Desenvolvimento e caracterização do filtro óptico de interferência variável para detectores de alta resolução espectral e biossensores.

O presente trabalho está fundamentado no desenvolvimento de uma metodologia e/ou uma tecnologia de obtenção e caracterização de filtros ópticos de interferência de banda passante variável [C.M. da Silva, 2010] e de banda de corte variáveis, constituídos por refletores dielétricos multicamadas de filmes finos intercalados por cavidades de Fabry-Perot não planares com espessuras linearmente variáveis, que apresentam a propriedade do deslocamento linear da transmitância máxima espectral em função da posição, isto é, um Filtro de Interferência Variável (FIV). Este método apresenta novas e abrangentes possibilidades de confecção de filtros ópticos de interferência variável: lineares ou em outras formas desejadas, de comprimento de onda de corte variável (passa baixa ou alta) e filtros de densidade neutra variável, através da deposição de metais, além de aplicações em uma promissora e nova área de pesquisa na deposição de filmes finos não uniformes. A etapa inicial deste desenvolvimento foi o estudo da teoria dos filtros ópticos dielétricos de interferência para projetar e construir um filtro óptico banda passante convencional de um comprimento de onda central com camadas homogêneas. A etapa seguinte, com base na teoria óptica dos filmes finos já estabelecida, foi desenvolver a extensão destes conhecimentos para determinar que a variação da espessura em um perfil inclinado e linear da cavidade entre os refletores de Bragg é o principal parâmetro para produzir o deslocamento espacial da transmitância espectral, possibilitando o uso de técnicas especiais para se obter uma variação em faixas de bandas de grande amplitude, em um único filtro. Um trabalho de modelagem analítica e análise de tolerância de espessuras dos filmes depositados foram necessários para a seleção da estratégia do \"mascaramento\" seletivo do material evaporado formado na câmara e-Beam (elétron-Beam) com o objetivo da obtenção do filtro espectral linear variável de características desejadas. Para tanto, de acordo com os requisitos de projeto, foram necessárias adaptações em uma evaporadora por e-Beam para receber um obliterador mecânico especialmente projetado para compatibilizar os parâmetros das técnicas convencionais de deposição com o objetivo de se obter um perfil inclinado, perfil este previsto em processos de simulação para ajustar e calibrar a geometria do obliterador e se obter um filme depositado na espessura, conformação e disposição pretendidos. Ao final destas etapas de modelagem analítica, simulação e refinamento recorrente, foram determinados os parâmetros de projeto para obtenção de um determinado FIV (Filtro de Interferência Variável) especificado. Baseadas nos FIVs muitas aplicações são emergentes: dispositivos multi, hiper e ultra espectral para sensoriamento remoto e análise ambiental, sistemas Lab-on-Chip, biossensores, detectores chip-sized, espectrofotometria de fluorescência on-chip, detectores de deslocamento de comprimento de onda, sistemas de interrogação, sistemas de imageamento espectral, microespectrofotômetros e etc. No escopo deste trabalho se pretende abranger um estudo de uma referência básica do emprego do (FIV) filtro de interferência variável como detector de varredura de comprimento de ondas em sensores biológicos e químicos compatível com pós processamento CMOS. Um sistema básico que é constituído por um FIV montado sobre uma matriz de sensores ópticos conectada a um módulo eletrônico dedicado a medir a intensidade da radiação incidente e as bandas de absorção das moléculas presentes em uma câmara de detecção de um sistema próprio de canais de microfluidos, configurando-se em um sistema de aquisição e armazenamento de dados (DAS), é proposto para demonstrar as possibilidades do FIV e para servir de base para estudos exploratórios das suas diversas potencialidades que, entre tantas, algumas são mencionadas ao longo deste trabalho. O protótipo obtido é capaz de analisar fluidos químicos ou biológicos e pode ser confrontado com os resultados obtidos por equipamentos homologados de uso corrente.

Identificação de padrões de uso do solo urbano em São Paulo/SP utilizando parâmetros de variogramas.

As imagens de alta resolução espacial impulsionaram os estudos de Sensoriamento Remoto em ambientes urbanos, já que elas permitem uma melhor distinção dos elementos que compõem esse ambiente tão heterogêneo. Técnicas de Geoestatística são cada vez mais utilizadas em estudos de Sensoriamento Remoto e o variograma é uma importante ferramenta de análise geoestatística, pois permitem entender o comportamento espacial de uma variável regionalizada, neste caso, os níveis de cinza de uma imagem de satélite. O presente trabalho pretende avaliar a proposta metodológica que consiste em identificar padrões residenciais urbanos de três classes de uso e ocupação do solo por meio da análise dos valores apresentados pelos parâmetros, alcance, patamar e efeito pepita de um variograma. A hipótese é que os valores correspondentes a esses parâmetros representem o comportamento espectral padrão de cada classe e, portando, indicam que há um padrão na organização espacial de cada uma das classes. Para a presente pesquisa foram utilizadas imagem IKONOS 2002, e a classificação de uso e ocupação do solo da sub-bacia do córrego Bananal na bacia do Rio Cabuçu de Baixo em São Paulo SP. Amostras das imagens de cada classe foram extraídas e os valores de nível de cinza em cada pixel foram utilizados para calcular os variogramas. Após análise dos resultados obtidos, apenas o parâmetro alcance foi levado em consideração, pois é através desse parâmetro que se observa o grau de homogeneidade de cada amostra. Os valores de alcance obtidos nos cálculos dos variogramas identificaram com melhor precisão a classe Conjuntos Residenciais que é uma classe com padrões e características singulares, já a identificação das classes Ocupação Densa Regular e Ocupação Densa Irregular não obteve uma precisão boa, sendo que essas classes são similares em diversos aspectos.