A perda de energia de íons na matéria é um tópico importante não apenas devido à sua direta aplicação nas técnicas de análises de materiais mas também na compreensão da interação íon-átomo. O conhecimento preciso do poder de freamento de íons pesados a baixas energias é cada vez mais necessário em ciências dos materiais assim como na física nuclear básica, como por exemplo, no Método da Atenuação do Deslocamento Doppler (DSAM, na sigla em inglês). Nessa técnica, o conhecimento do poder de freamento é utilizado para determinar uma referência temporal para o decaimento nuclear enquanto em recuo em um substrato, tipicamente Au ou Pb. No entanto, o freamento de íons pesados em sólidos é ainda pouco compreendido principalmente com respeito a região de baixas energias devido às dificuldades adicionais que surgem da complicada dependência entre o estado de carga do projétil e sua velocidade instantânea no freador. Como modelos teóricos não são capazes de fornecer fornecer previsões quantitativas confiáveis, os principais modelos utilizados atualmente são de natureza semiempírica. O principal objetivo desse trabalho se concentra na obtenção de novos dados experimentais na região de energia de 100-500 keV/u.m.a., para o freamento de Ti, V, Cr, Co, Ni em Au e Ge e de Ti e Cr em Pb. Os dados experimentais com os íons de Ti, V e Cr foram obtidos utilizando a técnica de espalhamento elástico, na qual o feixe primário é espalhado por átomos de um fino alvo ( 100µg/cm²). O feixe primário espalhado produz átomos do alvo com baixas energia em recuo numa determinada direção. Os experimentais com íons de Co e Ni foram obtidos utilizando um arranjo de ToF-E (Time of Flight - Energy ) que permite a medida do freamento ao longo de uma região contínua de energia. Nesta técnica, para a produção de um feixe com ampla distribuição em energia, o feixe primário monoenergético é espalhado por substrato de Au. Os dados experimentais foram comparados com as previsões da Teoria Binária (TB) e Aproximação de Convolução Unitária (ACU) e dos modelos semiempíricos de Ziegler, Biersack e Littmark (ZBL) e de Northcliffe e Schilling (NS). Apesar dos modelos descreverem razoavelvii mente bem os freamentos de Ti, V e Cr em Au, os dados experimentais para o freamento de Ni em Au, por exemplo, chegam a ser 2 vezes maiores que as previsões de ZBL. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications on material analysis techniques, but also for the understanding of the interactions. Accurate knowledge of heavy ion stopping power at low energies is necessary in materials science as well as in basic physics, e. g. in the Doppler Shift Attenuation Method (DSAM). In this technique the knowledge of stopping power is used to determine the timescale for the decaying nuclei while slowing down in a heavy substrate, usually Au or Pb. Nevertheless, the stopping power of solids for heavy ions is still poorly known. Regarding to low energies, this is especially true due to additional difficulties arising from a complicated dependence of the projectile charge state and its istantaneous velocity in the medium. Since theoretical models are unable to produce reliable quantitative predictions, most models currently in use are of semiempirical nature. The main aim of this work is to present new experimental data in the energy range 100-500 keV/u for Ti, V, Cr, Co and Ni ions slowing down in Au and Ge, and Ti and Cr ions slowing down in Pb. Experimental data for Ti, V, Cr ions were obtained using the elastic recoil technique, where a primary beam is scattered by heavy ions from a thin target (100µg/cm²). The scattered primary beam produces recoiling atoms of the target at low energies and at a given direction, where it is placed the stoppers. Experimental data for Co and Ni ions were obtained using a ToF-E apparatus (Time of Flight - Energy detection system) which allows measuring stopping over a continuous energy range. To produce a beam of Co, for instance, with broad energy range its monoenergetic beam is scattered away by a Au substract. Our experimental data were compared to TB and UCA theories and ZBL and NS semiempical models. Although there is an overall agreement between experiment and theory for Ti, V and Cr ions, the experimental stopping power for Ni in Au, for instance, is about 2 times greater than the ZBL prediction.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2009

Tese de doutoramento. Engenharia Civil. Universidade do Porto. Faculdade de Engenharia. 2011

A perda de energia de íons na matéria é um tópico importante não apenas devido à sua direta aplicação nas técnicas de análises de materiais mas também na compreensão da interação íon-átomo. O conhecimento preciso do poder de freamento de íons pesados a baixas energias é cada vez mais necessário em ciências dos materiais assim como na física nuclear básica, como por exemplo, no Método da Atenuação do Deslocamento Doppler (DSAM, na sigla em inglês). Nessa técnica, o conhecimento do poder de freamento é utilizado para determinar uma referência temporal para o decaimento nuclear enquanto em recuo em um substrato, tipicamente Au ou Pb. No entanto, o freamento de íons pesados em sólidos é ainda pouco compreendido principalmente com respeito a região de baixas energias devido às dificuldades adicionais que surgem da complicada dependência entre o estado de carga do projétil e sua velocidade instantânea no freador. Como modelos teóricos não são capazes de fornecer fornecer previsões quantitativas confiáveis, os principais modelos utilizados atualmente são de natureza semiempírica. O principal objetivo desse trabalho se concentra na obtenção de novos dados experimentais na região de energia de 100-500 keV/u.m.a., para o freamento de Ti, V, Cr, Co, Ni em Au e Ge e de Ti e Cr em Pb. Os dados experimentais com os íons de Ti, V e Cr foram obtidos utilizando a técnica de espalhamento elástico, na qual o feixe primário é espalhado por átomos de um fino alvo ( 100µg/cm²). O feixe primário espalhado produz átomos do alvo com baixas energia em recuo numa determinada direção. Os experimentais com íons de Co e Ni foram obtidos utilizando um arranjo de ToF-E (Time of Flight - Energy ) que permite a medida do freamento ao longo de uma região contínua de energia. Nesta técnica, para a produção de um feixe com ampla distribuição em energia, o feixe primário monoenergético é espalhado por substrato de Au. Os dados experimentais foram comparados com as previsões da Teoria Binária (TB) e Aproximação de Convolução Unitária (ACU) e dos modelos semiempíricos de Ziegler, Biersack e Littmark (ZBL) e de Northcliffe e Schilling (NS). Apesar dos modelos descreverem razoavelvii mente bem os freamentos de Ti, V e Cr em Au, os dados experimentais para o freamento de Ni em Au, por exemplo, chegam a ser 2 vezes maiores que as previsões de ZBL. / The energy loss of ions in materials is an important issue not only because of its direct applications on material analysis techniques, but also for the understanding of the interactions. Accurate knowledge of heavy ion stopping power at low energies is necessary in materials science as well as in basic physics, e. g. in the Doppler Shift Attenuation Method (DSAM). In this technique the knowledge of stopping power is used to determine the timescale for the decaying nuclei while slowing down in a heavy substrate, usually Au or Pb. Nevertheless, the stopping power of solids for heavy ions is still poorly known. Regarding to low energies, this is especially true due to additional difficulties arising from a complicated dependence of the projectile charge state and its istantaneous velocity in the medium. Since theoretical models are unable to produce reliable quantitative predictions, most models currently in use are of semiempirical nature. The main aim of this work is to present new experimental data in the energy range 100-500 keV/u for Ti, V, Cr, Co and Ni ions slowing down in Au and Ge, and Ti and Cr ions slowing down in Pb. Experimental data for Ti, V, Cr ions were obtained using the elastic recoil technique, where a primary beam is scattered by heavy ions from a thin target (100µg/cm²). The scattered primary beam produces recoiling atoms of the target at low energies and at a given direction, where it is placed the stoppers. Experimental data for Co and Ni ions were obtained using a ToF-E apparatus (Time of Flight - Energy detection system) which allows measuring stopping over a continuous energy range. To produce a beam of Co, for instance, with broad energy range its monoenergetic beam is scattered away by a Au substract. Our experimental data were compared to TB and UCA theories and ZBL and NS semiempical models. Although there is an overall agreement between experiment and theory for Ti, V and Cr ions, the experimental stopping power for Ni in Au, for instance, is about 2 times greater than the ZBL prediction.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto

Desde 2004, o grupo de estudos do Laboratório de Hidráulica Computacional (LHC) estuda as taxas de recargas hidráulicas do Aquifero Guarani, na Bacia do Ribeirão da Onça. Entretanto, não havia se estudado a quantificação do escoamento superficial. Para sanar esta deficiência, este trabalho visou analisar as metodologias de estimativa de vazão com qualidade para a Bacia do Ribeirão da Onça. Para a realização do trabalho, foi adquirido o equipamento Flo-Tote3, capaz de medir velocidade e nível d\'água. A princípio, o equipamento foi verificado e comparado em laboratório, medindo velocidades 3% inferiores que o molinete e estimando vazões de 0,5 a 7,2% de diferença que o vertedor triangular. No Ribeirão da Onça, foi escolhida e construída uma seção de controle de vazão e instalado o Flo-Tote. O equipamento mediu velocidades 5% inferiores que o molinete, com variações de 0,3 a 8,7%. Além disso, um vertedor circular foi instalado em 6 ocasiões, resultando em vazões de 3 a 15% inferiores as vazões estimadas pelo molinete, em virtude do vazamento que ocorreu entre o vertedor e a parede de concreto. A partir de dezembro de 2007, foram iniciadas medições de níveis d\'água com a construção do linígrafo e estimadas as vazões de modo contínuo com o auxílio de equações teóricas. Como a jusante da seção de controle de vazão existe um sistema de bombeamento, as equações para determinar a vazão sofrem interferencias. Entretanto, foi aplicado o método das isotáquias, que utiliza valores de velocidades e níveis d\'água para o cálculo da vazão e que não sofre interferências com o represamento e instalações de vertedores. Apesar de ocorrer problemas de falta de energia e de manutenção, o escoamento superficial foi quantificado com qualidade para futuros estudos da área afim. / Since 2004, the group of studies of the Computational Hydraulic Laboratory (LHC) studied the rates of water recharge in the Guarani Aquifer recharges water in the Ribeirão da Onça basin. However, it had not studied the quantification of runoff. To remedy this deficiency, this study aimed to analyze the methodologies for estimation of flow quality for the Ribeirão da Onça basin. To carry out the work, it was acquired a Flo-Tote3, capable of measuring velocities and water levels. First, this equipment was checked and compared in the laboratory, measuring velocities 3% below, those obtained using flowmeters and 0.5 to 7.2% differences when compared with results using triangular weir. In Ribeirão da Onça, was chosen and built a section of control flow and installed the Flo-Tote. The equipment measured velocities 5% below the current meters, with variations from 0.3 to 8.7%. In addition, a circular weir was installed on 6 occasions, resulting in flow rates from 3 to 15% lower than those estimated by current meters because of the flow that occurred between the bridge and weir. Since December 2007, started the measurements of water levels and the estimated flow on a continuous basis with the aid of theoretical equations. As the downstream section of the control flow is a pumping system, the equations to determine the flow are interfered. However, it was applied the method of the lines of the same velocities, which uses values of velocities and water levels to calculate the flow without interference with the impoundment and installation of weirs. Despite the problems of lack of energy and maintenance, the runoff was quantified with quality for future studies of the area.

Dicelis, G. E., Estudo Integrado da Camada de Basalto em Bebedouro SP, Bacia do Paraná: Relocalização dos sismos induzidos por poços tubulares, 2011. Dissertação de Mestrado Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo, SP. A partir de 2004, a população do distrito de Andes, Bebedouro (SP), passou a sentir pequenos tremores de terra. Uma rede sismográfica instalada em 2005 mostrou que os sismos locais são induzidos por poços tubulares profundos usados para irrigação de lavouras (Assumpção et al., 2007). Neste projeto de pesquisa foi melhorada a localização desses sismos, usando análise da forma de onda e os tempos de chegada das ondas P e S, com o propósito de efetuar uma melhor análise da sismicidade induzida. Para isto foram aproveitados resultados de estudos anteriores como sísmica de refração, dispersão de ondas de superfície, sondagem elétrica vertical, função do receptor e TDEM. Para obter o melhor modelo de velocidades 1D, foram testados diferentes algoritmos de localização e técnicas de relocalização de hipocentros, para aproximadamente 3000 microtremores gravados pela rede sismográfica no período 2005 2010. Os resultados mostraram que as profundidades focais dos sismos relocalizados ficaram em sua maioria dentro da camada de basalto, a menos de 500m de profundidade. Este resultado confirma que os sismos estão relacionados com a perturbação do equilíbrio de tensões (pressões) geológicas, em zonas de fraturas já existentes dentro da camada de basalto. Foi usada uma combinação de correlação cruzada e tempos de chegada para analisar um conjunto de sismos, baseada na similaridade dos seus sismogramas. Foi melhorada a distribuição hipocentral o que permitiu determinar claramente uma solução do plano focal de um cluster, o que indicou a existência de uma falha normal de orientação WNW-ESSE e mergulho para o norte, com extensão NNE-SSW (eixo-T). Este mecanismo pode complementar os dados de esforços na região sudeste. / Dicelis, G. E., Integrated Study of the basalt layer in Bebedouro SP, Paraná Basin: Relocation of earthquakes induced by wells, 2011. Master dissertation - Institute of Astronomy, Geophysics and Atmospheric Sciences of the University of Sao Paulo, Brazil. Since 2004 the population of the district of Andes, Bebedouro SP, began to feel small earthquakes. A seismograph network installed in 2005 showed that earthquakes are caused by local deep wells used for irrigation of crops (Assumpção et al., 2007). In this research project we improved the location of these earthquakes, using analysis of waveform and the arrival times of P and S waves, in order to make a better analysis of the induced seismicity. To better relocate the events we determined a velocit model using results of previous studies such as seismic refraction, surface wave dispersion, vertical electrical sounding, receiver function and TDEM. The best fit 1D model was achieved testing different localization algorithms and techniques for relocation of hypocenters for approximately 3000 microtremors recorded by seismograph network to the period 2005 2010. The results showed that the focal depths of the relocated earthquakes are mostly within the basalt layer, less than 500m depth. This confirms that the earthquakes are related with disturbance of geological stresses (pressures) in pre-existing fracture zones within the basalt layer. We used a combination of cross-correlation and arrival times for analyze a set of earthquakes, based on the similarity of their recorded seismograms. The hypocentral distribution was improved allowing a clear determination of the best fit fault plane solution for one cluster, which indicates the existence of a normal fault with direction WNW-ESE and dip to the north, with NNE-SSW extension (T-axis). This mechanism may complement the stress data in the Southeast Brazil.

Tese de mestrado integrado. Engenharia Civil (Vias de Comunicação). Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 2013

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-08-30T00:03:01Z No. of bitstreams: 1 RAYSSA LIMA COSTA COURA – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2018.pdf: 4185304 bytes, checksum: 1e8284ec7d32626c2482990d60ee620f (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-30T00:03:01Z (GMT). No. of bitstreams: 1 RAYSSA LIMA COSTA COURA – DISSERTAÇÃO (PPGEPM) 2018.pdf: 4185304 bytes, checksum: 1e8284ec7d32626c2482990d60ee620f (MD5) Previous issue date: 2018-02 / Neste trabalho analisou-se o efeito integrado de contatos de grãos, da macroporosidade e da microporosidade sobre as velocidades elásticas de rochas carbonáticas oriundas da Bacia do Araripe, da Bacia Potiguar e da Bacia Sergipe – Alagoas, localizadas no nordeste do Brasil. Tal estudo propõe um método novo, o qual busca avaliar as variáveis que influenciam na dispersão observada na relação entre as velocidades elásticas e a porosidade de rochas carbonáticas. A macro e a micro porosidades foram estimadas a partir de imagens digitais de microtomografia de raios-X, enquanto que as velocidades das ondas elásticas foram medidas em um equipamento sob pressão confinante de 40 MPa em amostras secas. Um índice para qualidade dos contatos entre grãos foi proposto com base na redução do volume de modelos 3D desses contatos com o aumento da suavização aplicada durante a geração dos modelos. Funções multivariadas de regressão não linear foram obtidas para correlacionar as velocidades elásticas e as macro e micro porosidades digitais, além do índice de qualidade de contatos entre grãos. Estas funções permitiram a estimativa da velocidade de onda compressional (VP) e da velocidade de onda cisalhante (VS) com a maior precisão possível, isto é, com um coeficiente de determinação R² = 1. Essas relações têm potencial para serem usadas no mapeamento da qualidade de contatos entre grãos e da microporosidade em reservatórios carbonáticos. A qualidade dos contatos intergrãos é uma variável importante para aplicações geomecânicas, enquanto a microporosidade afeta a permeabilidade da rocha. Essas duas variáveis são muito mais difíceis de estimar do que a macroporosidade e as velocidades das ondas elásticas, que podem ser estimadas a partir de perfis de poços e de dados sísmicos. Modelos preditivos do índice de qualidade dos contatos intergrãos foram definidos para as amostras das Bacias do Araripe, Sergipe-Alagoas e Portiguar. Tais modelos foram aplicados em um poço oriundo da região do pré-sal e os resultados indicam que o modelo definido para a Bacia Potiguar é o mais adequado para ser aplicado nos poços do pré-sal brasileiro. Sugere-se calibrar esse modelo com dados de amostras de rocha do próprio pré-sal, com o intuito de permitir que a inversão conjunta de dados sísmicos e de poços seja capaz de mapear, com elevada precisão, a distribuição espacial da porosidade nesses reservatórios. / This work analyzed the integrated effect of grain contacts, macroporosity and microporosity on elastic velocities of carbonate rocks from Araripe Basin, Potiguar Basin and Sergipe-Alagoas Basin, all located in Northeast Brazil. This study proposes a new method, which seeks to evaluate the variables that influence the observed dispersion in the relationship between elastic velocities and porosity of carbonate rocks.The macro and micro porosities were estimated from microCT digital images, while elastic wave velocities were measured in a pressure vessel under confining pressure of 40 MPa in dry samples. An index for grain contact quality was proposed here based on the volume reduction of 3D models of these contacts with the increasing of the smoothing level applied during model generation. Multivariate nonlinear regression functions were obtained in order to get relations between elastic velocities, macro and micro digital porosities, besides the quality index for grain contacts. These functions allowed estimation of compresional wave velocity (VP) and shear wave velocity (VS) with the highest possible accuracy, i.e., with a coefficient of determination R²=1. These relationships have potential to be used for mapping grain contact quality and microporosity in carbonate reservoirs. Grain contact quality is an important variable for geomechanics, while microporosity affects rock permeability. These two later variables are of much more difficult estimation than macroporosity and elastic wave velocities, which can be estimated from well logging and seismic data. Predictive models of contact quality index were defined for samples from the Araripe, Sergipe-Alagoas and Portiguar Basins. These models were applied in a well from the pre-salt region and the results indicate that the model defined for the Potiguar Basin is the most suitable to be applied in the Brazilian pre-salt wells. It is suggested to calibrate this model with data of rock samples from the pre-salt, in order to allow the joint inversion of seismic and well data to be able to map, with high precision, the spatial distribution of the porosity in these reservoirs.

Desde 2004, o grupo de estudos do Laboratório de Hidráulica Computacional (LHC) estuda as taxas de recargas hidráulicas do Aquifero Guarani, na Bacia do Ribeirão da Onça. Entretanto, não havia se estudado a quantificação do escoamento superficial. Para sanar esta deficiência, este trabalho visou analisar as metodologias de estimativa de vazão com qualidade para a Bacia do Ribeirão da Onça. Para a realização do trabalho, foi adquirido o equipamento Flo-Tote3, capaz de medir velocidade e nível d\'água. A princípio, o equipamento foi verificado e comparado em laboratório, medindo velocidades 3% inferiores que o molinete e estimando vazões de 0,5 a 7,2% de diferença que o vertedor triangular. No Ribeirão da Onça, foi escolhida e construída uma seção de controle de vazão e instalado o Flo-Tote. O equipamento mediu velocidades 5% inferiores que o molinete, com variações de 0,3 a 8,7%. Além disso, um vertedor circular foi instalado em 6 ocasiões, resultando em vazões de 3 a 15% inferiores as vazões estimadas pelo molinete, em virtude do vazamento que ocorreu entre o vertedor e a parede de concreto. A partir de dezembro de 2007, foram iniciadas medições de níveis d\'água com a construção do linígrafo e estimadas as vazões de modo contínuo com o auxílio de equações teóricas. Como a jusante da seção de controle de vazão existe um sistema de bombeamento, as equações para determinar a vazão sofrem interferencias. Entretanto, foi aplicado o método das isotáquias, que utiliza valores de velocidades e níveis d\'água para o cálculo da vazão e que não sofre interferências com o represamento e instalações de vertedores. Apesar de ocorrer problemas de falta de energia e de manutenção, o escoamento superficial foi quantificado com qualidade para futuros estudos da área afim. / Since 2004, the group of studies of the Computational Hydraulic Laboratory (LHC) studied the rates of water recharge in the Guarani Aquifer recharges water in the Ribeirão da Onça basin. However, it had not studied the quantification of runoff. To remedy this deficiency, this study aimed to analyze the methodologies for estimation of flow quality for the Ribeirão da Onça basin. To carry out the work, it was acquired a Flo-Tote3, capable of measuring velocities and water levels. First, this equipment was checked and compared in the laboratory, measuring velocities 3% below, those obtained using flowmeters and 0.5 to 7.2% differences when compared with results using triangular weir. In Ribeirão da Onça, was chosen and built a section of control flow and installed the Flo-Tote. The equipment measured velocities 5% below the current meters, with variations from 0.3 to 8.7%. In addition, a circular weir was installed on 6 occasions, resulting in flow rates from 3 to 15% lower than those estimated by current meters because of the flow that occurred between the bridge and weir. Since December 2007, started the measurements of water levels and the estimated flow on a continuous basis with the aid of theoretical equations. As the downstream section of the control flow is a pumping system, the equations to determine the flow are interfered. However, it was applied the method of the lines of the same velocities, which uses values of velocities and water levels to calculate the flow without interference with the impoundment and installation of weirs. Despite the problems of lack of energy and maintenance, the runoff was quantified with quality for future studies of the area.