da rota da evaporação lenta, também apresentada nesse trabalho, com as concentrações de 0,16 mol% de Eu3+ e de 0,15 mol% de Ce4+ na solução ácida precursora. O modelo de dosímetro pessoal desenvolvido consiste em cinco detectores aderidos a um cartão de 30 x 48 mm de cloreto de polivinila (PVC) 95% opaco à luz na faixa do espectro eletromagnético que vai do infravermelho ao ultravioleta, idêntico aos cartões de identificação utilizados no IPEN, por uma tira de 10 x 35 mm de filme adesivo do mesmo material e foi submetido aos testes de aceitação descritos no regulamento técnico IRD-RT Nº 002.01/95, Desempenho de Sistemas de Monitoração Individual Critérios e Condições, sendo aprovado em todos os testes. Para a dosimetria clínica, os próprios detectores foram considerados dosímetros termoluminescentes e submetidos aos testes de aceitação descritos no código de práticas da Agência Internacional de Energia Atômica Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adotado como protocolo de dosimetria pela maioria dos hospitais, sendo igualmente aprovados nesses testes. Os dosímetros desenvolvidos podem ser utilizados para a monitoração individual externa e para dosimetria clínica, apresentando a diferenciação do tipo e da energia da radiação com que foram irradiados e a redução de custos como as principais vantagens em relação aos dosímetros termoluminescentes atualmente utilizados nessas aplicações. / Calcium sulphate activated with cerium IV and europium III using the free-flow polytetrafluoroethylene (PTFE, Teflon®) as bonder were produced by the stamping method, developed by the collaboration of Tecnoflon industries, from crystals growth according to a new variation of the slow evaporation method, also described in this study, with Eu3+ and Ce4+ concentrations of respectively 0.15 mol% and 0.16 mol% in the precursory acid solution. The developed personal dosimeter consist of five detectors adhered to a 30 x 48 mm polyvinyl chloride (PVC) card 95% mat to light in the infrared to ultraviolet wavelengths, identical to the access cards used by IPEN staff, by a 10 x 35 mm adhesive strip of the same material and it passed the acceptance tests required by Brazilian national regulatory committee for appliance in individual monitoring of external exposure services. The own detector is considered a dosimeter as far as clinical dosimetry is concerned and it passed the acceptance tests suggested by the International Atomic Energy Agency in the Technical Report Series Nº 398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, [TRS-398, IAEA, 2000] adopted as the dosimetry protocol by most hospitals. Hence, the developed dosimeters can be applied in the individual monitoring for external exposure and in the clinical dosimetry, having the radiation type and energy differentiation and the cost reduction as the key advantages over the currently used thermoluminescent dosimeters in such applications.

Os compostos obtidos pela reação entre trifluoroacetatos de lantanídeos e a 2-picolina-N-óxido em 2,2-dimetoxipropano têm fórmula geral Ln(TFA)3.2(2-picNO) (Ln = La-Lu, Y, exceto Ce) e apresentam-se com razoável higroscopicidade, cristalinos, inodoros e com cores um pouco menos pronunciadas do que as dos sais hidratados de lantanídeos trivalentes. São solúveis em água, acetonitrila (exceto La), acetona, etanol e metanol, porém insolúveis em nitrobenzeno. Em nitrometano os compostos das terras raras pesadas apresentam considerável solubilidade, enquanto os das leves são praticamente insolúveis. Os intervalos de fusão variam de 224&#176; a 122&#176;C. Os compostos foram caracterizados por análises elementares, medidas de condutância eletrolítica, diagramas de raios-X, espectros na região do infravermelho, espectros eletrônicos de absorção e de emissão. As medidas de condutância eletrolítica em solução de acetonitrila mostram que os compostos se comportam como não eletrólitos. Os difratogramas de raios-X permitiram a identificação de três séries isomorfas, correspondendo a: a) La-Pr; b) Nd-Sm; c) Eu-Lu, Y. Os espectros na região do infravermelho mostram deslocamentos da banda relativa ao estiramento v N-O, em relação à 2-picNO livre, para regiões de menor frequência. Tal deslocamento sugere a coordenação do ligante ao íon central por meio do oxigênio do grupo aminóxido. As bandas vasCOO do TFA apresentam-se desdobradas para todos os compostos, exceto para La e Pr. O aparecimento destes dubletes sugere dois tipos de coordenação aos lantanídeos. O espectro de absorção na região do visível do composto Nd(TFA)3.2(2-picNO) obtido no estado sólido à temperatura ambiente e do nitrogênio líquido e em solução (P = 28,6 cm-2mol.-1.L) de acetonitrila apresentam diferenças de um para o outro, indicando a ocorrência de interação como solvente. Os parâmetros espectroscópicos &#946;-, &#948; e b1/2 foram calculados, indicando que a ligação íon lantanídeo-ligante possui muito pouco caráter covalente e que a interação Ln-L é essencialmente eletrostática. O composto de Eu(TFA)3.2(2-picNO) apresenta fluorescência intensa e seu espetro de emissão sugere a simetria C2v ao redor do íon Eu3+. Baseados no grupo pontual, nos modos de coordenação e estruturas conhecidas, sugerimos a geometria de antiprisma quadrado para a espécie complexa na qual os oxigênios do grupo TFA e 2-picNO se agrupam ao redor do íon central, de maneira a formar um dímero. / The compounds obtained by reaction between hydrated lanthanide trifluoroacetates and 2-picoline-N-oxide in 2,2-dimethoxypropane present the qeneral formula Ln (TFA)3.2(2-picNO) (Ln 2 La-Lu, Y, except Ce). They are hygroscopic, crystalline, with the trivalent hydrated lanthanides, soluble in water, acetonitrile (except La, acetone, ethanol and methanol) and insoluble in nitrobenzene. The lighter lanthanides adducts are considerably soluble and the heavier practically insoluble in nitromethane. The melting ranges vary between 122 and 224°C. The compounds were characterized by elemental analysis, electrolytic conductance measurements, X-ray powder patterns, infrared emission and absorption spectra. Conductance measurements in acetonitrile indicate a behavior of non-electrolytes. According to X-ray patterns, three isomorphous series were detected: a) La-Pr; b) Nd-Sm and c) Eu-Lu,Y. Infrared data show shift of v NO to lower frequencies, in relation to the free 2-picNO, indicating the bonding is through the oxygen. The vasCOO bands are splitted in all the compounds (except La and Pr) and suggest two types of anion coordination. Absorption spectra of the neodyimium compound were determined in solid state at roam and 77 K temperatures, and also in acetonitrile solution. The shapes of the hypersensitive bands are different, showing solvent interaction. Spectroscopic parameters (&#946;-, b1/2 and &#948;) calculated from solid state spectrum indicate a essentially electrostatic interaction between Ln-L. Fluorescence spectrum of the Eu compound was interpreted in terms of C2v symmetry around the central ion. The geometry of a square antyprism was proposed, based on four TFA groups acting as bridges between two Ln ions, one as bidentate, and the coordination sphere is completed by the 2-picNO.

Os materiais CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W e Mo) foram preparados pelo método da coprecipitação acoplado ao método ultrassônico a fim de estudar suas aplicações em materiais fotônicos aplicados em LEDs. Após a reação de precipitação, o material foi filtrado sob pressão reduzida, lavado com água destilada, seco e armazenado em dessecador a vácuo. Esses materiais sem tratamento térmico se mostraram como pós brancos, de aspecto uniforme, cristalinos, não higroscópicos e insolúveis em solventes polares e apolares. Após a síntese, os materiais foram submetidos a tratamento térmico em forno resistivo (1000 &#176;C / 3 h) e sob radiação micro-ondas (5 min; ~1100 &#176;C e 22 min; ~1200 &#176;C). Este método oferece muitas vantagens se comparado aos métodos convencionais, tais como: método simples de operação, baixo custo, tempo curto de síntese e procedimento ambientalmente correto. Os materiais tratados sob altas temperaturas foram comparados com aqueles materiais sem tratamento térmico. Os materiais foram caracterizados pelas seguintes técnicas: espectroscopia de absorção no infravermelho (IV), análise termogravimetria (TG), difratometria de raios X - método do pó (DRX), microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDS). Os picos dentro do difratograma de raios X foram indexados na estrutura tetragonal scheelita I41/a. As propriedades fotoluminescentes dos compostos Ca(MO4) (M: W e Mo) dopados com Dy3+ e codopados com Eu3+ foram investigadas com base nas transições intraconfiguracionais 4f dos íons TR3+. Os espectros de excitação apresentaram bandas largas na região do UV, atribuídas às bandas de transferência de carga LMCT O&#8594;W; O&#8594;Mo e O&#8594;Eu3+. Os espectros de excitação dos fósforos dopados com Tb3+ apresentaram as bandas de absorção largas atribuídas à transferência de carga LMCT O&#8594;W6+ (5d) e O&#8594;Mo6+ (4d) sobrepostas às transições 4f8&#8594;4f75d1 do íon Tb3+ e também picos finos oriundos das transições 4f referentes aos íons Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) e Dy3+ (4f9). O material CaWO4:Eu3+ submetido a tratamento térmico em forno resistivo (1000 &#176;C / 3 h) apresentou o fenômeno da luminescência persistente de cor vermelha. O material triplamente dopado CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ apresentou cores ajustáveis, indo do branco quente ao branco frio, com grande potencial para aplicação em materiais fotônicos para iluminação no estado sólido. Também, os materiais CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ e Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W e Mo) foram montados a base de um polímero óptico de silicone e utilizando um LED de GaN de alta potência, gerando luz branca fria e quente de altas intensidades. As coordenadas CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) sugerem emissões multicolores dos sistemas dopados com diferentes íons TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. Esses materiais se mostraram promissores em aplicação de materiais de iluminação do estado sólido, com a vantagem de serem preparados de forma rápida, em poucas etapas, com alto rendimento e serem ambientalmente amigáveis. / The materials CaWO4:TR3+, CaMoO4:TR3+, Ca(MO4):TR3+ (TR: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+ e Dy3+) (M: W and Mo) were prepared by the coprecipitation and ultrasonic method in order to study their applications in photonic materials applied in LEDs. After the precipitation reaction, the material was filtered under reduced pressure, washed with distilled water, dried and stored in vacuum desiccator. These as prepared materials were shown to be white powders, uniform in appearance, crystalline, non-hygroscopic and insoluble in polar and apolar solvents. After the synthesis the materials were submitted to thermal treatment in resistive furnace (1000 &#176;C / 3 h) and also under microwave radiation (5 min; 1100 &#176;C e 22 min; 1200 &#176;C). This method offers many advantages compared to conventional methods, such as: simple operation method, low cost, brief synthesis time and environmentally correct procedure. The materials treated under high temperatures were compared with those materials without heat treatment. In the characterization of these phosphors, the following techniques were used: infrared (IR) absorption spectroscopy, thermogravimetric (TG) analysis, X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM) and energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The X-ray diffraction peaks were indexed in the scheelite tetragonal structure. The photoluminescent properties of the compounds Ca(MO4) (M: W and Mo) Dy3+ doped and Eu3+ codoped were investigated based on the intraconfiguration transitions 4f of the TR3+ ions. Excitation spectra showed broad bands in the UV region attributed to the LMCT O &#8594; W charge transfer bands; O &#8594; Mo and O Eu3+. The excitation spectra of the phosphors doped with Tb3+ showed the wide absorption bands attributed to the charge transfer LMCT O2- (2p)W6+ (5d) and O2-(2p)Mo6+ (4d) overlapping the transitions 4f8&#8594;4f75d1 of Tb3+ ion and also fine peaks originating from the 4f transitions referring to ions Pr3+ (4f2), Sm3+ (4f5), Eu3+ (4f6), Tb3+ (4f8) and Dy3+ (4f9). The CaWO4:Eu3+ material submitted to thermal treatment in a resistive oven (1000 &#176;C / 3 h) exhibited the phenomenon of persistent red color luminescence. The triply-doped CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ showed color matching, ranging from warm white to cool white, promising to be an excellent material to be applied in photonic materials for solid state lighting. Also, the materials CaWO4:Eu3+,Tb3+,Dy3+ and Ca(MO4):Dy3+,Eu3+ (M: W and Mo) were assembled on the basis of a silicone optical polymer and using a high power GaN LED, generating warm white and cold white light of high intensities. The CIE (Commission Internationale l\'Eclairage) coordinates suggest multicolored emissions of multicolor systems doped with various TR3+ ions: TR3+: Pr3+, Sm3+, Eu3+, Tb3+, Dy3+. These materials have proven to be promising in the application of solid state lighting materials, with the advantage of being quickly prepared, in a few steps, high performance and environmentally friendly.

O processo de conversão ascendente de energia (infravermelho ao visível) é amplamente estudado em materiais dopados com íons terras raras trivalentes (TR3+) devido as várias possibilidades de aplicações tecnológicas. Tal processo consiste na emissão de fótons de maior energia (usualmente no visível) mediante excitação com fótons de menor energia (infravermelho) via mecanismo de absorção de dois fótons e/ou transferência de energia entre os íons TR3+. Entre os materiais estudados destacam-se vidros e vitrocerâmicas dopados com Er3+ com emissões nas regiões do verde e do vermelho, que podem ser eficientemente excitadas por lasers de diodo na região do infravermelho próximo (980 nm). Uma das aplicações possíveis para este processo é a de um sensor óptico de temperatura baseado na dependência da razão de intensidades de emissão dos níveis 2H11/2 e 4S3/2 do Er3+ com a temperatura, vantajoso para operação em ambientes hostis como transformadores de alta tensão, em processos industriais, etc. Como a eficiência das emissões depende também da matriz hospedeira, os vidros fluorofosfatos com composição 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3:zErF3 com x = 20 e z = 1,0 a 5,0 mol% foram escolhidos por apresentarem alta estabilidade química e mecânica, e energia de fônon relativamente baixa. Assim, amostras vítreas dopadas com várias concentrações de Er3+ foram previamente caracterizadas e selecionadas para desenvolver o protótipo que emprega a variação de intensidade relativa das emissões 2H11/2 &#8594; 4I15/2 e 4S3/2 &#8594; 4I15/2 do vidro fluorofosfato dopado com Er3+ na medição de temperaturas. Este protótipo apresenta as características de baixo custo, alta sensibilidade e rápida resposta. / The infrared-to-visible upconversion process is widely studied in materials doped with trivalent rare earth ions (RE3+) due to the various possibilities of technological applications. The process is based on the emission of photons with higher energy (in the visible) than the excitation photons (in the infrared) via the mechanisms of two-photon absorption and/or energy transfer between RE3+ ions. Among the studied materials emphasis is given to glasses and glass ceramics doped with Er3+, exhibiting intense emissions in the green and red, which can be efficiently excited by diode lasers in the near infrared region (980 nm). One application of this process is an optical temperature sensor based on the dependence of the ratio of the emission intensities of levels 2H11/2 and 4S3/2 of Er3+ on the temperature of the sample. Such sensor would be advantageous for operation in hostile environments, such as high voltage transformers, industrial processes, etc. Because the efficiency of upconversion also depends on the host matrix composition, flurophosphate glasses are interesting candidates due to their high chemical stability, good mechanical properties and relatively low phonon energy. Glasses with composition 25BaF225SrF2(30-x)Al(PO3)3xAlF3(20-z)YF3:zErF3 with x = 20 and z varying from 1.0 to 5.0 mol% were characterized and selected to develop the prototype employing the fluorescence of fluorophosphate glass doped with Er3+ for measuring temperatures with the following characteristics: low cost, high accuracy and fast response.

Os ímãs permanentes de terras-raras tem um papel relevante na indústria de dispositivos eletromagnéticos, principalmente no que se refere à produção de motores para veículos híbridos e elétricos e geradores para turbinas eólicas. Com a recente restrição chinesa a exportação de terras-raras, os altos preços e a necessidade de substituição do Dy nesses ímãs, há um interesse mundial por alternativas a essas questões. A adição de elementos de liga em ímãs permanentes de terras raras tem como objetivo a melhora das propriedades magnéticas. O presente trabalho avalia a influência do Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb e Mo na microestrutura e nas propriedades magnéticas de ímãs sinterizados. Os ímãs foram preparados via metalurgia do pó, a partir de pós obtidos pelo processo de decrepitação por hidrogênio (HD). Na produção do ímã Pr16Fe66,9Co10,7B5,7Cu0,7, sem adição de elementos de liga, foi utilizada a mistura das ligas Pr20Fe73B5Cu2 (33% em peso) e Pr14Fe64Co16B6 (67% em peso). Para avaliar a influência das adições foi utilizada a liga Pr14Fe64Co16B6M0,1, onde M = Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb e Mo (67% em peso). As ligas utilizadas e os ímãs produzidos foram caracterizados por Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Difração de Raios-X (DRX), e as propriedades magnéticas foram obtidas por meio de Permeâmetro. O ímã com adição de Cr (iHc = 836 KA.m-1) apresentou coercividade intrínseca 11,8% superior ao ímã sem adição de elemento de liga (iHc = 748 KA.m-1). A maior remanência foi observada para o ímã com adição de Nb (Br = 1,04 T). Os ímãs com as adições de Ti, V e Zr apresentaram os maiores valores de produto de energia (BHmáx = 145, 145 e 144 KJ.m-3, respectivamente). Já o ímã com adição de Mo apresentou o maior fator de quadratura (FQ = 0,73) entre todas as amostras, 28% superior ao ímã sem adição de elementos de liga. / Rare earth permanent magnets perform an important role in the electromagnetic devices industry, particularly in the production of hybrid and electric vehicle engines and generators for wind turbines. With the recent Chinese restriction on the export of rare-earth elements, the increasing prices and the need to replace the Dy in the permanent magnets, there is a worldwide interest in alternatives to these issues. The addition of alloying elements on rare-earth permanent magnets is one of the methods used to improve the magnetic properties. This present work evaluates the influence of Ti, V, Cr, Ni, Zr, Nb and Mo as alloying elements on the microstructure and magnetic properties of sintered Pr-Fe-Co-B based permanent magnets. The permanent magnets were produced by the conventional powder metallurgy route using powder obtained by hydrogen-decrepitation (HD) method. In order to produce the magnet Pr16Fe66,9Co10,7B5,7Cu0,7 without alloying elements the mixture of alloys method was employed, mixing two compositions: Pr20Fe73B5Cu2 (33% w.t) and Pr14Fe64Co16B6 (67% w.t). With the purpose of evaluating the influence of the alloying elements, the Pr14Fe64Co16B6M0,1 (where M= Ti, V, Cr, Ni Zr, Nb or Mo) (67% w.t) alloy was employed. The characterization of the alloys and the magnets was carried out using scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and the magnetic properties were measured using a permeameter. The magnet with Cr addition (iHc = 836 KA.m-1) presented intrinsic coercivity 11,8% higher in comparsion with the magnet without any addition (iHc = 748 KA.m-1). The highest remanence was observed for the magnet with Nb addition (Br = 1.04 T). The magnets with additions of Ti, V and Zr produced the highest energy products (BHmáx = 145, 145 and 144 KJ.m3 respectively). The magnet with Mo addition showed the highest squareness factor (SF = 0.73) among of all samples, 28% higher than the magnet without addition.