Pressure field in the cathode-anode region of a high-power klystron amplifier

The pressure field of a high-power klystron amplifier in the cathode and anode region was investigated. The investigation was performed using a 1.3 GHz, 100 A and 240 kV high-power klystron with five reentrant coaxial cavities, assembled in cylindrical drift tube 1.2 m long. The diffusion equation in mathematical model was also solved by using a 3-D finite element method code, in order to obtain pressure profile in region of interest. The results show that density profile of molecules between cathode-anode region was determined, where cathode pressure is approximately 10% higher than anode pressure.

Photoluminescence-structure relationships in ormosils for integrated optical devices

Planar waveguides with low losses in the infrared (from 0.6-1.1 dB/cm) were prepared with sol-gel derived poly(oxyethylene)/siloxane hybrid doped with zirconium(IV) n-propoxide (ZPO) and methacryloxypropyltrimethoxysilane (MAPTMS). The doped nanohybrids were characterized by small angle X-ray scattering, 29Si nuclear magnetic resonance and photoluminescence spectroscopy and compared with the undoped hybrid material. The results indicate an effective interaction between the zirconium particles and the siliceous nanodomains. © 2005 Materials Research Socicty.

Structure and properties of Ti4+-Ureasil organic-inorganic hybrids

Hybrid planar waveguides were prepared from Ti4+-acetylacetone (acac)-Ureasil sols deposited on glass substrates. Structural features have been investigated by spectroscopic measurements (Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) and Raman scattering) and Small Angle X-ray Scattering (SAXS). Addition of Ti 4+-acac to the ureasil (Ti:Si molar ratio 1:1) leads to the formation of bonds between the Ti complex and the siloxane groups, whereas further addition of Ti4+ (Ti:Si molar ratio 5:1) leads to the additional formation of titanium-rich nanoclusters. The optical parameters of the waveguides such as refractive index, thickness, propagating modes and attenuation coefficient were measured at 632.8, 543.5 and 1550 nm by the prism coupling technique. The refractive index can be tuned by the Ti4+ relative content. The few microns thick planar waveguides support well confined propagating modes with low attenuation loss for all compositions. ©2006 Sociedade Brasileira de Química.

One-dimensional superfluid Bose-Fermi mixture: Mixing, demixing, and bright solitons

We study an ultracold and dilute superfluid Bose-Fermi mixture confined in a strictly one-dimensional (1D) atomic waveguide by using a set of coupled nonlinear mean-field equations obtained from the Lieb-Liniger energy density for bosons and the Gaudin-Yang energy density for fermions. We consider a finite Bose-Fermi interatomic strength gbf and both periodic and open boundary conditions. We find that with periodic boundary conditions-i.e., in a quasi-1D ring-a uniform Bose-Fermi mixture is stable only with a large fermionic density. We predict that at small fermionic densities the ground state of the system displays demixing if gbf >0 and may become a localized Bose-Fermi bright soliton for gbf <0. Finally, we show, using variational and numerical solutions of the mean-field equations, that with open boundary conditions-i.e., in a quasi-1D cylinder-the Bose-Fermi bright soliton is the unique ground state of the system with a finite number of particles, which could exhibit a partial mixing-demixing transition. In this case the bright solitons are demonstrated to be dynamically stable. The experimental realization of these Bose-Fermi bright solitons seems possible with present setups. © 2007 The American Physical Society.

Waveguide features in self-patternable amine functionalized organic-inorganic hybrids

We report the use of organic-inorganic sol-gel derived poly(oxyehylene)/ siloxane hybrid doped with methacrylic acid modified zirconium (IV) n-propoxide for the fabrication of low cost waveguides trough direct UV laser writing. The organic-inorganic hybrids were processed as monoliths with size and shape control. The effective guiding region was identified and the number of modes was estimated via mode field analyses. A grating was successfully superimposed on the channel and the respective reflection spectrum was measured, enabling the determination of the guiding region dimension, the calculation of the effective refractive index of the guided mode. © 2007 IEEE.

Thermal tunability of photonic bandgaps in photonic crystal fibers selectively filled with nematic liquid crystal

We address the bandgap effect and the thermo-optical response of high-index liquid crystal (LC) infiltrated in photonic crystal fibers (PCF) and in hybrid photonic crystal fibers (HPCF). The PCF and HPCF consist of solid-core microstructured optical fibers with hexagonal lattice of air-holes or holes filled with LC. The HPCF is built from the PCF design by changing its cladding microstructure only in a horizontal central line by including large holes filled with high-index material. The HPCF supports propagating optical modes by two physical effects: the modified total internal reflection (mTIR) and the photonic bandgap (PBG). Nevertheless conventional PCF propagates light by the mTIR effect if holes are filled with low refractive index material or by the bandgap effect if the microstructure of holes is filled with high refractive-index material. The presence of a line of holes with high-index LC determines that low-loss optical propagation only occurs on the bandgap condition. The considered nematic liquid crystal E7 is an anisotropic uniaxial media with large thermo-optic coefficient; consequently temperature changes cause remarkable shifts in the transmission spectrums allowing thermal tunability of the bandgaps. Photonic bandgap guidance and thermally induced changes in the transmission spectrum were numerically investigated by using a computational program based on the beam propagation method. © 2010 SPIE.

Indirect georeferencing of terrestrial laser scanning data using control lines

An indirect method for the georeferencing of 3D point clouds obtained with terrestrial laser scanning (TLS) data using control lines is presented. This technique could be used for rapid data acquisition where resources do not permit the use of expensive navigation sensors or the placement of pre-signalised targets. The most important characteristic is the development of a mathematical model based on the principle that the direction vector of the TLS straight line is coplanar with the plane defined by the origin of the TLS system, one endpoint of a control line and the direction vector of the control line in the ground reference coordinate system. The transformation parameters are estimated by minimising the distance between the control lines and their corresponding TLS straight lines. The proposed method was tested using both simulated and real data, and the advantages of this new approach are compared with conventional surveying methods. © 2013 This article is a U.S. Government work and is in the public domain in the USA.

Controle orbital de satélites artificias com propulsão e uso de gravidade lunar

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Manobra orbital terra-lua-terra

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Caracterização de superfícies de vidros expostas a vapores de KNO3

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Efeitos da geometria e da composição no espectro de cristais fotônicos 2D

Pós-graduação em Ciência e Tecnologia de Materiais - FC

Análise teórica de novos circuladores de 3-portas em cristais fotônicos bidimensionais

Este trabalho apresenta um estudo teórico sobre novos circuladores compactos com 3-portas tipos W e Y, baseados em cristais fotônicos bidimensionais. No circulador tipo Y, os guias de onda que o compõem formam ângulos de 120° entre si (com formato assemelhado ao da letra Y). O circulador tipo W é uma modificação do tipo Y, obtido a partir do reposicionamento de uma das portas entre as outras duas com um ângulo de 60° entre os guias de onda (com formato assemelhado ao da letra W). Os parâmetros geométricos dos cristais foram obtidos dos diagramas de bandas proibidas. O circulador de três portas tipo Y, projetado para operar em frequências de micro-ondas, foi investigado com o objetivo de gerar um protótipo inédito, enquanto que o tipo W, para frequências ópticas, foi investigado para demonstrar a possibilidade de desenvolver um circulador mais compacto em comparação com o tipo Y conhecido. O tipo W pode ser também uma alternativa geométrica mais adequada no design de circuitos integrados. Os modelos são bons no sentido em que possuem elevada isolação (maior que -20 dB em ambos os circuladores) e baixa perda de inserção (maior que -0,5 dB no caso do circulador tipo Y). O circulador tipo W apresenta uma largura de banda de operação em torno de 100 GHz para um nível de -20 dB de isolação, centrado no comprimento de onda de 1,5um. As simulações foram feitas utilizando-se o software comercial COMSOL Multiphysics, o qual se baseia no método dos elementos finitos.

Anomalias eletromagnéticas de corpos tubulares inclinados em contato com o manto de intemperismo usando diferentes arranjos de bobinas-modelamento analógico

A principal aplicação dos métodos eletromagnéticos é a prospecção de sulfetos maciços que pela própria natureza geológica são corpos longos e delgados, encrustados em rocha encaixante resistiva, permitindo a interpretação através de curvas de modelos reduzidos usando semi-planos em meio resistivo (ar-livre). No entanto, com a extensão do uso dos métodos eletromagnéticos em regiões que tem um manto de intemperismo de parcialmente condutivo a condutivo, como na região Amazônica e nas regiões semi-áridas ou de climas tropicais , esta técnica de interpretação tem levado a resultados bem diferentes da situação real. O objetivo deste trabalho é estudar a influência do manto de intemperismo em contato ôhmico com o corpo-alvo, utilizando os arranjos de bobinas horizontal coplanar (HCP), vertical coplanar (VCP), vertical coaxial (VCA) e mínimo (PERP), através do modelagem analógico. Para simular o corpo foram utilizadas placas de grafite, cujas dimensões satisfazem a condição de semi-plano. Para simular o manto foi usada uma solução de cloreto de amônia. De forma geral, os resultados obtidos com os diversos arranjos apresentaram as mesmas características, ressalvada as diferenças peculiares de cada arranjo. De forma resumida tem-se as seguintes alterações na anomalia atribuídas à um manto condutivo em contato ôhmico com o corpo-alvo: i) Há rotação de fase, que inicialmente é em sentido anti-horário, mas mais adiante, com o aumento do número de indução do manto , torna-se horária; ii) Alteração na forma padrão do perfil de quadratura devido ao surgimento do pico extra no lado a favor do mergulho; iii) Só há uniformidade de comportamento para o pico-a-pico contra da quadratura, que cresce com o aumento número de indução do manto. Maiores anomalias são obtidas com o sistema horizontal coplanar e as menores com o vertical coplanar. Neste estudo não foi observado formação de pico extra nas anomalias do arranjo vertical coplanar. Ainda, os efeitos de cobertura são mais acentuados no sistema horizontal coplanar comparados aos sistemas de bobina vertical e em anomalias de semi-planos menos inclinados e em menor profundidade.

Estudo de águas subterrâneas com métodos elétricos na região do semi-árido de Patos - Pb

O Nordeste do Brasil, em particular a região semi-árida do Estado da Paraíba, é muito castigada pelos períodos de grandes estiagens e escassez de recursos hídricos. A água de superfície não supre a demanda da região, portanto, a busca de água subterrânea e sua exploração é uma constante nos programas dos Governos Federal e Estadual. Nesta região, ocorrem geralmente apenas aquíferos aluviais rasos e aquíferos nas fraturas do embasamento cristalino. Tradicionalmente, as fraturas no cristalino são prospectados através de estudos aerofotogramétricos e geoestruturais, com média de 30% de furos secos. O dimensionamento dos aquíferos aluviais é feito através de perfurações sistemática do subsolo, que é uma metodologia muito demorosa e cara. O objetivo deste trabalho é mostrar que o emprego de métodos geofísicos, especialmente os métodos geoelétricos, são eficazes e econômicos para localizar e avaliar áreas promissoras de água subterrânea, tanto nos aquíferos aluviais como nos cristalinos. Neste trabalho, foram aplicados o convencional método da eletroresistividade e o método eletromagnético, ainda pouco usado na prospecção de água subterrânea, em três áreas selecionadas na região semi-árida de Patos - Pb, sendo duas representantes dos aquíferos aluviais e uma representante dos aquíferos cristalinos. Nos aquíferos aluviais, foi determinada a profundidade até o embasamento cristalino através de sondagens elétricas verticais (SEVs), e os respectivos limites laterais foram mapeados com perfilagens de eletroresistividade. Os resultados das SEVs são coerentes com as profundidades obtidas pelas sondagens mecânicas de confirmação mostrando, assim, a aplicabilidade desta metodologia na pesquisa deste tipo de aquífero. No aquífero cristalino, inicialmente determinou-se a orientação geral das zonas fraturadas do embasamento cristalino pela técnica modificada da sondagem elétrica vertical (SEV Radial) e, em seguida, a localização exata em planta das mesmas foram determinadas com perfilagens de eletroresistividade e eletromagnéticas no sistema horizontal coplanar nas frequências 880 Hz e 2640 Hz. Os resultados dos dois métodos utilizados foram satisfatórios, porém, a perfilagem eletromagnética é mais rápida, necessita de menos mão de obra, reduzindo assim os custos de prospecção de água subterrânea no embasamento cristalino.

Estudo de anomalias eletromagnéticas de um condutor tabular vertical sob camadas parcialmente condutiva em multifrequência e multiseparação através de modelamento analógico

A resposta eletromagnética (EM) de um corpo condutivo envolvido por uma zona parcialmente condutiva, torna-se bastante diferente daquela de um corpo condutivo em um meio altamente resistivo. As zonas parcialmente condutivas, como por exemplo, rocha encaixante, halo de sulfetos disseminados ou manto de intemperismo, que envolvem o corpo condutivo, afetam a resposta EM de diferentes maneiras, dependendo de suas características físicas e geométricas e, em particular, do sistema de prospecção EM utilizado. Neste trabalho em modelamento analógico, foi feita uma análise de anomalias EM provocadas por corpos condutivos tabulares verticais sob manto de intemperismo, em levantamentos terrestres para diferentes sistemas de bobinas - horizontal coplanar, vertical coplanar e vertical coaxial - em oito frequências na faixa de 250 Hz a 35 kHz e separações entre as bobinas de 0,15; 0,20 e 0,25m. O manto de intemperismo foi simulado por folhas de aço finas dispostas horizontalmente e o corpo condutor principal por folhas de alumínio finas colocadas verticalmente. As dimensões das folhas foram determinadas de acordo com as condições de modelamento para o plano e o semi-plano. Foram utilizados três corpos e três mantos com diferentes espessuras e condutividades, simulando, deste modo, diversas situações geológicas. Os resultados mostraram que cada sistema de bobinas é afetado diferentemente pela presença do manto de intemperismo. Para a análise dos resultados foi plotado um conjunto de diagramas considerando os valores pico-a-pico das anomalias em fase e em quadratura. Um outro conjunto de diagramas mostra as amplitudes máximas em fase, que ocorrem quando a componente em quadratura se anula em uma frequência relativamente baixa para um conjunto de corpo-manto, e as amplitudes máximas em quadratura, que ocorrem quando a resposta em fase atinge um mínimo próximo de zero, em frequências relativamente altas. Com isto foi possível conhecer a faixa de frequências para cada sistema de bobinas, onde a resposta EM se encontra o mínimo afetada pela presença do manto de intemperismo. A maior amplitude na resposta é obtida no sistema horizontal coplanar e a menor no sistema vertical coplanar. Um aumento na separação entre as bobinas é acompanhado por um deslocamento da anomalia para baixas frequências. A faixa de frequências, onde a presença do manto tem pouca influência na resposta do corpo condutivo, e maior para o sistema vertical coaxial e menor para o sistema horizontal coplanar. Esses resultados dão uma luz para o conhecimento da posição e da largura da banda de frequências utilizável, assim como as melhores separações entre transmissor-receptor, para auxiliar no planejamento de sistemas de prospecção EM, de modo que a resposta fique o mais livre possível de sinais indesejáveis, tais como os causados pela presença do manto de intemperismo.