Blistering of W-Ta composites at different irradiation energies

Pure tungsten and tantalum plates and tungsten-tantalum composites produced via mechanical alloying and spark plasma sintering were bombarded with He+ and D+ energetic ion beams and deuterium plasmas. The aim of this experiment is to study the effects caused by individual helium and deuterium exposures and to evidence that the modifications induced in the composites at different irradiation energies could be followed by irradiating the pristine constituent elements under the same experimental conditions, which is relevant considering the development of tailored composites for fusion applications. Higher D retentions, especially in tungsten, and superficial blistering are observed in both components after helium exposure. The blistering is magnified in the tantalum phase of composites due to its higher ductility and to water vapour production under deuterium irradiation. At lower irradiation energies the induced effects are minor. After plasma exposure, the presence of tantalum does not increase the D content in the composites. (C) 2013 Elsevier B.V. All rights reserved.

Proposta metodológica para avaliação preliminar de jazigos de shale gas

O potencial de um reservatório de shale gas e influenciado por um grande número de fatores, tais como a sua mineralogia e textura, o seu tipo e maturação de querogénio, a saturação de fluidos, os mecanismos de armazenamento de gás, a profundidade do reservatório e a temperatura e pressão de poros. Nesse sentido, o principal objetivo desta tese foi estabelecer uma metodologia de avaliação preliminar de potenciais jazigos de shale gas (estudo de afloramentos com base numa litoestratigrafia de alta resolução), que foi posteriormente aplicada na Formação de Vale das Fontes (Bacia Lusitânica, Portugal). Esta tese tem a particularidade de contribuir, não só para o aprofundamento da informação a nível geoquímico do local, mas também na abordagem inovadora que permitiu a caracterização petrofísica da Formação de Vale das Fontes. Para a aplicação da metodologia estabelecida, foi necessária a realização dos seguintes ensaios laboratoriais: Rock-Eval 6, picnometria de gás hélio, ensaio de resistência a compressão simples, Darcypress e a difracção de raios-X, aplicando o método de Rietveld. Os resultados obtidos na análise petrofísica mostram uma formação rochosa de baixa porosidade que segundo a classificação ISRM, e classificada como ”Resistente”, para alem de revelar comportamento dúctil e elevado índice de fragilidade. A permeabilidade média obtida situa a Formação no intervalo correspondente as permeabilidades atribuídas aos jazigos de tigh gas, indicando a necessidade de fracturação hidráulica, no caso de uma eventual exploração de hidrocarbonetos, enquanto a difracção de raios-X destaca a calcite, o quartzo e os filossilicatos como os minerais mais presentes na Formação. Do ponto de vista geoquímico, os resultados obtidos mostram que apesar do considerável teor médio de carbono orgânico total, a natureza da matéria orgânica analisada e maioritariamente imatura, composta, principalmente, por querogénio do tipo IV, o que indica a incapacidade de a formação gerar hidrocarbonetos em quantidades economicamente exploráveis.

Towards cryogenic liquid –vapor energy storage units for space applications

Dissertation to obtain the Doctoral degree in Physics Engineering

Gas gap heat switch for CryoFree project

Cryogen-free superconducting magnet systems have become popular during the last two decades for the simple reason that with the use of liquid helium is rather cumbersome and is a scarce resource. Some available CFMS uses a mechanical cryocooler as cold source of the superconductor magnet. However, the cooling of the sample holder is still made through an open circuit of helium. A thermal management of a completely cryogen-free system is possible to be implemented by using a controlled gas gap heat switch (GGHS) between the cryocooler and the variable temperature insert (VTI). This way it would eliminate the helium open circuit. Heat switches are devices that allow to toggle between two distinct thermal states (ON and OFF state). Several cryogenic applications need good thermal contact and a good thermal insulation at different stages of operation. A versatile GGHS was designed and built with a 100 mm gap and tested with helium as exchange gas. An analytic thermal model was developed and a good agreement with the experimental data was obtained. The device was tested on a crycooler at 4 to 80 K ranges. A 285 mW/K thermal conductance was measured at ON state and 0.09 mW/K at OFF. 3000 ON/OFF thermal conductance ratio was obtained at 4 K with helium.

Building a thinner gap in a gas-gap heat switch

25th International Cryogenic Engineering Conference and the International Cryogenic Materials Conference in 2014, ICEC 25–ICMC 2014

Ultradünne molekulare Filme auf Isolatoreinkristalloberflächen : strukturelle und infrarotoptische Eigenschaften

Surfaces, insulators, thin films, low-energy electron diffraction, infrared-spectroscopy, helium atom scattering, quantum chemistry

Estimulació beta-adrenèrgica en la síndrome del destret respiratori agut (SDRA)

Estudi elaborat a partir d’una estada al Royal Brompton Hospital, Londres, Regne Unit, durant octubre i novembre del 2006.Els beneficis de la estimulació beta-adrenèrgica en pacients amb lesió pulmonar aguda (LPA) són coneguts, però no es disposa de dades sobre el possible efecte antiinflamatori. El condensat d'aire exhalat (CAE) és una tècnica no-invasiva de recollida de mostres del tracte respiratori inferior, podent ser útil en la monitorització de patologies respiratòries. S’ha usat marcadors biològics en el CAE de pacients ventilats mecànicament amb LPA per estudiar el possible efecte antiinflamatori que el salbutamol hi podria exercir. El CAE va ser recollit abans i després de l'administració de salbutamol inahalat. Inmediatament després es va mesurar la conductivitat i el pH abans i després de la desgasificació amb heli. Es va mesurar la concentració de nitrits i nitrats. Les mostres varen ser liofilitzades i guardades a -80ºC. La concentració de leucotriè B4 es va mesurar després de la reconstitució de la mostra. Els resultats s'expressen com a mitjana (error estàndard de la mostra). No s'han detectat diferències entre els valors de CAE basals dels pacients amb LPA i els de referència de la població sana de Barcelona. Es conclou doncs que el CAE és una tècnica no invasiva que pot ser usada en la monitorització de paceints ventilats mecànicament. El salbutamol inhalat incrementa de manera significativa el pH del CAE dels paceints amb LPA, tot i que un efecte directe de la inhalació de slabutamol no pot ser desestimat.

Indirect hydrogen analysis by gas chromatography coupled to mass spectrometry (GC-MS).

Gas chromatography (GC) is an analytical tool very useful to investigate the composition of gaseous mixtures. The different gases are separated by specific columns but, if hydrogen (H2 ) is present in the sample, its detection can be performed by a thermal conductivity detector or a helium ionization detector. Indeed, coupled to GC, no other detector can perform this detection except the expensive atomic emission detector. Based on the detection and analysis of H2 isotopes by low-pressure chemical ionization mass spectrometry (MS), a new method for H2 detection by GC coupled to MS with an electron ionization ion source and a quadrupole analyser is presented. The presence of H2 in a gaseous mixture could easily be put in evidence by the monitoring of the molecular ion of the protonated carrier gas. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

Estudi teòric pràctic de la solubilitat de noves mescles aquoses de nitrats alcalins per climatització per absorció accionada tèrmicament a alta temperatura

Investigación realizada a partir de una estancia como profesor visitante en el Departamento de Ingeniería Mecánica de la Universitat Rovira i Virgili. Las soluciones acuosas de LiNO3 tienen una gran potencialidad para ser utilizadas como fluidos de trabajo en ciclos de absorción a altas temperaturas. La adición de otros nitratos y/o nitritos alcalinos mejora, entre otras propiedades, su solubilidad en H2O, el principal inconveniente de estas soluciones. La información bibliográfica sobre la solubilidad de estas es prácticamente inexistente, por eso, en este trabajo se ha realizado un estudio teórico-práctico de la solubilidad de algunos de estos sistemas.(...)

Caraterización y uso de pantallas de cristal líquido para diferentes aplicaciones

Proyecto de investigación realizado a partir de una estancia en el Departamento de Física de la Universidad Autònoma de Barcelona entre octubre de 2007 y febrero del 2008. La investigación realizada se ha centrado en la caracterización y uso en diferentes aplicaciones de pantallas de cristal líquido por reflexión. Las fluctuaciones temporales de la modulación de estos dispositivos origina una despolarización parcial de la luz transmitida. Por ello para su caracterización se ha utilizado el formalismo de Mueller-Stokes. Se ha desarrollado un montaje experimental para la caracterización y se ha propuesto un modelo para predecir tanto su modulación en maplictud come en fase y polarización. También se ha estudiado la variación del comportamiento en función de la longitud de onda utilizada y del ángulo de incidencia. La respuesta de los sistemas ópticos en cuanto a su profundidad de enfoque y su resolución puede ser modificada mediante filtros de transmisión no uniforme. Hemos estudiado la capacidad de las pantallas de cristal líquido para implementar este tipo de filtros. Se han estudiado los efectos de diferentes tipos de filtros tanto teóricamente como experimentalmente. Se han diseñado sistemas ópticos telescópicos utilizando dos pantallas de cristal líquido. En estos sistemas se puede variar el aumento en tiempo real. Debido a la versatilidad que ofrecen las pantallas de cristal líquido se pueden implementar lentes cilíndricas con lo que se pueden variar los aumentos en cada una de las direcciones, formando así un procesador anamórfico programable. Por último se ha propuesto un procesador óptico de polarización. Las pantallas de cristal líquido cambian el estado de polarización de la luz incidente, lo que da lugar a la posibilidad de modular espacialmente el estado de polarización. Se han estudiado teóricamente y experimentalmente la propagación de estos haces.

Estudi GPGPU dedicat al processament de neuroimatges

La tecnologia GPGPU permet paral∙lelitzar càlculs executant operacions aritmètiques en els múltiples processadors de que disposen els xips gràfics. S'ha fet servir l'entorn de desenvolupament CUDA de la companyia NVIDIA, que actualment és la solució GPGPU més avançada del mercat. L'algorisme de neuroimatge implementat pertany a un estudi VBM desenvolupat amb l'eina SPM. Es tracta concretament del procés de segmentació d'imatges de ressonància magnètica cerebrals, en els diferents teixits dels quals es composa el cervell: matèria blanca, matèria grisa i líquid cefaloraquidi. S'han implementat models en els llenguatges Matlab, C i CUDA, i s'ha fet un estudi comparatiu per plataformes hardware diferents.

Materials porosos per liofilització: els liogels

En aquest treball sobre materials porosos obtinguts per liofilització, s’ha demostrat que es poden produir materials anàlegs als aerogels de sílice mitjançant un procés de congelació i posterior sublimació. Malgrat les dificultats que es presenten en el procés de congelació, s’ha aconseguit un nou producte que hem denominat LIOGELS (per diferenciar-los dels aerogels) amb més o menys graus de monoliticitat segons la composició i el procés realitzat. S’han estudiat diversos sistemes de congelació, principalment amb nitrogen líquid i en la cambra del liofilitzador a -80ºC, però també s’han comparat els resultats de congelacions de gels amb tert-butanol a 12ºC (el tert-butanol fon a 25,69ºC). S’han sintetitzat diferents tipus de gels, de cara a la seva liofilització posterior. Alguns dels gels s’han deixat assecar amb molta cura i molt lentament per produir xerogels monolítics, amb l’objectiu de comparar les estructures dels aerogels, els xerogels i els nous liogels produïts en aquest treball. Per tal d’aconseguir líquids de rentat que al congelar no trenquessin l’estructura, s’han buscat les mescles idònies de dissolvents (que no canviessin de volum al congelar). S’ha instal·lat un equip de liofilització a l’Icmab, que s’ha utilitzat per elaborar les mostres estudiades. L’equip de liofilització té fonamentalment dos modes de funcionament: sublimació a través d’un "manifold" i dins d’una cambra amb safates. Per a la caracterització de les mostres dels nous materials obtinguts, s’ha utilitzat l’equip BET, i els equips de microscòpia electrònica SEM i TEM de l’ICMAB. S’han avaluat els resultats obtinguts amb l’equip de porosimetria (BET) i s’han analitzat les fotografies del SEM i del TEM, fent les oportunes comparacions entre aerogels i liogels, i entre aquests i els xerogels.

Dinàmica de sistemes mesoscòpics amb correlacions quàntiques mitjançant la formulació de de Broglie-Bohm

Per a determinar la dinàmica espai-temporal completa d’un sistema quàntic tridimensional de N partícules cal integrar l’equació d’Schrödinger en 3N dimensions. La capacitat dels ordinadors actuals permet fer-ho com a molt en 3 dimensions. Amb l’objectiu de disminuir el temps de càlcul necessari per a integrar l’equació d’Schrödinger multidimensional, es realitzen usualment una sèrie d’aproximacions, com l’aproximació de Born–Oppenheimer o la de camp mig. En general, el preu que es paga en realitzar aquestes aproximacions és la pèrdua de les correlacions quàntiques (o entrellaçament). Per tant, és necessari desenvolupar mètodes numèrics que permetin integrar i estudiar la dinàmica de sistemes mesoscòpics (sistemes d’entre tres i unes deu partícules) i en els que es tinguin en compte, encara que sigui de forma aproximada, les correlacions quàntiques entre partícules. Recentment, en el context de la propagació d’electrons per efecte túnel en materials semiconductors, X. Oriols ha desenvolupat un nou mètode [Phys. Rev. Lett. 98, 066803 (2007)] per al tractament de les correlacions quàntiques en sistemes mesoscòpics. Aquesta nova proposta es fonamenta en la formulació de la mecànica quàntica de de Broglie– Bohm. Així, volem fer notar que l’enfoc del problema que realitza X. Oriols i que pretenem aquí seguir no es realitza a fi de comptar amb una eina interpretativa, sinó per a obtenir una eina de càlcul numèric amb la que integrar de manera més eficient l’equació d’Schrödinger corresponent a sistemes quàntics de poques partícules. En el marc del present projecte de tesi doctoral es pretén estendre els algorismes desenvolupats per X. Oriols a sistemes quàntics constituïts tant per fermions com per bosons, i aplicar aquests algorismes a diferents sistemes quàntics mesoscòpics on les correlacions quàntiques juguen un paper important. De forma específica, els problemes a estudiar són els següents: (i) Fotoionització de l’àtom d’heli i de l’àtom de liti mitjançant un làser intens. (ii) Estudi de la relació entre la formulació de X. Oriols amb la aproximació de Born–Oppenheimer. (iii) Estudi de les correlacions quàntiques en sistemes bi- i tripartits en l’espai de configuració de les partícules mitjançant la formulació de de Broglie–Bohm.

Microdiálisis cerebral de alta resolución: Estudio del perfil funcional y estructural de las membranas de 100 kDa

La microdiàlisi és una tècnica de neuromonitoratge que permet el mostreig continu del contingut molecular i iònic de l’espai intersticial cerebral. Aquesta tècnica es basa en la implantació d’un catèter en el parènquima cerebral humà de manera mínimament invasiva. Actualment, la microdiàlisi s’ha implantat de manera rutinària en moltes unitats de cures intensives pel neuromonitoratge de pacients amb lesions cerebrals agudes. No obstant, l’estudi in vivo del perfil temporal del proteoma en aquestes lesions i la correcta avaluació de la concentració de les molècules d’interès en el líquid extracel•lular cerebral requereix la determinació prèvia in vitro del percentatge de recuperació relativa de les proteïnes d’estudi.

Cuantificación de las partículas de polietileno en líquido sinovial tras artroplastia total de rodilla, utilizando un polietileno convencional o uno altamente entrecruzado: estudio preliminar y protocolo de estudio

La formació de partícules de polietilè és la principal causa de osteòlisi i per tant de fracàs a l’artroplàstia total de genoll. El nostre objectiu és comparar, in vivo, el nombre de partícules que es formen amb un polietilè convencional amb un altament entrecreuat, esperant que el segon cas el nombre sigui més petit. Utilitzem una tècnica de aïllament de partícules en líquid sinovial ja descrita, que reproduïm a l’estudi preliminar. Presentem un protocol d’estudi prospectiu a doble cec, on s’estudiaran pacients amb artroplàstia de genoll d’un any d’evolució.