Caracterização de um sistema digital de aquisição de imagens radiográficas utilizando nêutrons térmicos e raios gama para a inspeção de componentes mecânicos.

Ensaio não destrutivo é uma ferramenta essencial quando um equipamento, dispositivo ou componente não pode ser submetido a procedimentos destrutivos ou invasivos devido a razões de segurança, alto custo ou outras restrições físicas ou logísticas. Dentro deste quadro radiografias por transmissão com raios gama e nêutrons térmicos são técnicas singulares para inspecionar um objeto e desvendar sua estrutura interna devido à capacidade de atravessar uma vasta gama de materiais utilizados na indústria. Grosso modo, raios gama são mais atenuados por materiais pesados enquanto nêutrons térmicos são mais atenuados por materiais mais leves, tornando-as ferramentas complementares. Este trabalho apresenta os resultados obtidos na inspeção de vários componentes mecânicos, através da radiografia por transmissão com nêutrons térmicos e raios gama. O fluxo de nêutrons térmicos de 4,46x105 n.cm-2.s-1 disponível no canal principal do reator de pesquisa Argonauta do Instituto de Engenharia Nuclear foi usado como fonte para as imagens radiográficas com nêutrons. Raios dekeV emitidos pelo 198Au, também produzido no reator, foram usados como fonte de radiação para radiografias . Imaging Plates, especificamente produzidos para operar com nêutrons térmicos ou com raios X, foram empregados como detectores e dispositivos de armazenamento e captação de imagens para cada uma dessas radiações. Esses dispositivos exibem varias vantagens quando comparados ao filme radiográfico convencional. Com efeito, além de maior sensibilidade e serem reutilizáveis não são necessários câmaras escuras e processamento químico para a revelação. Em vez disso, ele é lido por um feixe de laser que libera elétrons armadilhados na rede cristalina durante a exposição à radiação, fornecendo uma imagem final digital. O desempenho de ambos os sistemas de aquisição de imagens, assim constituído, foi avaliado com respeito à sensibilidade, resolução espacial, linearidade e range dinâmico, incluído uma comparação com sistemas radiográficos com nêutrons empregando filmes e folhas de gadolínio como conversor de nêutrons em partículas carregadas. Além desta caracterização, diversos equipamentos e componentes foram radiografados com ambos os sistemas visando-se avaliar suas capacidades de desvendar a estrutura interna desses objetos e detectar estruturas e estados anormais. Dentro desta abordagem, uma neutrongrafia detectou a presença de material cerâmico remanescente empregado como molde no processo de fabricação nos canais de refrigeração de uma aleta do estator de uma turbina tipo turbo-fan, que deveria estar livre desse material. O reostato danificado de um sensor de pressão automotivo, foi identificado por neutrongrafia, embora nesse caso a radiografia também conseguiu realizar essa tarefa com melhor resolução, corroborando assim as curvas de resolução espacial obtidas na caracterização dos dois sistemas. A homogeneidade da distribuição do material encapsulado em uma gaxeta explosiva de chumbo utilizada na indústria aeroespacial foi igualmente verificada por neutrongrafia porque esse metal é relativamente transparente para nêutrons, mas suficientemente opaco para o explosivo rico em hidrogênio. Diversos outros instrumentos e componentes tais como variômetro, altímetro, bússola aeronáutica, injetor automotivo de combustível, foto-camera, disco rígido de computador, motor de passo, conectores eletrônicos e projéteis foram radiografados com ambos os sistemas visando avaliar suas habilidades em desvendar diferentes peculiaridades em função do agente interrogador.

Utilização de imagem do sensor Aster para discriminação espectral de rochas carbonáticas aflorantes na região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro

Este trabalho teve como objetivo geral avaliar o potencial das imagens do sensor ASTER, utilizando a região do infravermelho de ondas curtas (SWIR), para discriminação espectral de rochas carbonáticas aflorantes na região Noroeste do Estado do Rio de Janeiro, complementando produtos existentes de mapeamento geológico. As rochas carbonáticas servem de matéria-prima para produção de cimento, que atualmente apresenta forte demanda dado o crescimento de obras civis devido à expansão da infraestrutura do Estado do Rio de Janeiro. Este crescimento no consumo oferece desafios às companhias produtoras, tornando-se de vital importância a identificação de novas áreas para exploração de insumos para a indústria civil. Neste sentido, o carbonato tem sofrido grande pressão com relação a sua produção pois é a principal matéria-prima utilizada na fabricação do cimento. Imagens do sensor Aster vem sendo utilizadas na área da geologia com êxito, discriminando litologias e minerais como quartzo, óxido de ferro e calcita. Na região do intervalo de ondas entre 2,235-2,285 μm e 2,295-2,365 μm , as bandas 7 e 8 do sensor ASTER na região do SWIR, mostram-se adequadas para a identificação de minerais de calcita e dolomita. Como metodologia, foram aplicadas as técnicas de razões de bandas para separação de calcários e dolomitos e para a classificação espectral, foi utilizada a técnica SAM. Tornou-se como referência para a classificação espectral amostras de áreas de rochas carbonáticas aflorantes e espectros da biblioteca espectral da USGS. As classificações espectrais obtiveram resultados significativos na discriminação espectral das áreas carbonáticas, no entanto as técnicas de razões de bandas não obtiveram resultados suficientes para a discriminação de calcários e dolomitos. Para trabalhos futuros sugere-se a realização de trabalho de campo para a coleta de espectros, através da espectrorradiometria dos afloramentos dos carbonatos.

BISTABLE PERFORMANCE OF CLOSELY COUPLED TWIN STRIPE LASERS.

Results are given for bistable effects in closely coupled twin stripe lasers. These devices use controlled adjustment of asymmetric transverse optical gain to obtain bistability. Various bistable effects have been observed. Initially the authors reported a large light/current hysteresis loop obtained as the drive current to the laser was raised and lowered. Information concerning the bistable mechanisms was then obtained by applying small current pulses into each stripe. It was thus found that bistability was involved with the switching from one stable laser waveguiding mechanism to another. More recently the experimental measurement system has been much improved. Through the use of computer control of motorised micromovements and computer controlled data management, time resolved near and far field, and charge carrier concentration distribution measurements have been more accurately carried out. The paper will outline briefly this system, and report on how it has helped to reveal new mechanisms of bistability in twin stripe lasers.

Low-cost PCB-integrated polymer waveguide sensor for gas detection

An optical waveguide sensor formed directly on low-cost PCB substrates is presented for the first time. The device integrates polymer waveguides functionalized with chemical dyes, photonic and electronic components and allows multiple-gas detection. © 2011 OSA.

High sensitive NO2 gas sensor with low power consumption using selectively grown ZnO nanorods.

The noble gas sensor using multiple ZnO nanorods was fabricated with CMOS compatible process and sol-gel growth method on selective area and gas response characteristics to NO2 gas of the sensor device were investigated. We confirmed the sensors had high sensitive response denoted by the sensitivity of several tens for NO2 gas sensing and also showed pretty low power consumption close to 20 mW even though the recovery of resistance come up to almost the initial value.

Liquid crystal over silicon device characteristics for holographic projection of high-definition television images.

We discuss some fundamental characteristics of a phase-modulating device suitable to holographically project a monochrome video frame with 1280 x 720 resolution. The phase-modulating device is expected to be a liquid crystal over silicon chip with silicon area similar to that of commercial devices. Its basic characteristics, such as number of pixels, bits per pixel, and pixel dimensions, are optimized in terms of image quality and optical efficiency. Estimates of the image quality are made from the noise levels and contrast, while efficiency is calculated by considering the beam apodization, device dead space, diffraction losses, and the sinc envelope.

Self-aligned coupled nanowire transistor.

The integration of multiple functionalities into individual nanoelectronic components is increasingly explored as a means to step up computational power, or for advanced signal processing. Here, we report the fabrication of a coupled nanowire transistor, a device where two superimposed high-performance nanowire field-effect transistors capable of mutual interaction form a thyristor-like circuit. The structure embeds an internal level of signal processing, showing promise for applications in analogue computation. The device is naturally derived from a single NW via a self-aligned fabrication process.

An experimental model of relay deployment planning tool for a wireless sensor network system to monitor civil engineering structures

It is essential to monitor deteriorated civil engineering structures cautiously to detect symptoms of their serious disruptions. A wireless sensor network can be an effective system for monitoring civil engineering structures. It is fast to deploy sensors especially in difficult-to-access areas, and it is extendable without any cable extensions. Since our target is to monitor deteriorations of civil engineering structures such as cracks at tunnel linings, most of the locations of sensors are known, and sensors are not required to move dynamically. Therefore, we focus on developing a deployment plan of a static network in order to reduce the value of a cost function such as initial installation cost and summation of communication distances of the network. The key issue of the deployment is the location of relays that forward sensing data from sensors to a data collection device called a gateway. In this paper, we propose a relay deployment-planning tool that can be used to design a wireless sensor network for monitoring civil engineering structures. For the planning tool, we formalize the model and implement a local search based algorithm to find a quasi-optimal solution. Our solution guarantees two routings from a sensor to a gateway, which can provide higher reliability of the network. We also show the application of our experimental tool to the actual environment in the London Underground.

Improved infrared thermal imaging of a CMOS MEMS device

We report a technique which can be used to improve the accuracy of infrared (IR) surface temperature measurements made on MEMS (Micro-Electro-Mechanical- Systems) devices. The technique was used to thermally characterize a SOI (Silicon-On-Insulator) CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) MEMS thermal flow sensor. Conventional IR temperature measurements made on the sensor were shown to give significant surface temperature errors, due to the optical transparency of the SiO 2 membrane layers and low emissivity/high reflectivity of the metal. By making IR measurements on radiative carbon micro-particles placed in isothermal contact with the device, the accuracy of the surface temperature measurement was significantly improved. © 2010 EDA Publishing/THERMINIC.

Shock transmission and eigenvalue veering within a coupled system.

The operation of dynamical systems in harsh environments requires continuous monitoring. Internal sensors may be used to monitor the conditions in real time. A typical example is the sensor and electronic components used in space structures which, especially during launch, are subject to huge g force. The paper will present an experimental and theoretical study on a simplified model used to analyze the possible cause of high acceleration on the enclosed sensors and equipments due to impulsive loading. The model system consists of two beams coupled using compliant connections. An impulse hammer excites one beam, and vibrations are transmitted to the indirectly driven beam. A theoretical model is developed using a Rayleigh-Ritz approach and validated using experimental results in both the frequency and time domains. Monto Carlo simulation was done with random masses positioned on the indirectly driven beam to determine the worst-case conditions for maximum peak acceleration. Highest acceleration levels were found when mode matching in the two beams led to veering behavior in the coupled modes. The results suggest guidelines for the detailed design of internal components of a structure exposed to shock loading from its environment. [The authors thank Schlumberger Cambridge Research for financial support.].

A hierarchical approach coupled with coarse DEM information for improving the efficiency and accuracy of forest mapping over very rugged terrains

Forest mapping over mountainous terrains is difficult because of high relief Although digital elevation models (DEMs) are often useful to improve mapping accuracy, high quality DEMs are seldom available over large areas, especially in developing countries

A 660MHz ZVS DC-DC converter using gate-driver charge-recycling in 0.18μm CMOS with an integrated output filter

The design and manufacture of a prototype chip level power supply is described, with both simulated and experimental results. Of particular interest is the inclusion of a fully integrated on-chip LC filter. A high switching frequency of 660MHz and the design of a device drive circuit reduce losses by supply stacking, low-swing signaling and charge recycling. The paper demonstrates that a chip level converter operating at high frequency can be built and shows how this can be achieved, using zero voltage switching techniques similar to those commonly used in larger converters. Both simulations and experimental data from a fabricated circuit in 0.18μm CMOS are included. The circuit converts 2.2V to 0.75∼1.0V at ∼55mA. ©2008 IEEE.

Magnetic sensor with compensation for lead and coil resistance

A measurement system for magnetic fields or electric currents uses a single-core fluxgate, magneto-inductive or magneto-impedance device driven from a radio frequency excitation source. Flux nulling feedback circuitry is provided to maintain the core of the sensor at substantially zero net flux and improve the linearity and dynamic response of the sensor system. A high pass filter is provided for reducing the dc effects of the ohmic resistance of the coil and lead wires on the effectiveness of the flux nulling feedback.