Advanced instrumentation for superheated liquid detectors in dark matter searches

Dissertação para obtenção do Grau de Doutor em Engenharia Física

Radiation damage in flexible TFTs and organic detectors

In this thesis was investigated the radiation hardness of the building blocks of a future flexible X-ray sensor system. The characterized building blocks for the pixel addressing and signal amplification electronics are high mobility semiconducting oxide transistors (HMSO-TFTs) and organic transistors (OTFTs), whereas the photonic detection system is based on organic semiconducting single crystals (OSSCs). TFT parameters such as mobility, threshold voltage and subthreshold slope were measured as function of cumulative X-ray dose. Instead for OSSCs conductivity and X-ray sensitivity were analysed after various radiation steps. The results show that ionizing radiation does not lead to degradation in HMSO-TFTs. Instead OTFTs show instability in mobility which is reduced up to 73% for doses of 1 kGy. OSSC demonstrate stable detector properties for the tested total dose range. As conclusion, HMSO-TFTs and OSSCs can be readily employed in the X-ray detector system allowing operation for total doses exceeding 1 kGy of ionizing radiation.

New analytical methodologies for doping control – detection of anabolic androgenic steroids in human urine

Dissertation submitted to Faculdade de Ciências e Tecnologia - Universidade Nova de Lisboa in fulfilment of the requirements for the degree of Doctor of Philosophy (Biochemistry - Biotechnology)

O cinema nativo americano contemporâneo : expressão da identidade postindian

Dissertação apresentada para cumprimento dos requisitos necessários à obtenção do grau de Mestre em Ciências da Comunicação

Marcadores biológicos de tabagismo : determinação de cutoff points

VII - CONSIDERAÇÕES FINAIS Este estudo desenvolveu-se devido facto de tanto quanto nos é dado a conhecer não terem sido determinados cutoff points de diferenciação entre fumadores e não fumadores em Portugal. Segundo vários autores é importante que estes valores sejam determinados em cada país devido às suas particularidades de prevalência do tabagismo e exposição involuntária ao fumo do tabaco. Foram também estudadas as variáveis que estão associadas e que influenciam os níveis do COex, da COHb, da cotinina plasmática e da cotinina urinária. De forma a cumprir os objectivos definidos, utilizou-se uma amostra de 102 indivíduos (53 fumadores e 49 não fumadores), tendo sido o tipo de amostragem não probabilística de conveniência. A dimensão da amostra e o tipo de amostragem são duas das limitações do estudo, uma vez que esta amostra não é representativa da população fumadora e não fumadora portuguesa, o que impede de generalizar os resultados nela obtidos à totalidade da população. Outra limitação identificada é o facto de não se terem encontrado estudos nacionais de características semelhantes a esta investigação, o que faz com que não seja possível comparar os resultados obtidos com estudos que tivessem utilizado amostras idênticas. Por essa razão a discussão de resultados foi efectuada considerando estudos internacionais cujas suas amostras para além de serem de maior dimensão os seus indivíduos possuem características particulares (prevalência do tabagismo e exposição involuntária ao fumo do tabaco) que dificultam a comparação dos resultados. Nos estudos internacionais muitas vezes não são estudadas as variáveis caracterizadoras dos hábitos tabágicos, o que leva mais uma vez à impossibilidade de relacionar correctamente os nossos resultados com outros obtidos por diferentes autores. Devido ao interesse dos resultados obtidos, seria importante que este estudo, tivesse continuidade, mas com algumas modificações que foram impossíveis de realizar no contexto em que se desenvolveu esta investigação. De forma a generalizar os resultados seria ideal utilizar uma amostra representativa da população fumadora e não fumadora nacional, o que permitiria ficar a conhecer mais fidedignamente os cutoff points de diferenciação entre fumadores e não fumadores em Portugal. Esta informação seria de grande utilidade para caracterizar correctamente os hábitos tabágicos dos indivíduos, permitindo reconhecer em que casos é necessário intervir para cessar os hábitos tabágicos e ainda nas consultas de cessação tabágica para um apropriado follow-up dos sujeitos. Outro aspecto em que esta investigação poderia ser complementada, diz respeito às variáveis caracterizadoras dos hábitos tabágicos, isto porque de acordo com a análise de regressão linear multivariada, através do modelo proposto, uma grande percentagem da variabilidade dos marcadores biológicos de tabagismo ficou por explicar, assim sendo seria importante estudar também outras variáveis, e construir outro modelo que explicasse de forma ainda mais expressiva a variabilidade dos biomarcadores. Sugerem-se como outras variáveis a ser estudas aquelas que estão relacionadas com as características inalatórias de cada indivíduo (número, frequência, profundidade, duração e percentagem de cigarros consumido e desperdiçado). Também a exposição involuntária ao fumo do tabaco deveria ser melhor caracterizada, acrescentando às variáveis analisadas neste estudo, outras que caracterizassem de forma mais precisa o tipo de exposição a que os indivíduos podem estar sujeitos no seu dia a dia (domiciliária, laboral e ambiental). Idealmente deveriam conhecer-se o número de cigarros que são fumados na proximidade dos indivíduos, assim como saber quais as características dos espaços fechados sobretudo no que respeita às condições de ventilação. É importante que surjam trabalhos a nível nacional relacionados com os marcadores de tabagismo, porque o tabagismo representa um problema de saúde pública sobre o qual é necessário intervir. É importante caracterizar correctamente os biomarcadores de tabagismo de forma a determinar a real prevalência do tabagismo e avaliar medidas preventivas e políticas de saúde pública. Actualmente decorridos 3 anos da aprovação da Lei 32/2007 em que foram aprovadas as normas de protecção dos cidadãos da exposição involuntária ao fumo do tabaco, a avaliação dos marcadores biológicos pode desempenhar um papel preponderante para caracterizar o impacto da implicação da Lei, uma vez que estes reflectem a exposição activa e passiva ao fumo do tabaco.

Evaluating Dynamic Signage for Emergency Evacuation using an Immersive Video Environment

Dissertation submitted in partial fulfillment of the requirements for the Degree of Master of Science in Geospatial Technologies.

Tuberculose e infecção VIH/SIDA : uma análise comparativa em Portugal continental no biénio 2008-2009

RESUMO - Introdução: Actualmente 11,3 milhões de indivíduos estão co-infectados pela Tuberculose/Vírus Imunodeficiência Humana (TB/VIH), uma das principais causas de incapacidade e morte no mundo. É determinada pela exposição dos indivíduos aos factores de risco e condições/determinantes sociais de saúde. Várias são as medidas criadas a nível nacional e internacional na luta contra TB e a infecção VIH. Objectivo: Caracterizar e comparar os casos de TB entre os indivíduos não infectados com VIH e os infectados com VIH, considerando as características sócio-demográficas, o tratamento, patologias associadas e factores de risco. Método: Estudo descritivo, quantitativo e observacional. A informação foi obtida a partir da base de dados do Sistema Nacional de Vigilância Epidemiológica da Tuberculose dos casos de TB notificados entre 1 de Janeiro de 2008 a 31 de Dezembro de 2009. Para tratamento e análise estatística (descritiva e inferencial) o programa usado foi o SPSS versão 18,0. Resultados: 12,8% dos indivíduos estavam co-infectados com TB/VIH e 87,2% não estavam co-infectados. A presença de VIH nos casos de tuberculose apresenta evidência de relação com quase todas variáveis em estudo (p<0,00) excepto a presença de insuficiência renal (p<0,307). Apresentam maior probalidade de risco da co-infecção TB/VIH os homens, a faixa etária [35;44[, os estrangeiros, os desempregados, estar em retratamento e fumar. Os indivíduos com Doença Hepática (OR= 5,238; IC95%: 3,706;7,403; ORA = 3,104; IC95%: 2,164;4,454), patologias associadas (OR=13,199; IC95%: 11,246; 15,491; ORA=21,348; IC95%:17,569; 25,940) e factores de risco (OR=3,237; IC95%: 2,968; 3,531; ORA=2,644; IC95%: 2,414; 2,985) tem maior probalidade da co-infecção TB/VIH. O ajustamento para o sexo e a idade interferiu em todas variáveis em estudo. Conclusão: Os homens, da faixa etária [35;44 [, desempregados, estrangeiros, em retratamento, fumadores apresentam maior probalidade de risco de estar co-infectado com TB/VIH.

Transimpedance amplifier for early detection of breast cancer

Breast cancer is the most common type of cancer worldwide. The effectiveness of its treatment depends on early stage detection, as well as on the accuracy of its diagnosis. Recently, diagnosis techniques have been submitted to relevant breakthroughs with the upcoming of Magnetic Resonance Imaging, Ultrasound Sonograms and Positron Emission Tomography (PET) scans, among others. The work presented here is focused on studying the application of a PET system to a Positron Emission Mammography (PEM) system. A PET/PEM system works under the principle that a scintillating crystal will detect a gamma-ray pulse, originated at the cancerous cells, converting it into a correspondent visible light pulse. The latter must then be converted into an electrical current pulse by means of a Photo- -Sensitive Device (PSD). After the PSD there must be a Transimpedance Amplifier (TIA) in order to convert the current pulse into a suitable output voltage, in a time period lower than 40 ns. In this Thesis, the PSD considered is a Silicon Photo-Multiplier (SiPM). The usage of this recently developed type of PSD is impracticable with the conventional TIA topologies, as it will be proven. Therefore, the usage of the Regulated Common-Gate (RCG) topology will be studied in the design of the amplifier. There will be also presented two RCG variations, comprising a noise response improvement and differential operation of the circuit. The mentioned topology will also be tested in a Radio-Frequency front-end, showing the versatility of the RCG. A study comprising a low-voltage self-biasing feedback TIA will also be shown. The proposed circuits will be simulated with standard CMOS technology (UMC 130 nm), using a 1.2 V power supply. A power consumption of 0.34 mW with a signal-to-noise ratio of 43 dB was achieved.

Amorphous silicon e 3D sensors applied to object detection

Nowadays, existing 3D scanning cameras and microscopes in the market use digital or discrete sensors, such as CCDs or CMOS for object detection applications. However, these combined systems are not fast enough for some application scenarios since they require large data processing resources and can be cumbersome. Thereby, there is a clear interest in exploring the possibilities and performances of analogue sensors such as arrays of position sensitive detectors with the final goal of integrating them in 3D scanning cameras or microscopes for object detection purposes. The work performed in this thesis deals with the implementation of prototype systems in order to explore the application of object detection using amorphous silicon position sensors of 32 and 128 lines which were produced in the clean room at CENIMAT-CEMOP. During the first phase of this work, the fabrication and the study of the static and dynamic specifications of the sensors as well as their conditioning in relation to the existing scientific and technological knowledge became a starting point. Subsequently, relevant data acquisition and suitable signal processing electronics were assembled. Various prototypes were developed for the 32 and 128 array PSD sensors. Appropriate optical solutions were integrated to work together with the constructed prototypes, allowing the required experiments to be carried out and allowing the achievement of the results presented in this thesis. All control, data acquisition and 3D rendering platform software was implemented for the existing systems. All these components were combined together to form several integrated systems for the 32 and 128 line PSD 3D sensors. The performance of the 32 PSD array sensor and system was evaluated for machine vision applications such as for example 3D object rendering as well as for microscopy applications such as for example micro object movement detection. Trials were also performed involving the 128 array PSD sensor systems. Sensor channel non-linearities of approximately 4 to 7% were obtained. Overall results obtained show the possibility of using a linear array of 32/128 1D line sensors based on the amorphous silicon technology to render 3D profiles of objects. The system and setup presented allows 3D rendering at high speeds and at high frame rates. The minimum detail or gap that can be detected by the sensor system is approximately 350 μm when using this current setup. It is also possible to render an object in 3D within a scanning angle range of 15º to 85º and identify its real height as a function of the scanning angle and the image displacement distance on the sensor. Simple and not so simple objects, such as a rubber and a plastic fork, can be rendered in 3D properly and accurately also at high resolution, using this sensor and system platform. The nip structure sensor system can detect primary and even derived colors of objects by a proper adjustment of the integration time of the system and by combining white, red, green and blue (RGB) light sources. A mean colorimetric error of 25.7 was obtained. It is also possible to detect the movement of micrometer objects using the 32 PSD sensor system. This kind of setup offers the possibility to detect if a micro object is moving, what are its dimensions and what is its position in two dimensions, even at high speeds. Results show a non-linearity of about 3% and a spatial resolution of < 2µm.

Design of a CMOS amplifier for breast cancer detection

A transimpedance amplifier (TIA) is used, in radiation detectors like the positron emission tomography(PET), to transform the current pulse produced by a photo-sensitive device into an output voltage pulse with a desired amplitude and shape. The TIA must have the lowest noise possible to maximize the output. To achieve a low noise, a circuit topology is proposed where an auxiliary path is added to the feedback TIA input, In this auxiliary path a differential transconductance block is used to transform the node voltage in to a current, this current is then converted to a voltage pulse by a second feedback TIA complementary to the first one, with the same amplitude but 180º out of phase with the first feedback TIA. With this circuit the input signal of the TIA appears differential at the output, this is used to try an reduced the circuit noise. The circuit is tested with two different devices, the Avalanche photodiodes (APD) and the Silicon photomultiplier (SIPMs). From the simulations we find that when using s SIPM with Rx=20kΩ and Cx=50fF the signal to noise ratio is increased from 59 when using only one feedback TIA to 68.3 when we use an auxiliary path in conjunction with the feedback TIA. This values where achieved with a total power consumption of 4.82mv. While the signal to noise ratio in the case of the SIPM is increased with some penalty in power consumption.

Estudo sobre o consumo de tabaco entre os adolescentes da Ilha Terceira

RESUMO - O objetivo deste estudo foi conhecer o comportamento face ao consumo de tabaco reportado pelos adolescentes escolarizados da ilha Terceira e caracterizar alguns fatores associados. O estudo realizado assumiu uma metodologia de investigação observacional, descritiva, quantitativa e de carácter transversal. Os dados foram recolhidos no ano letivo 2012/2013, nos alunos do 9.º ano de escolaridade, através da aplicação de um questionário de autopreenchimento, anónimo e voluntário, em contexto de sala de aula. A amostra foi constituída por 323 adolescentes, 142 do sexo masculino e 181 do sexo feminino, com idade média de 14,71 anos. Verificou-se que cerca de 16,9% dos adolescentes consome tabaco regularmente, 6,6% ocasionalmente e 76,6% não fuma. Mais de metade dos adolescentes já experimentou fumar tabaco (56%), sendo a idade média de experimentação de 12,49 anos. A maioria dos adolescentes que experimentaram fumar referiram tê-lo feito por curiosidade (84,7%) e, sobretudo, na companhia dos amigos (83,1%). As variáveis associadas ao comportamento tabágico foram: o desempenho escolar, os hábitos tabágicos dos amigos, a permissividade dos pais para se fumar em casa, a frequência à exposição ao tabaco em casa, os conhecimentos da “impotência sexual” como consequência do consumo de tabaco, conhecimento dos danos na saúde em frequentar ambientes com fumo e a crença de que os jovens fumadores são mais atraentes. Os resultados mostram a elevada necessidade de serem desenvolvidas estratégias de prevenção e controlo do tabagismo entre os adolescentes da ilha Terceira.

Antioxidant extraction process for Andean Oca by a photodiode array detector using response surface methodology

Application of Experimental Design techniques has proven to be essential in various research fields, due to its statistical capability of processing the effect of interactions among independent variables, known as factors, in a system’s response. Advantages of this methodology can be summarized in more resource and time efficient experimentations while providing more accurate results. This research emphasizes the quantification of 4 antioxidants extraction, at two different concentration, prepared according to an experimental procedure and measured by a Photodiode Array Detector. Experimental planning was made following a Central Composite Design, which is a type of DoE that allows to consider the quadratic component in Response Surfaces, a component that includes pure curvature studies on the model produced. This work was executed with the intention of analyzing responses, peak areas obtained from chromatograms plotted by the Detector’s system, and comprehending if the factors considered – acquired from an extensive literary review – produced the expected effect in response. Completion of this work will allow to take conclusions regarding what factors should be considered for the optimization studies of antioxidants extraction in a Oca (Oxalis tuberosa) matrix.