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Orientador: Antonio Manoel Mansanares. Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin. Resumo: Neste trabalho foram desenvolvidas montagens experimentais baseadas na detecção foto acústica para o estudo de materiais magnetocalóricos, que têm despertado um grande interesse na comunidade científica em virtude de suas possíveis aplicações em sistemas de refrigeração. Utilizando o método de dois feixes, para a configuração fotoacústica ar-amostra-ar, foi possível determinar para a difusividade térmica do Gd, em temperatura ambiente, o valor de (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s, por meio da amplitude e da fase do sinal fotoacústico normalizado. Medidas da fase do sinal em varreduras de temperatura permitiram a determinação da difusividade térmica em torno da transição magnética (TC), de forma confiáavel e reprodutiva,a com erros menores que 5%. Com base em princípios envolvidos na fotoacústica, foi desenvolvido um método para medidas do efeito magnetocalórico (EMC). O aquecimento gerado nos materiais em questão pela aplicação de um campo magnético alternado (AC), via efeito magnetocalórico, dá origem a ondas de pressão num gás, que são detectadas por um microfone. Discutiu-se sobre os procedimentos de calibracão envolvidos e a metodologia utilizada para a determinação do efeito. Foram realizadas medidas com amostras de Gd e compostos da família Gd5(Ge1-xSix)4, em pó e em pastilhas. Para um campo aplicado de 20 kOe, os valores máximos do EMC vão de 3 K, para o Gd, a 4,5 K, para os compostos ricos em Si, e se referem a transições magnéticas de segunda ordem. Para amostras com x = 0,5, os valores máximos do EMC estão em torno de 1,7 K, referentes a transições magneto-estruturais de primeira ordem. Para alguns destes compostos e possível observar os dois tipos de transição. Os resultados indicam que a técnica se mostra eficiente, não só para as medidas do efeito em si, mas também para a identificação de fases indesejadas, decorrentes do processo de preparação das amostras. Os erros nas medidas do EMC estão em torno de 15 - 20%, comparáveis aos dos métodos convencionais Abstract: In this work the photoacoustic technique was used to develop experimental setups to investigate magnetocaloric materials, which have been of great interest due to their applications in refrigeration systems. The value (4,5 ± 0,2).10-6 m2/s was determined, at room temperature, as the thermal di usivity of the Gd, based on the two-beam photoacoustic method, by means of both amplitude and phase of the normalized signal. The thermal diffusivity at temperatures around the magnetic transition (TC) was obtained from the photoacoustic signal phase, in temperature scans, in a reproductible and accurate way, with errors below 5%. A method for measuring the magnetocaloric e ect (MCE), based on the acoustic detection, was developed. The temperature oscillations on such materials, due to the application of an alternating magnetic field, produce acoustic waves which can be detected by a microphone. The details concerning the calibration procedure and the proposed methodology to determine the MCE were discussed, and measurements on Gd and Gd 5(Ge1-xSix)4 compouds were performed in powder and pellet samples. For a 20 kOe applied field, the maximum MCE values, related to magnetic second order transitions, are between 3 K, for the Gd, and 4,5 K, for Si - rich compounds. For the samples with x = 0,5, the maximum MCE values are around 1,7 K, related to magneto-structural first order transitions. It is also possible, for some samples, to observe both first and second order transitions. The obtained results point out this acoustic type detection as an effcient technique to measure the magnetocaloric effect, as well as to detect spurious phases present in some of these compounds. The errors in the MCE measurements are about 15-20%, compared to conventional methods Doutorado Física da Matéria Condensada Doutor em Ciências

Resumen En la presente tesis se investigó el cambio de morfología y tamaño de las nanopartículas de oro obtenidos por ablación láser, con diferentes métodos de reconfiguración. En el caso del oro, el blanco fue ablacionado con un láser pulsado de Nd: YAG, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, durante 10 minutos), los espectros de absorción presentan un solo máximo de absorción a 521 nm característica de las nanopartículas esféricas de oro. Se aplicó la técnica PLI a los coloides con pulsos láser de 532 nm de longitud de onda, 25.8 mJ de energía durante 6 minutos. El análisis por dispersión dinámica de la luz (DLS) mostró que las NpsAu con PLI fueron de 21 nm de diámetro, además, se comprobó que la amplitud de la señal fotoacústica está relacionada directa y proporcionalmente con la concentración de NpsAu en el coloide evidenciando que a mayor concentración la respuesta fotoacústica es mayor. De la investigación se concluyó que la técnica PLI focalizada aplicada a los coloides con NpsAg presenta nuevas morfologías. En el caso del oro se encontró un cambio de tamaño. Abstract In the present thesis, the change in morphology and size of gold nanoparticles obtained by laser ablation was investigated using different reconfiguration methods. In the case of gold, the target was ablated with a pulsed Nd: YAG laser, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, during 10 minutes), the absorption spectra present a single absorption maximum at 521 nm characteristic of spherical gold nanoparticles. The PLI technique was applied to the colloids with laser pulses of 532 nm wavelength, 25.8 mJ of energy during 6 minutes. The analysis by dynamic dispersion of light (DLS) showed that the NpsAu with PLI were 21 nm in diameter. In addition, it was found that the amplitude of the photoacoustic signal is directly and proportionally related to the concentration of NpsAu on the colloid, showing that the higher the concentration, the greater the photoacoustic response. From the research it was concluded that the focused PLI technique applied to colloids with NpsAg presents new morphologies. In the case of gold, a change in size was found.

In the present thesis, the change in morphology and size of gold nanoparticles obtained by laser ablation was investigated using different reconfiguration methods. In the case of gold, the target was ablated with a pulsed Nd: YAG laser, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, during 10 minutes), the absorption spectra present a single absorption maximum at 521 nm characteristic of spherical gold nanoparticles. The PLI technique was applied to the colloids with laser pulses of 532 nm wavelength, 25.8 mJ of energy during 6 minutes. The analysis by dynamic dispersion of light (DLS) showed that the NpsAu with PLI were 21 nm in diameter. In addition, it was found that the amplitude of the photoacoustic signal is directly and proportionally related to the concentration of NpsAu on the colloid, showing that the higher the concentration, the greater the photoacoustic response. From the research it was concluded that the focused PLI technique applied to colloids with NpsAg presents new morphologies. In the case of gold, a change in size was found. En la presente tesis se investigó el cambio de morfología y tamaño de las nanopartículas de oro obtenidos por ablación láser, con diferentes métodos de reconfiguración. En el caso del oro, el blanco fue ablacionado con un láser pulsado de Nd: YAG, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, durante 10 minutos), los espectros de absorción presentan un solo máximo de absorción a 521 nm característica de las nanopartículas esféricas de oro. Se aplicó la técnica PLI a los coloides con pulsos láser de 532 nm de longitud de onda, 25.8 mJ de energía durante 6 minutos. El análisis por dispersión dinámica de la luz (DLS) mostró que las NpsAu con PLI fueron de 21 nm de diámetro, además, se comprobó que la amplitud de la señal fotoacústica está relacionada directa y proporcionalmente con la concentración de NpsAu en el coloide evidenciando que a mayor concentración la respuesta fotoacústica es mayor. De la investigación se concluyó que la técnica PLI focalizada aplicada a los coloides con NpsAg presenta nuevas morfologías. En el caso del oro se encontró un cambio de tamaño.

En la actualidad el ser humano se enfrenta a una crisis climática producida por el fenómeno denominado efecto invernadero. Este fenómeno dictamina que parte de la radiación solar que llega a la superficie y debería verse rebotada hacia el espacio se queda retenida debido al efecto de algunos gases de la atmósfera. A dichos gases se les denomina gases de efecto invernadero (GEI) y el más frecuente es el dióxido de Carbono (CO2) . El aumento de este gas supone un riesgo para la vida tal y cómo la conocemos y crea la necesidad de un sistema capaz de interpretar y analizar su concentración en cualquier parte del mundo. El objetivo de este proyecto es el diseño de un nodo para una red inalámbrica capaz de monitorizar el nivel de concentración de CO2 en el aire. Para ello se ha producido un sensor fundamentado en la detección fotoacústica. Asimismo, un sensor comercial proporciona mediciones de temperatura, humedad y presión. El sistema envía los datos a un server donde son almacenados para su posterior interpretación.

Las técnicas fototérmicas comprenden un amplio grupo de métodos altamente sensibles útiles para estudiar características como la absorción óptica o las propiedades térmicas de la materia. Éstas se basan en la excitación con radiación electromagnética de una muestra absorbente y el posterior estudio de la variación producida en parámetros termodinámicos como la temperatura, la presión y/o la densidad. Estas técnicas pueden ser, en general, aplicadas al estudio de gases, líquidos y sólidos. En este trabajo de tesis se plantea la aplicación de dos de estas técnicas con diferentes objetivos. Por un lado, se muestra la aplicación de la técnica fotoacústica con varios diseños experimentales y diversos propósitos. En particular, se presenta el uso de la misma en la detección de trazas de metano en aire haciendo uso de un oscilador paramétrico óptico. En este caso no solo se tiene en cuenta la espectroscopía del sistema sino que se estudia una problemática propia de esta aplicación concreta vinculada a que la interacción de intercambio de energía vibracional entre el metano y el oxígeno da lugar a la disminución de señal fotoacústica. Para comprender este fenómeno se realiza un modelo cinético que contempla las interacciones en el sistema metano-oxigeno -nitrógeno y se muestra como el agregado de otros gases (H2O, He, CFC-114, SF6) revierten en mayor o menor medida el proceso que da lugar a la disminución de señal fotoacústica. A partir del ajuste del modelo a los datos se infieren constantes de tiempo propias de la interacción entre moléculas. Finalmente, con el agregado de SF6, se logra calibrar el sistema encontrando un límite de detección de 0,75ppmV, siendo este valor adecuado para monitoreo de metano. Otra aplicación de la técnica fotoacústica que se muestra en este trabajo, involucra el uso de una fuente incoherente (LED) para la detección de dióxido de nitrógeno en aire. En este caso se hace énfasis en el diseño del sistema para que sea compacto. Además se consideran dos geometrías de celda fotoacústica estudiando sus características. Las sensibilidades halladas no son las más adecuadas para monitoreo ambiental pero se proponen varias posibilidades para mejorar el dispositivo diseñado y posibles aplicaciones que no requieren bajos límites de detección. La tercera aplicación de la técnica fotoacústica, es un método indirecto para detectar depósitos de partículas incluyendo el diseño de una celda FA adecuada a este objetivo. El dispositivo se prueba en muestras de hollín y nitrato de potasio. La segunda técnica fototérmica que se estudia en este trabajo de tesis es la espectroscopía de lente térmica. En este caso se muestra su aplicación a medición de soluciones acuosas con trazas de complejo Cr(VI)-DPC o colorantes de prueba mediante el uso de diferente fuentes de excitación. En primera instancia se utiliza un láser de colorante que, al ser sintonizable permite medir el complejo en su máximo de absorción. A continuación se busca reducir el sistema para hacerlo compacto y portable haciendo uso de punteros láser. Se desarrolla un método para medir en dos longitudes de onda (532 nm y 405 nm) en simultáneo y se modela el resultado para optimizar la técnica y estudiar sus limitaciones. Se demuestra la capacidad del sistema para calibrar en más de una longitud de onda en forma simultánea y la posibilidad de detectar sustancias interferentes. Finalmente se incorpora al dispositivo de lente térmica un sistema de flujo sencillo y económico para medir muestras inyectadas en un carrier acuoso. Primero se prueba el sistema con el colorante Acid Orange II y luego se estudia la posibilidad de hacer reacciones dentro del mismo con muestras de Cr(VI). Los límites de detección hallados con el sistema compacto en flujo resultan adecuados para monitoreo de contaminación de Cr(VI) a nivel perjudicial para la salud. Photothermal techniques comprise a wide group of highly sensitive methods useful for studying characteristics such as optical absorption or thermal properties of matter. These are based on the excitation with electromagnetic radiation of an absorbent sample and the subsequent study of the variation produced in thermodynamic parameters such as temperature, pressure and / or density. These techniques can be, in general, applied to the study of gases, liquids and solids. In this thesis the application of two of these techniques with different objectives is proposed. On the one hand, the application of the photoacoustic technique with various experimental designs and diverse purposes is shown. In particular, it is used for the detection of traces of methane in air using an optical parametric oscillator. In this case not only the spectroscopy of the system is taken into account, but a specific problem of this application is studied. This issue is linked to the fact that the interaction of vibrational energy exchange between methane and oxygen results in the decrease of the photoacoustic signal. To understand this phenomenon, a kinetic model that considers the interactions in the methane-oxygen-nitrogen system is developed. Furthermore, it is shown that the aggregate of other gases (H2O, He, CFC-114, SF6) reverts the process that gives place to the photoacoustic signal decrease to a greater or lesser extent. Time constants of the interaction between molecules are inferred from the fitting of the model to the data. Finally, with the addition of SF6, the system is calibrated finding a detection limit of 0.75ppmV, suitable for methane monitoring. Another application of the photoacoustic technique shown in this work involves the use of an incoherent source (LED) for the detection of nitrogen dioxide in air. In this case, emphasis is placed on the design of the system to be compact. In addition, two photoacoustic cell geometries are considered and their characteristics are studied. The sensitivities which were achieved are not suitable for air pollution monitoring. Nevertheless, several possibilities are proposed to improve the device and possible applications that do not require low detection limits are mentioned. The third application of the photoacoustic technique is an indirect method to detect deposits of particles including the design of a photoacoustic cell suitable for this purpose. The device is tested on samples of soot and potassium nitrate. The second photothermal technique that is studied in this thesis is the thermal lens spectroscopy. In this case its application is shown for measuring aqueous solutions with traces of Cr (VI) -DPC complex or test dyes by using different sources of excitation. In first instance, a dye laser is used, which, due to its tunability, allows the complex to be measured at its maximum absorption. Next, the aim is to reduce the system to make it compact and portable by using laser pointers. A method to measure at two wavelengths (532 nm and 405 nm) simultaneously is developed and the result is modeled to study the limitations of the technique. The ability of the system to be calibrated at more than one wavelength simultaneously and the possibility of detecting interfering substances is demonstrated. Finally, a simple and cheap flow system for measuring samples injected into an aqueous carrier is incorporated into the thermal lens device. First, the system is tested with the Acid Orange II dye and then, the possibility of reaction with samples of Cr (VI) is studied. The detection limits found with the compact flow system are suitable for harmful pollution with Cr (VI) monitoring. Fil: Barreiro, Nadia Luisina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-10-25T19:18:37Z No. of bitstreams: 1 OSVALDO TRIGUEIRO NETO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2018.pdf: 3830602 bytes, checksum: f459c78ff7de7c632b78c462899f67cf (MD5) Made available in DSpace on 2018-10-25T19:18:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 OSVALDO TRIGUEIRO NETO – DISSERTAÇÃO (PPGFísica) 2018.pdf: 3830602 bytes, checksum: f459c78ff7de7c632b78c462899f67cf (MD5) Previous issue date: 2018 Capes Neste trabalho, amostras nas variações verde, vermelho, laranja, roxo, creme e amarelo do pimentão (Capsicum L. annuum) foram analisadas. Estas análises foram realizadas através de dois espectrômetros, sendo um fotoacústico e o outro um UV-Visível Convencional, ambos pertencentes ao Laboratório de Fotoacústica da Unidade Acadêmica de Física da Universidade Federal de Campina Grande. O principal objetivo destas análises foi determinar a presença de biomoléculas, mais especificamente o grupo dos carotenoides, além de também comprovar a efetividade da técnica de Fotoacústica como um método diferenciado de investigação, já que a maior parte das outras técnicas de espectroscopia precisa de preparo nas amostras, como por exemplo, a solubilização que causa efeitos indesejados nas amostras, desde deslocamento de picos até alterações em compostos presentes, como reportado na literatura[1, 2], enquanto na PAS as amostras podem ser medidas in-natura. Os espectros PAS foram comparados com os de UV-Visível, tanto os medidos no trabalho como os encontrados na literatura. In the present work, green, red, orange, purple, white and yellow varieties of bell pepper (Capsicum L. annuum) samples were analyzed. These analyzes were done through two different spectrometers, one being a Photoacoustic Spectrometer and the second one being an Conventional UV-Visible Spectrometer, both belonging to the Photoacoustic Spectroscopy Laboratory at the Physics Academic Unit of the Federal University of Campina Grande. the main objective of these analyses were to determine the presence of biomolecules in the bell peppers, namely the carotenoid group, thus proving the effectiveness of the Photoacoustic technique as a differentiate method for investigation, given that most spectroscopy techniques need previous preparation, e.g. solubilization, which is known to cause unwanted effects on the samples as shift on the measured spectrum's peaks besides possible changing the present compounds, as previously reported[1, 2], while in PAS the measurements might be made in-natura. The measured PAS spectra were compared with the UV-Visible measured spectra and with the spectra found at the literature.

Photoacoustic imaging and microsurgery have recently attracted attention for applications in oncology. Here, we present a versatile set-up to trigger vapor microbubbles around plasmonic nanoparticles by a combined light-ultrasound excitation. This system enables the detection and parametrization of bubbles as a function of several variables, such us optical fluence, ultrasound intensity, nanoparticles concentration, thus providing useful directions to the development of new strategies for treatments based on optical cavitation.

In this paper we present the study of three sensors, based on piezoelectric polymer thin films, for photoacoustic systems used in the characterization of liquids. Its performance was compared by carrying out measurements on well-known liquids. From the measured data, the sensitivity, noise level and quantification limit of each of the sensors were determined. The device with the best characteristics was used in the determination of the quantum efficiency of two dyes: Rhodamine 6G and Rhodamine B. The measured values agree very well with those reported by other authors., En este trabajo se presenta el estudio sobre tres sensores para sistemas fotoacústicos usados en caracterización de líquidos basados en películas delgadas de polímero piezoléctrico. Su desempeñoo fue comparado llevando a cabo mediciones sobre líquidos de características bien conocidas. A partir de los datos medidos se determinó la sensibilidad, el nivel de ruido y el límite de cuantificación de cada uno de los sensores. Aquel con las mejores características fue utilizado en la determinación de la eficiencia cuántica de los colorantes Rodamina 6G y Rodamina B. Los valores medidos concuerdan muy bien con los reportados por otros autores.

In this thesis, the morphology and size of the gold and silver nanoparticles obtained by laser ablation were investigated, with different reconfiguration methods. In the case of gold, the target was ablated with a pulsed Nd: YAG laser, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, for 10 minutes), the absorption spectra show a single maximum absorption at 521 nm characteristic of the gold spherical nanoparticles. The PLI technique was applied to the colloids with laser pulses of 532 nm wavelength, 25.8 mJ of energy for 6 minutes. Dynamic light scattering (DLS) analysis showed that the NpsAu with PLI were 21 nm in diameter also, it was verified that the amplitude of the photoacoustic signal is directly and proportionally related to the concentration of NpsAu in the colloid evidencing that the greater The photoacoustic response is higher. For the case of silver, the target was ablated with a pulsed Nd: YAG laser (1064 nm, 10 ns, 15.7 mJ/p). The application of the focused PLI to the colloids with energy of 8.7 mJ/p and 1064 nm wavelength, showed that the NpsAg can change their spherical shape and size from approximately 10 to 15 nm in diameter to triangular with rounded corners of Approximately 48 nm sideways, which have been observed by scanning electron microscopy (SEM). In addition, the seed sowing method was used to study the morphology of NpsAg colloids whose characterization shows prismatic forms, pentagons and hexagons, these new configurations are shown by STEM images. From the research it was concluded that the focused PLI technique applied to colloids with NpsAg presents new morphologies. In the case of gold a change in size was found. RESUMEN En la presente tesis se investigó el cambio de morfología y tamaño de las nanopartículas de oro y plata obtenidos por ablación láser, con diferentes métodos de reconfiguración. En el caso del oro, el blanco fue ablacionado con un láser pulsado de Nd: YAG, (1064 nm, 37.48 mJ/p, 10 Hz, durante 10 minutos), los espectros de absorción presentan un solo máximo de absorción a 521 nm característica de las nanopartículas esféricas de oro. Se aplicó la técnica PLI a los coloides con pulsos láser de 532 nm de longitud de onda, 25.8 mJ de energía durante 6 minutos. El análisis por dispersión dinámica de la luz (DLS) mostró que las NpsAu con PLI fueron de 21 nm de diámetro además, se comprobó que la amplitud de la señal fotoacústica está relacionada directa y proporcionalmente con la concentración de NpsAu en el coloide evidenciando que a mayor concentración la respuesta fotoacústica es mayor. Para el caso de la plata, el blanco fue ablacionado con un láser pulsado de Nd: YAG (1064 nm, 10 ns, 15.7 mJ/p). La aplicación de la PLI focalizada a los coloides con energía de 8.7 mJ/p y 1064 nm de longitud de onda, mostraron que las NpsAg pueden cambiar su forma y tamaño, de esféricas de aproximadamente 10 a 15 nm de diámetro a triangulares con esquinas redondeadas de aproximadamente 48 nm de lado, que han sido observados por microscopia electrónica de barrido (SEM). Adicionalmente se utilizó el método de sembrado de semilla para estudiar la morfología de los coloides con NpsAg cuya caracterización muestran formas prismáticas, pentágonas y hexágonos, estas nuevas configuraciones son mostradas por las imágenes de STEM. De la investigación se concluyó que la técnica PLI focalizada aplicada a los coloides con NpsAg presenta nuevas morfologías. En el caso del oro se encontró un cambio de tamaño. Tesis

Este trabajo tiene como objetivo el estudio del efecto fotoacústico para imagen biomédica empleando la herramienta de simulación basada en Matlab k-Wave. En primer lugar se realizará una introducción al efecto fotoacústico y los conceptos teóricos más relevantes para su estudio. A continuación, se explicará el funcionamiento de la herramienta k-Wave y los parámetros necesarios para la simulación. Por último se expondrán las simulaciones realizadas con sus respectivos resultados., This project has the aim of studying the photoacoustic effect for biomedical imaging with Matlab based toolbox “k-Wave”. Firstly, photoacoustic effect and theoretical relevant concepts will be introduced. Then operation with k-Wave toolbox and parameters required for the simulation will be explained. Finally simulations and their respective results will be presented

Agradecimentos: This work was supported by the São Paulo Research Foundation (FAPESP) under grants 2013/20180-3, 2012/17765-7, 2012/17610-3 and 08/57857-2, and by the National Council for Scientific and Technological Development (CNPq), grant 574017/2008-9. O.F. and Y.A.V.E. wish to thank the Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel (CAPES) for financial support. Scanning electron microscopy was performed at the Center for Semiconductor Components (University of Campinas) Abstract: The interaction between light and acoustic phonons is strongly modified in sub-wavelength confinement, and has led to the demonstration and control of Brillouin scattering in photonic structures such as nano-scale optical waveguides and cavities. Besides the small optical mode volume, two physical mechanisms come into play simultaneously: a volume effect caused by the strain-induced refractive index perturbation (known as photo-elasticity), and a surface effect caused by the shift of the optical boundaries due to mechanical vibrations. As a result, proper material and structure engineering allows one to control each contribution individually. Here, we experimentally demonstrate the perfect cancellation of Brillouin scattering arising from Rayleigh acoustic waves by engineering a silica nanowire with exactly opposing photo-elastic and moving-boundary effects. This demonstration provides clear experimental evidence that the interplay between the two mechanisms is a promising tool to precisely control the photon-phonon interaction, enhancing or suppressing it FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Aberto

La espectroscopía fotoacústica (FA) para detección de gases es una técnica muy sensible, selectiva y de amplio rango dinámico, con una gran variedad de aplicaciones. El fenómeno físico en el que está basada consiste en la generación de ondas acústicas a partir de la conversión a calor de radiación electromágnetica, tanto UV - visible como infrarroja, absrobida por algunas especies moleculares. Se investigarán adelantos del sistema basado en un láser de CO2 continuo modulado y el procesamiento de la señal FA. En particular se notó que las señales FA provenientes de muestras con contenido de CO2 excitadas con el láser de CO2, presentaban un defasaje respecto de la excitación modulada. Para medir con precisión este defasaje, cuya determinación varía al realinear un láser de CO2 de cavidad relativamente larga, como el utilizado en este trabajo, se desarrollaron dos métodos: uno de ellos incorpora al sistema una celda de referencia y el otro en cambio, más ágil, un detector piroeléctrico. Finalmente se incluye el estudio novedoso de dos métodos de procesamiento de señal aplicados a la técnica FA: Redes Neuronales para el caso resonante y Onditas para el pulsado, siendo estas aplicaciones originales en el campo de esta técnica. Photoacoustic (PA) spectroscopy to detect gases is a very sensitive, selective and wide dynamic range technique, with a large variety of applications. The pshysical phenomenon it is based on consist of the generation of acoustic waves, by the conversion of electromagnetic radiation into heat, both UV - Visible and IR, absorbed by some molecular species. Therefore, PA systems based on tunable lasers in the mid-infrared are very useful, like quantum cascade lasers, optical parametric oscillators and CO and CO2 lasers. It was particularly noted that the PA signals from samples containig CO2 excited by a CO2 laser showed a phase shift compared to the modulated excitation. To accurately measure this phase shift, whose determination varies when realigning a relatively long cavity laser, two methods were developed: one of them includes a reference cell in the system, while the other, more agile, includes a pyroelectric detector. Finally includes a new study of two methods used in signal processing wich are applied to the PA technique: neural networks for the resonant PA scheme, and wavelets for the pulsed PA system. These interesting applications are original in the field of this technique. Fil: Zajarevich, Nicolás Mariano. Universidad Tecnológica Nacional. Facultad Regional Buenos Aires. Argentina.

An open photoacoustic cell was used to investigate the thermal diffusivity of sandstone taken from the Parana Basin, in Brazil. Although the organic-rich sedimentary rocks represent an important energy source in the Parana Basin, only limited data are reported concerning their thermophysical properties. A sandstone rock sample, from the Botucatu Formation, was investigated. The thermal diffusivity values were determined with uncertainties around 12 %, comparable to other methods. These values consider not only the experimental errors but also take into account the heterogeneity of the materials. It was possible to verify the behavior of the thermal diffusivity of the sandstone under heat treatment. The variation of the thermal diffusivity followed an expected trend, based on the possible variation of porosity which is related to the decomposition of some constituents. The results presented in this work identify the photoacoustic technique as a useful tool for thermal characterization of sedimentary rocks FUNDAÇÃO CARLOS CHAGAS FILHO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO - FAPERJ FUNDAÇÃO DE AMPARO À PESQUISA DO ESTADO DE SÃO PAULO - FAPESP CONSELHO NACIONAL DE DESENVOLVIMENTO CIENTÍFICO E TECNOLÓGICO - CNPQ COORDENAÇÃO DE APERFEIÇOAMENTO DE PESSOAL DE NÍVEL SUPERIOR - CAPES Fechado

"El Laboratorio de Fotoacústica (FA) del Grupo de Investigación en Ciencia Aplicada para el Desarrollo de la Ecorregión (GICADE- clasificación A de COLCIENCIAS), del Instituto Interdisciplinario de las Ciencias de la Universidad del Quindío, cuenta con equipos electrónicos de alta precisión que son manipulados a diario, de manera que están en permanente riesgo de perder su configuración y de sufrir deterioro. Por esta razón, para garantizar el desarrollo óptimo de los proyectos de investigación que giran en torno a la utilización de técnicas de caracterización térmica de materiales, especialmente de origen biológico, se efectúan modificaciones de software y hardware que son requeridos para mejorar el rendimiento de los sistemas utilizados. En este informe de pasantía de investigación se presentan las actividades ejecutadas en este laboratorio en el área de la instrumentación electrónica, en lo que respecta al mantenimiento y actualización de equipos y a la medición de la conductividad térmica de líquidos con un sistema de “alambre caliente”. Dentro de la dotación de equipos del laboratorio de FA se utiliza un monocromador, un modulador mecánico (chopper) y un amplificador “lock-in” en un sistema integrado de espectroscopía fotoacústica, que permite tomar espectros de absorción de los materiales. En particular, esta técnica tiene mucha aplicación en el estudio de muestras de origen biológico. Una de las actividades de la pasantía tuvo que ver con la actualización de este sistema; se automatizó el cambio de los filtros (uno para el infrarrojo y otro para el ultravioleta) usando el control de un motor “paso a paso”. Para esto, se hizo un trabajo de programación en lenguaje gráfico y se implementó un circuito inversor de giro para el motor. En el GICADE, se utiliza un horno con silo rotatorio para tostar café, para la reparación y mejoramiento de este horno, se llevó a cabo el acoplamiento de un controlador de temperatura, con su respectivo circuito y la realización del control de velocidad del motor paso a paso para el silo que conlleva el café, además de su reparación exitosa y la caracterización de la temperatura al interior del horno. Con la ejecución de la propuesta de pasantía se contribuyó a la actualización de los sistemas de medición, se recuperaron equipos y se hizo mantenimiento preventivo a otros, lo que puede mejorar su desempeño y alargar su vida útil. ", Introducción, Objetivos, Marco teórico, Pregrado, Tecnólogo en Instrumentación Electrónica

Phase transition on ferroelectric ceramics were detected by photoacoustic laser technique which allows the measurement of the Curie temperature and ferro-paraelectric transitions. The photoacoustic signal produced by low energy laser pulses using a piezoelectric transducer attached to the sample by a glass or quartz rod is shown. The developed technique requires nor signal amplification neither special preparation of the sample and have an excellent signal to noise ratio. In order to validate this technique it was applied to the measurement of Curie temperature of the PbSmTiO3 and Pb(MgNb)TiO3 ceramics. These results were compared with those obtained by DTA, DMA and dielectric permittivity.Se presenta una técnica fotoacústica de láser pulsado para detectar las transiciones de fase en cerámicas ferroeléctricas, determinando la temperatura de Curie y el cambio de estructura ferro-paraeléctrico. Se muestran los cambios producidos en las señales fotoacústicas generadas por láser pulsado de baja energía (< 200 μJ), utilizando para la detección un sensor piezoeléctrico pegado a la muestra por medio de una varilla de vidrio o cuarzo. La técnica desarrollada no requiere amplificación de la señal, ni preparación especial de la muestra y presenta una relación señal a ruido excelente. Para demostrar la validez de la técnica se aplicó al estudio de la determinación de la temperatura de Curie de las cerámicas: PbSmTiO3 y Pb(MgNb)TiO3. Los resultados se comparan con los obtenidos por otras técnicas como son DTA, DMA y permitividad dieléctrica.

6 p. La aplicación de la técnica de espectroscopía fotoacústica, PAS por sus siglas en inglés, en el estudio de diferentes substancias es tan versátil que va desde la aplicación en sólidos, líquidos y gases. Además, se ha demostrado que la técnica PAS constituye uno de los medios más efectivos para realizar estudios no destructivos en la materia. Entre otras cosas esta técnica permite el estudio de las propiedades ópticas, térmicas, mecánicas, de difusión, permeabilidad y emisión de gases, etc., en sustancias que mediante la aplicación de técnicas convencionales serían en extremo difícil de realizar. En este trabajo se reporta el diseño y construcción de un sistema fotoacústico que permitió caracterizar muestras de carbón proveniente de la mina del Cerrejón ubicada en el Departamento de La Guajira. Estas muestras fueron preparadas en formas de pastillas con diámetro de 1 cm. y un espesor que oscila de 1 – 5mm. Las pastillas fueron caracterizadas por medio de la técnica PAS, obteniendo resultados del estudio de la difusividad y efusividad térmica del carbón mineral, estos resultados son confrontados con estudios reportados por otros autores y se realizó una evaluación cualitativa de la calidad térmica de las muestras estudiadas. The application of photo acoustic spectroscopy technique, PAS for its acronym in English, in the study of substances is so versatile that goes from the application in solids, liquids and gases. In others it has been shown that the technique PAS constitutes is one of the most effective means to study non-destructive in nature. Among other things, allows the study of the optical properties, thermal, mechanical, diffusion, permeation emissions, etc, into substances that by applying conventional techniques would be extremely difficult. In this paper we report the design and construction of a photoacoustic system that allowed us to characterize coal samples from Cerrejón Mine located in the Department of La Guajira, these samples were prepared in the form of pellets with a diameter of 1 cm and a thickness ranges from 1 - 5mm. Which have been characterized by the PAS technique, presenting study thermal diffusivity and thermal effusivity of coal, these results are confronted with other reported studies and performed a qualitative assessment of the thermal quality of the sample studied. Medellín

It was investigated the effective thermal diffusivity behavior for biocompatible composites made of hydroxyapatite (HAp) and niobium pentoxide (Nb2O5) powders before, and after sinterization at 1000 °C. Then, it was studied the phase transitions for temperature variations in process of heating and cooling of a sample of gadolinium (Gd) and a sample of nickel-titanium (NiTi or Nitinol) through thermal diffusivity. For the magnetocaloric sample (Gd) it was detected the transition between ferromagnetic paramagnetic phases around a Curie temperature of TC = 18 °C, being a transition of second order (without latent heat). Also for the intermetallic alloy of NiTi it was possible to observe the structural transitions between martensite austenite phases (in this cases, a transition of first order related to a latent heat). The results for the thermal diffusivity of the Nitinol revealed the characteristic temperatures observed for the two phases, like the initial temperature (As = 50 °C) and final temperature (Af = 80 °C) for austenite phase transition, and the inicial temperature (Ms = 45 °C) and final temperature (Mf = 25°C) for martensite transformation. With thermal cycling it was clearly observed an absence of thermal hysteresis for the magnetocaloric sample. However the same doesn't occur with the NiTi alloy, which presents an hysteresis of about 5 °C between As and Ms. The values obtained for the thermal diffusivities, and the behaviors observed for the samples of Gd and NiTi agree nicely with the values and the patterns reported in the literature. Investigou-se o comportamento da difusividade térmica efetiva de compósitos biocompatíveis feitos de hidroxiapatita (HAp) e pentóxido de nióbio (Nb2O5) em pó antes e após a sinterização a 1000 °C. Em seguida estudou-se as transições de fase em função da temperatura em processos de aquecimento e resfriamento para uma amostra de gadolínio (Gd) e uma amostra de níquel-tintânio (NiTi ou Nitinol) via difusividade térmica. No caso da amostra magnetocalórica de Gd detectou-se a transição de fase ferromagnética paramagnética para a temperatura de Curie em torno de TC = 18 °C, tratando-se de uma transição de segunda ordem (não existe calor latente). Para a liga intermetálica de NiTi também foi possível observar a transição entre as fases estruturais martensita austenita (neste caso uma transição de primeira ordem envolvendo calor latente). Com a técnica fotoacústica determinou-se também as temperaturas características das transições da amostra Nitinol, como as temperaturas inicial (As = 50 °C) e final (Af = 80 °C) de transição para a fase austenita, bem como as temperaturas inicial (Ms = 45 °C) e final (Mf = 25°C) para a fase martensita. Com a ciclagem térmica observou-se claramente a ausência de histerese térmica para a amostra magnetocalórica de Gd. No entanto, o mesmo não ocorre para a liga de NiTi, a qual apresenta histerese térmica da ordem de 5 °C entre as temperaturas As e Ms. Os valores obtidos para as difusividades térmicas, e os comportamentos observados para as amostras de Gd e NiTi concordam satisfatoriamente com os valores e tendências apresentados na literatura. 103 f

El particulado fino puede alcanzar altas concentraciones en la atmósfera debido a múltiples fuentes de origen natural y humano. Su presencia afecta tanto al clima como a la salud humana por lo que su detección y monitoreo es de creciente interés. El objetivo de este trabajo es el diseño de un sensor para medir depósitos de particulado fino ya sea de carbón, nitratos o sulfatos. Para ello se eligió la técnica fotoacústica resonante en la cual se excita el depósito realizado sobre una ventana de una celda con un oscilador paramétrico óptico cuyo haz es modulado mecánicamente y sintonizado a una longitud de onda en resonancia con un pico de absorbancia de la sustancia a medir. La energía absorbida se libera en forma de calor al gas circundante y se genera una onda de presión que se puede medir con un micrófono. La adquisición se realiza mediante un amplificador lock-in, en forma sincrónica con la frecuencia de modulación del láser. Para realizar la medición se modeló y diseñó una celda fotoacústica con forma de paralelepípedo rectangular. Su forma permite incidir en ángulo de Brewster evitando reflexiones internas,l as cuales dan lugar a dispersión del haz incrementando el ruido de fondo. Para realizar las muestras se desarrolló un método para hacer depósitos de particulado a partir de un nebulizador ultrasónico. También se diseñó un procedimiento de conteo gráfico para determinar la concentración depositada. Finalmente se describe el estudio de las primeras muestras de hollín y nitrato de potasio Particulate matter can reach high concentrations in the atmosphere due to its multiple sources which can be natural and anthropogenic. Its presence affects both climate and human health, therefore, its detection and monitoring is of growing interest. The objective of this work is to design a sensor for measuring particulate matter in deposits of soot, nitrates or sulphates. For this purpose, we chose the resonant photoacoustic technique which liesin the periodical excitation of a deposit placed in photoacoustic cell window by means of a modulated optical parametric oscillator tuned at a wave length coincident with the maximum absorptivity of the deposited sample. The absorbed energy is released as heatto the surrounding gas and the pressure wave, which is generated,can be measured using a microphone. The signal acquisition is done synchronously by a lock-in amplifier referenced to the modulation frequency of the laser. In order to carry out the photoacoustic measurements we designed and built a special acoustic cavity. Its rectangular section allows Brewster angle incidence which avoids internal reflections and reduces background noise. To make the deposits we designed an easy method by means of an ultrasonic nebulizer and we developed a graphical counting method to determine deposited concentrations. Finally, we show the study on the first samples of soot and potassium nitrate. Fil: Barreiro, Nadia Luisina. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina Fil: Slezak, V. B.. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina Fil: Peuriot, A. L.. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Centro de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-CEILAP-CONICET). Buenos Aires. Argentina Fil: Rubial, L.. Ministerio de Defensa de la República Argentina. Instituto de Investigaciones Científicas y Técnicas para la Defensa. Departamento de Química Aplicada (CITEDEF). Buenos Aires. Argentina

Submitted by Boris Flegr (boris@uerj.br) on 2021-01-06T21:02:11Z No. of bitstreams: 1 teseGreiceKellyBezerradaCosta_final.pdf: 4684171 bytes, checksum: ba02603232207e2f2dc404def7321ce3 (MD5) Made available in DSpace on 2021-01-06T21:02:11Z (GMT). No. of bitstreams: 1 teseGreiceKellyBezerradaCosta_final.pdf: 4684171 bytes, checksum: ba02603232207e2f2dc404def7321ce3 (MD5) Previous issue date: 2013-08-22 Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior This work presents the photoluminescence, excitation and photoacoustic spectroscopy of samples MgGa2O4 doped with 0.1%, 0.5% and 1.0% of Ni2+, obtained through solid state method and two different samples GaNbO4-GaNb11O29-Ga2O3 doped with 1.0% of Cr3+, one synthesized by solid state reaction and another by wet chemical method. The samples were identified by X Ray Diffraction and the data were refined by Rietveld method. The morphology of samples was observed by SEM. The optical spectra of samples showed emission and absorption bands from visible to near infrared. The energy transitions were analyzed based on the crystal field theory and the energy parameters were obtained from absorption spectra and Tanabe-Sugano matrices. Esta tese apresenta as espectroscopias de fotoluminescência, excitação e fotoacústica de amostras MgGa2O4 dopadas com 0,1%, 0,5% e 1,0% de Ni2+, obtidas pelo método de estado sólido e duas amostras distintas GaNbO4-GaNb11O29-Ga2O3 dopadas com 1,0% de Cr3+, uma sintetizada por reação de estado sólido e a outra pelo método de acetato. As amostras foram identificadas por Difração de Raios X e os dados foram refinados pelo método de Rietveld. A morfologia das amostras foi observada por Microscopia Eletrônica de Varredura. Os espectros ópticos das amostras apresentaram bandas de absorção e emissão do visível ao infravermelho próximo. As transições de energia foram analisadas com base na teoria de campo cristalino e os parâmetros de energia foram obtidos a partir de espectros de absorção e das matrizes de Tanabe-Sugano.

Se trabajó en actividades de investigación científica, desarrollo tecnológico, docencia y formación de recursos humanos y divulgación científica. Estas involucraron la ejecución de proyectos de carácter inter e intradisciplinario, llevados a cabo bajo la dirección del Dr. Gabriel Bilmes y en colaboración con otros investigadores e instituciones. Investigación Científica y Desarrollos Tecnologicos: Realizados como integrante del Laboratorio de Ablación, Limpieza y Restauración con Láser del CIOp en la siguiente línea de investigación: Caracterización de materiales mediante espectroscopia de plasmas inducida por láser y fotoacústica inducida por ablación láser. Por otra parte en este período se realizaron 6 trabajos de investigación. 1 de ellos se publicó en una revista internacional con referato, otros dos se completaron y pronto serán enviados a publicar a una revista internacional con referato, dos mas se presentarán como patentes de invención y otro se encuentra en desarrollo. Se realizaron además actividades de transferencia tecnológica, instrumentación y divulgación científica. Docencia y Formación de Recursos Humanos: Co-dirección del Trabajo Final de Ingeniería del Ing Tomás Símaro y docencia realizada como profesor Adjunto de la Cátedra de Termodinámica de Materiales de la Carrera de Ingeniería de Materiales del Departamento de Mecánica de la Fac. de Ingeniería de la UNLP y como docente invitado de las Cátedras de: Fundamentos en el Comportamiento de los Materiales II y Caracterización de Materiales de la misma Facultad.

Fil: Rinaldi, Pablo Andrés. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Ingeniería Química; Argentina. Fil: Rinaldi, Pablo Andrés. Universidad Nacional del Litoral. Facultad de Bioquímica y Ciencias Biológicas; Argentina. En esta tesis se estudia paso a paso, mediante técnicas de caracterización óptica y estructural, la cristalización del a-Si:H depositado sobre vidrio mediante PECVD (deposición química en fase vapor asistida por plasma). Las técnicas de reflectancia en UV, rayos X, Raman, y espectrometría fotoacústica (PAS) son usadas para analizar la transición desde el estado amorfo al cristalino usando la técnica de recocido escalonado hasta los 600ºC, este procedimiento conduce a un silicio nanocristalino. Las transmitancias en la región visible e infrarrojo cercano son utilizadas para obtener constantes ópticas y mediante el modelo teórico de Hu et al. se calculó la difusividad térmica del a-Si:H a partir de las señales fotoacústicas en muestras recocidas a temperaturas correspondientes a la máxima efusión de cada hidruro. Se encontró que existe un ascenso en la señal fotoacústica en las muestras recocidas a temperaturas inferiores a 500ºC, que representa una transición vítrea, esto es, un descenso abrupto en la capacidad calorífica, que se manifiesta en la difusividad térmica, y a una temperatura crítica de aprox 425ºC. Esta transición, que no es detectada por las otras técnicas mencionadas, es producida por un reacomodamiento de enlaces Si-H. La conductividad térmica se mantiene constante dado que las temperaturas menores a 500ºC se apartan mucho de las correspondientes a la nucleación y cristalización. Se concluye además que en las medidas de PAS el efecto térmico del sustrato de vidrio es despreciable. In this thesis a step by step study of the crystallization of a-Si:H is performed by using techniques of optical and structural characterization. The semiconductor is deposited on glass by PECVD (Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition). UV reflectance, X-ray, Raman, and photoacoustic spectroscopy (PAS) techniques are used to analyze the transition from amorphous to crystalline state using the technique of stepwise annealings up to 600ºC, this procedure leads to nanocrystalline silicon. Transmittance spectra in the visible and near infrared region are used to obtain optical constants. Using the theoretical model of Hu et al. the thermal diffusivity of a-Si:H has been obtained from the photoacoustic signals in samples annealed at temperatures corresponding to the largest effusion of each hydride. A jump has been observed in the photoacoustic signal for samples annealed at temperatures below 500°C, which correspond to a glass transition, i.e. a sharp drop in heat capacity, which is manifested in the thermal diffusivity, and a critical temperature aprox 425°C. This transition, not detected by the other techniques mentioned, is produced by a rearrangement of Si-H bonds. The thermal conductivity is constant for annealing temperatures lower than 500ºC, far from the corresponding to the nucleation and crystallization temperatures. We conclude that in our photoacoustic experiment, the thermal effect of the glass substrate is negligible. Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ricardo Oyarzabal.pdf: 3669233 bytes, checksum: 4e83f2e83bacb45a6f0ae5f95c2dfa29 (MD5) Previous issue date: 2012-03-22 Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico The photoacoustic technique is a method used in the study of physical and thermal properties of solids, liquids or gases and it is based on the photothermal effect. The photothermal effect results from the combination of physical mechanisms such as thermal expansion, thermal diffusion and thermoelastic bending. Thermal diffusivity is a parameter that measures how much heat is diffused over a sample and depends on the thermal conductivity k, density ρ and specific heat c of the material under analysis. For this study, we used the open cell photoacoustic (OPC) technique to measure the thermal diffusivity of samples of AISI 316 steel. The standard sample has a thickness of 490 micron and a diameter of 31.73 mm as the others received coatings by plasma treatment nitrocarburizing. This process of ion implantation modifies the tribological properties and mechanical characteristics of the region around the surface of a material, as different precipitates are formed, thus changing the thermal diffusivity. In this investigation we divided the samples into three distinct regions, and the area A in the center, an intermediate region B and C is the region most extreme. The theoretical value of diffusivity for the steel AISI 316 is 4.05 x10-6 m2/s. Through the OPC technique the results for each region were: αA = 4.08 x10-6 ± 0,18 m2/s, αB = 4.09 x 10-6 ± 0,12 m2/s , αC = 4.09 x 10-6 ± 0,22 m2/s. These results are close to theoretical values and show that the thermal diffusivity does not radially change from the center to the edge of the sample. For the nitrocarburized samples with circular, circular center hole, triangular and square geometries it was observed, by optical microscopy and thermal diffusivity determination, that the nitrocarburizing is not uniform across the surface of the sample and varies according to its region, with greater intensity at the edges than the center. Thus, OPC is a technique sensitive to the structural changes at surfaces of a bulk so that can be used to distinguish surfaces that have suffered or not nitrocarburizin. A técnica fotoacústica é um método utilizado no estudo de propriedades físicas e térmicas de materiais sólidos, líquidos ou gasosos, com base no efeito fototérmico. O fenômeno fototérmico resulta da combinação de mecanismos físicos como a expansão térmica, difusão térmica e a flexão termoelástica. A difusividade térmica é um parâmetro que mede quanto o calor é difundido ao longo de uma amostra e depende da condutividade térmica k, da densidade ρ, e do calor específico c do material em análise. Para realização deste trabalho utilizou-se o sistema de Fotoacústica em Célula Aberta (OPC) para a medida da difusividade térmica de amostras do aço AISI 316. A amostra padrão possui espessura de 490 μm e diâmetro de 31,73 mm e nas outras houve a produção de camadas superficiais pelo tratamento de nitrocementação por plasma. Este processo de implantação iônica modifica as propriedades tribológicas e mecânicas da região em torno da superfície de um material, pois diferentes precipitados são formados, alterando assim a difusividade térmica. Nesta investigação dividiu-se as amostras em três regiões distintas, sendo a região A no centro, B uma região intermediária e C a região mais extrema. O valor teórico da difusividade para o aço AISI 316 é 4,05 x10-6 m2/s. Através da medida em OPC os resultados obtidos para cada região na amostra padrão foram: αA = 4,08 x10-6 ± 0,18 m2/s, αB = 4,09 x 10-6 ± 0,11 m2/s, αC = 4,09 x 10-6 ± 0,21 m2/s. Estes resultados são próximos aos valores teóricos esperados e apresentam que a difusividade térmica não é alterada radialmente do centro para a extremidade da amostra. Nas amostras nitrocementadas, de geometria circular, circular com furo ao centro, triangular e quadrangular observou-se, pela microscopia óptica e pela determinação da difusividade térmica, que a nitrocimentação não é uniforme ao longo da superfície da amostra e varia conforme sua região, sendo a intensidade maior nas bordas do que no centro. Desta forma, a OPC é uma técnica sensível às mudanças estruturais na superfície de um material, podendo assim ser utilizada para distinguir superfícies que sofreram ou não nitrocementação. Palavras chave: difusividade térmica, fotoacústica, OPC, aço AISI 316

Made available in DSpace on 2017-07-21T19:26:03Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Aloisi Somer.pdf: 2418672 bytes, checksum: 5335beb3286a39fbb6b9808f3a874283 (MD5) Previous issue date: 2012-03-09 The techniques they use photothermal effect, particularty the photoacoustic phenomenon, has been widely used for characterization of materials. The photoacoustic phenomenon arrises when a periodically modulate light falls on a material that absorbs radiation and produces such a variation of pressure in the gas layer adjacent to it. One technique that uses this phenomenon is the technique open photoacoustic cell (OPC), which allows obtaining the thermal diffusivity of a material, defined as= k/. The main mechanism of generation of the photoacosutic signal in solids samples is the thermal diffusion, and its mathematical model proposed by Rosencwaig and Gersho (RG model). But it is observed that the photoacoustic signal, the OPC technique, greatly influenced the thermoelastic bending mechanism which had its model proposed by Rousset et al. To characterize the photoacoustic cell, used for measurements of OPC, aluminum is used. It is used to have a high thermal diffusivity characterizing the process of thermal diffusion which has a simpler model for interpretation. In this paper we mean to obtain the thermal diffusivity of aluminum. For this we use a set of samples of aluminum cut from a same billet. In a sample, after the OPC measurements, there was a heat treatment at 300C for 48 hours to remove possible defects caused by mechanical treatments of cutting and polishing. Through model simulations of RG, we note that the dependence of the photoacoustic signal must always increase with increase frequency. This effect is not observed experimentally. The OPC measurements before and after heat treatment did not show significant differences, confirming that the treatments did not change the mechanical properties of the samples. Samples of aluminum decrease its inclination in a certain frequency range and increased again at high frequencies suggesting an influence of thermoleastic bending of the sample. The results obtained for thermal diffusivity after adjusting the experimental curves with the equation describing the photacoustic signal with contributions from diffusion and thermoelastic bending were satisfactory. Obtained values between 7,6 10 m² /and 8,8 10 m² / , and that the thermal diffusivity calculated from the definition 8,6 10 m² / s . The dependence on the thickness of the sample to a constant weight that provides the thermoelastic bending can be calculated, we find 2,82 s l and the expected value of being3 s l . So we see that the thermoelastic bending is present in the generation of the photoacoustic signal, can not be used simplifications of the RG model for the thermal diffusivity. As técnicas que utilizam efeito fototérmico, em especial o fenômeno fotoacústico, vem sendo muito utilizadas para a caracterização de materiais. O fenômeno fotoacústico surge quando uma luz periodicamente modulada incide sobre um material, este absorve tal radiação e produz uma variação de pressão na camada de gás adjacente a ele. Uma das técnicas que se utiliza desse fenômeno é a técnica fotoacústica de célula aberta (OPC), que permite a obtenção da difusividade térmica de um material, definida como. O principal mecanismo de geração do sinal fotoacústico em amostras sólidas é a difusão térmica, tendo seu modelo matemático proposto por Rosencwaig e Gersho (modelo R-G). Observa-se que o sinal fotoacústico, na técnica OPC, sofre grande influência do mecanismo de flexão termoelástica que teve seu modelo proposto por Rousset e colaboradores. Para a caracterização do microfone utilizado na célula fotoacústica, utilizada para as medidas de OPC, é utilizado o alumínio. Ele é usado por ter uma alta difusividade térmica caracterizando o processo de difusão térmica que possui um modelo mais simples para interpretação. Neste trabalho temos por objetivo obter a difusividade térmica do alumínio. Para isso utilizamos um conjunto de amostras de alumínio cortadas de um mesmo tarugo. Em uma amostra, após a realização de medidas OPC, foi realizado um tratamento térmico de 300º por 48h para retirar possíveis defeitos provocados pelos tratamentos mecânicos de corte e polimento. Através das simulações do modelo R-G, notamos que a dependência do sinal fotoacústico deve sempre aumentar com o aumento da frequência no regime termicamente grosso devido ao termo exponencial. Efeito que não é observado experimentalmente. As medidas de OPC antes e depois do tratamento térmico não apresentaram diferenças consideráveis, confirmando que os tratamentos mecânicos não mudaram as propriedades das amostras. As amostras de alumínio diminuem a sua inclinação em certo intervalo de frequência voltando a aumentar em altas frequências sugerindo influência da flexão termoelástica da amostra. Os resultados obtidos para a difusividade térmica após o ajuste das curvas experimentais com a equação que descreve o sinal fotoacústico com contribuições da difusão e da flexão termoelástica mostraram-se satisfatórios. Obtivemos valores entre 7,6 10 m² / e 8,8 10 m² /, sendo a difusividade térmica calculada a partir da definição 8,6 10 m² / s. A dependência com a espessura da amostra para a constante que fornece o peso da flexão termoelástica pode ser calculada, encontramos, 82 s l sendo o valor esperado de 3 s l . Portando vemos que a flexão termoelástica é presente na geração do sinal fotoacústico, não podendo ser utilizado as simplificações do modelo de R-G para obter a difusividade térmica.

En este trabajo se estudia la técnica fotoacústica resonante aplicada a la detección de metano. Para realizar la medición se utilizó una celda que presenta un resonador cilíndrico con filtros de cuarto de onda, silenciadores regulables y ventanas en ángulo de Brewster. La excitación se realizó en doble pasaje con un oscilador parametrico óptico modulado. La adquisición se efectuó en forma sincrónica con un amplificador lock-in cuya referencia provenía del modulador mecánico. En trabajos anteriores, se ha encontrado que la señal fotoacústica de metano en una atmósfera de aire es menor que la medida en una atmósfera de nitrógeno puro. Esto se debe a que, luego de un fuerte intercambio de energía entre niveles resonantes del oxígeno y el metano, la energía se acumula en un nivel metaestable del oxígeno (1500 cm-1) en lugar de convertirse en energía cinética. En este trabajo se revierte este proceso mediante el agregado de un par colisional del oxígeno: el hexafloruro de azufre. Esta molécula, que presenta alta densidad de niveles vibracionales alrededor de 1500 cm-1, colisiona con el oxígeno y el metano dando lugar a un fuerte intercambio, que permite liberar la energía a cinética, incrementando la señal fotoacústica In this paper we study the resonant photoacoustic technique applied to the detection of methane. A cell was used which consists of a cylindrical resonator, quarter wave filters, adjustable buffer volume and Brewster angle windows. The excitation was performed in double passage with a modulated optical parametric oscillator. The acquisition was synchronous with a lock-in amplifier whose reference came from the mechanical modulator. In previous work, we have found that the photoacoustic signal of methane in air is less than in pure nitrogen.. This is because, after a strong energy exchange between resonant levels of oxygen and methane, energy is accumulated in a metastable level of oxygen (1500 cm-1) instead of being converted into kinetic energy. In this work this process goes back by adding a collisional partner to oxygen: sulphur hexafluoride. This molecule, which shows high density of vibrational levels around 1500 cm-1, collides with the oxygen and methane molecules, resulting in a strong exchange which enables a kinetic energy release, which causes an increase of the photoacoustic signal Fil: Falcione, R.. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF- DEILAP). Buenos Aires. Argentina Fil: Barreiro, Nadia Luisina. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-DEILAP). Buenos Aires. Argentina Fil: Slezak, V. B.. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-DEILAP). Buenos Aires. Argentina Fil: Peuriot, A. L.. Ministerio de Defensa - CONICET. Unidad de Investigación y Desarrollo Estratégico para la Defensa. Departamento de Investigaciones en Láseres y Aplicaciones (UNIDEF-DEILAP). Buenos Aires. Argentina Fil: Santiago, G. D.. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería. Grupo de Láser, Óptica de Materiales y Aplicaciones Electromagnéticas. (UBA-FI-GLOMEA). Buenos Aires. Argentina

CO recombination kinetics has been investigated in the type II truncated hemoglobin from Thermobifida fusca (Tf-trHb) over more than 10 time decades (from 1 ps to 100 ms) by combining femtosecond transient absorption, nanosecond laser flash photolysis and optoacoustic spectroscopy. Photolysis is followed by a rapid geminate recombination with a time constant of 2 ns representing almost 60% of the overall reaction. An additional, small amplitude geminate recombination was identified at 100 ns. Finally, CO pressure dependent measurements brought out the presence of two transient species in the second order rebinding phase, with time constants ranging from 3 to 100 ms. The available experimental evidence suggests that the two transients are due to the presence of two conformations which do not interconvert within the time frame of the experiment. Computational studies revealed that the plasticity of protein structure is able to define a branched pathway connecting the ligand binding site and the solvent. This allowed to build a kinetic model capable of describing the complete time course of the CO rebinding kinetics to Tf-trHb. Fil: Marcelli, Agnese. European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy; Italia Fil: Abbruzzetti, Stefania. Università di Parma; Italia Fil: Bustamante, Juan Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina Fil: Feis, Alessandro. University of Florence; Italia Fil: Bonamore, Alessandra. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia Fil: Boffi, Alberto. Università degli studi di Roma "La Sapienza"; Italia Fil: Gellini, Cristina. University of Florence; Italia Fil: Salvi, Pier R.. University of Florence; Italia Fil: Estrin, Dario Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina Fil: Bruno, Stefano. Università di Parma; Italia Fil: Viappiani, Cristiano. Università di Parma; Italia Fil: Foggi, Paolo. European Laboratory for Non-Linear Spectroscopy; Italia. University of Perugia; Italia

Una solución analítica de la presión fotoacústica generada por objetos esféricamente simétricos fue obtenida suponiendo que la densidad de energía por unidad de tiempo absorbida decaía de acuerdo a la Ley de Lambert-Beer. La solución se expresó en términos de la fórmula de Kirchhoff. Suponiendo que el mecanismo dominante en tejidos biológicos es el de expansión termolelástica y, que las células de melanoma poseen una simetría esférica, se utilizó la expresión analítica encontrada para estudiar el comportamiento de la presión fotoacústica generada por células de melanoma in vitro en el régimen diluido. La señal fotoacústica de una, dos y una monocapa de células fueron estudiados. Finalmente se compararon los resultados analíticos con resultados experimentales previamente obtenidos [1, 2], encontrando que existe una buena concordancia cualitativa entre teoría y experimento.