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.

Dinâmica de crescimento em Tabebuia rosea (Bertol.) Bertero ex A.DC. (Bignoniaceae): fenologia apical e cambial caulinar

O estudo da dinâmica de crescimento em espécies arbóreas permite melhor compreender a adaptação de uma espécie ao ambiente em que se desenvolve. Dados dessa natureza ainda são escassos no Brasil considerando-se a diversidade de espécies e fitofisionomias existentes. Esse tipo de estudo tem sido apontado como de grande relevância principalmente diante das situações atuais de desmatamento e mudanças climáticas, que exigem recuperação de áreas degradadas e prospectar como as espécies nativas sobreviveram diante deste ambiente de aceleradas mudanças. Nesta perspectiva, o objetivo deste trabalho foi investigar a dinâmica de crescimento de Tabebuia rosea, por meio do monitoramento mensal da fenologia apical e cambial caulinar e dos teores dos pigmentos fotossintetizantes: clorofilas a, b, totais e carotenoides. Os resultados obtidos foram correlacionados entre si e também com a sazonalidade das variáveis ambientais: temperatura, precipitação e fotoperíodo. No que se refere aos teores dos pigmentos fotossintetizantes, foi também avaliada as oscilações observadas nas folhas obtidas nas orientações geográficas: norte, sul, leste e oeste. O trabalho foi desenvolvido no Campus da Universidade do Estado do Rio de Janeiro, RJ, Brasil. A fenologia dos ápices caulinares foi acompanhada mensalmente a partir de observações qualitativas e quantitativas em 15 indivíduos. As amostras contendo a zona cambial foram obtidas por método não destrutivo e processadas segundo as técnicas usuais em histologia vegetal. A extração dos pigmentos fotossintéticos foi realizada em acetona 80%, com posterior centrifugação e análise ao espectrofotômetro em diferentes comprimentos de onda. Tabebuia rosea apresentou aumento na largura da zona cambial em número de camadas celulares e em micrômetros, diminuição do diâmetro radial da célula inicial fusiforme e aumento em micrômetros da camada de células em processo de alongamento e diferenciação do xilema secundário no mesmo período em que a copa das árvores estava ocupada por folhas adultas e com os teores mais elevados de clorofilas nas folhas, coincidindo com o período em que as variáveis ambientais apresentaram-se elevadas, corroborando os resultados já obtidos para outras espécies nativas da Mata Atlântica se desenvolvendo no estado do Rio de Janeiro. A maior concentração de carotenoides foi observada no período em que as variáveis ambientais apresentavam índices elevados e as plantas estavam mais expostas à radiação luminosa, possivelmente em função de um maior investimento em fotoproteção. Cabe destacar que o lado oeste da copa das árvores mostrou uma tendência em apresentar maiores concentrações dos pigmentos fotossintéticos estudados, resultado ainda não observado na literatura até o momento, o que pode ser uma estratégia da espécie em compensar níveis baixos de radiação solar com acúmulo de clorofilas.

Avaliação microtomográfica de canais mesiais de molares inferiores preparados com sistemas rotatórios e reciprocantes

O objetivo do presente trabalho foi avaliar, em microtomografia computadorizada (CT), o preparo de canais de molares inferiores com diferentes sistemas acionados a motor. Foram selecionadas 58 raízes mesiais patentes, de diâmetro anatômico correspondente a #10. Para a avaliação em TC, um anel de aço inoxidável foi confeccionado nos moldes do suporte para amostra do microtomógrafo, para que servisse de fôrma para a inclusão das raízes em resina Duralay, a fim de padronizar a posição do espécime no escaneamento inicial e final. Os canais foram preparados com os sistemas Reciproc R25 (n=16); WaveOne Primary File (n=16); Twisted File (n=14), e HyFlex (n=12). Após serem escaneados, foram reconstruídos tridimensionalmente e avaliados quantitativamente quanto à variação de volume (mm3), área de superfície (mm2) e structure model index (SMI). Foi, ainda, realizada a avaliação qualitativa das seções transversais por terço e por quadrante (MV, ML, DV, DL), sendo avaliado o toque de paredes. Os dados paramétricos foram analisados estatisticamente pelos testes ANOVA e t para amostras pareadas (α=5%). Não foi observada diferença estatística nos parâmetros quantitativos avaliados para Reciproc (142,77 76,75; 42,22 19,22; e 14,68 17,69, respectivamente); WaveOne (105,09 64,82; 29,54 19,21; 14,81 9,10, respectivamente); Twisted File (111,83 43,09; 33,31 18,40; 9,16 6,57, respectivamente), e HyFlex (151,74 149,37; 43,08 41,44; 10,80 8,52, respectivamente) (p=0,423). Dentro de cada grupo, foi observada diferença significante entre os resultados pré e pós-operatórios. O teste não paramétrico de Kruskal Wallis foi aplicado para a avaliação relativa ao toque de paredes. Foi observado que o sistema HyFlex apresentou a maior porcentagem de toques (82,3 13,1), seguido por Reciproc (81,3 16,9), Twisted File (78,3 14,4) e, por fim, WaveOne (76,9 21,7) (p>0,05). Em relação aos terços não foi observada diferença significativa (p=0,424). Os resultados da avaliação dos quadrantes intergrupo não demonstraram diferenças, porém indicaram tendência do preparo em direção à parede distal no terço cervical. Ao final, pôde-se concluir que os sistemas testados se equivalem quanto ao preparo de canais mesiais de molares inferiores; porém, nenhuma das técnicas foi capaz de tocar completamente em todas as paredes do canal radicular.

Caracterização mecânica e tribológica de dois glazeadores disponíveis comercialmente e uma composição experimental

O objetivo desse estudo, in vitro, foi avaliar através de testes mecânicos e tribológicos, a aplicação de dois glazeadores disponíveis comercialmente e uma composição experimental como material de cobertura em restaurações de resina composta com relação à rugosidade superficial, à dureza e à resistência ao desgaste. Foram confeccionados 24 corpos de prova (CP) do compósito Z350XT (3M/ESPE) e divididos em 4 grupos. O grupo controle (GC) não recebeu selamento, o grupo Biscover LV (GB) recebeu aplicação do Biscover LV (Bisco), o grupo Natural Glaze (GN) recebeu aplicação do Natural Glaze (Nova DFL) e o grupo Experimental (GE) recebeu aplicação de um glazeador experimental contendo nanopartículas (1% em peso). Posteriormente, os CP foram submetidos à análise da rugosidade superficial utilizando um perfilômetro e avaliação da dureza através de um nanoindentador, que fornece também o módulo elástico do material. Em seguida, os CP foram submetidos ao teste de desgaste linear alternado, durante 15.000 ciclos, com carga de 5N, em água destilada. A profundidade máxima de desgaste foi avaliada através de um perfilômetro. A análise dos dados relativos à rugosidade superficial (m) foi realizada utilizando ANOVA/Duncan (p-valor = 0,000). As médias e desvio padrão foram: GC-0,12(0,01); GB-0,06(0,01); GN-0,13(0,02); GE-0,13(0,01). A análise da dureza (GPa) e módulo elástico (GPa) foram avaliados aplicando o teste não-paramétrico de Kruskal-Wallis. As médias e desvio padrão para dureza foram: GC-1,10(0,24); GB-0,31(0,004); GN-0,08(0,004); GE-0,12(0,008) para carga de 1,25mN; GC-1,08(0,139); GB-0,32(0,004); GN-0,08(0,003); GE-0,13(0,006) para carga de 2,5mN; GC-1,10(0,101); GB-0,33(0,003); GN-0,09(0,002); GE-0,13(0,056) para carga de 5,0mN. As médias e desvio padrão para módulo elástico foram: GC-17,71(1,666); GB-5,44(0,084); GN-3,484(0,114); GE-4,55(0,178) para carga de 1,25mN; GC-17,5(1,449); GB-5,18(0,065); GN-3,38(0,078); GE-4,55(0,12) para carga de 2,5mN; GC-17,69(1,793); GB-5,04(0,041); GN-3,63(0,066); GE-4,85(0,104) para carga de 5,0mN. A análise dos dados relativos à profundidade de desgaste (m) foi realizada utilizando ANOVA/Dunnett (p-valor = 0,000). As médias e desvio padrão foram: GC-12,51(0,89); GB-0,59(0,07); GN-1,41(0,12); GE-1,84(0,18). A partir dos resultados apresentados pode-se concluir que apenas o Biscover LV foi capaz de reduzir a rugosidade superficial da resina composta testada. Os demais, Natural Glaze e Experimental, não alteraram a rugosidade superficial e foram estatisticamente semelhantes entre si e com o grupo controle. Todos os glazeadores testados reduziram a dureza e o módulo elástico da resina composta quando comparados com o grupo controle, diferindo entre si, apresentando uma ordem crescente de dureza e módulo elástico (Natural Glaze < Experimental < Biscover < Controle). Todos os glazeadores testados foram capazes de reduzir o desgaste da resina composta, quando comparados com o grupo controle, diferindo entre si, apresentado uma ordem crescente de desgaste (Biscover < Natural Glaze < Experimental < Controle).

An improved technique to measure axial variation in wall flow along the channels of a diesel particulate filter

A technique to measure wall flow variation in Diesel Particle Filters (DPFs) is described. In a recent paper, it was shown how the flow distribution in DPFs could be measured in a non-destructive manner. This involved measuring the progressive dilution of a tracer gas introduced at the "outlet" channel upstream end. In the present paper, a significant further improvement to this technique is described, in which only a single probe is required, rather than the two of the previous technique. The single, traversable, probe consists of a controllable flow sink, and slightly downstream, a tracer gas supply. By controlling the sink flow rate such that a very small concentration of tracer gas is aspirated into it, the total flow up to that location in the channel is determined. Typical results showing the axial variation in the wall flow for known wall blockage cases are presented. It is suggested that this technique could be used to interpret the soot loading in the filter channels in a non-intrusive way.

Development of soy protein fortified fish sticks from Tilapia

The objective of this study was to develop soy protein fortified fish sticks from Tilapia. Two preliminary studies were conducted to select the best fish-soy protein-spice mixture combination with four treatments to develop breaded fish sticks. Developed products were organoleptically assessed using 30 untrained panellists with 7-point hedonic scale. The product developed with new combination was compared with market product. Sixty percent of Tilapia fish mince, 12% of Defatted Textured Soy protein (DTSP), 1.6% of salt and 26.4% of ice water (<5°C) and Spice mixture containing 3g of garlic, 2g of pepper 2g of onion and 1.6g of cinnamon were selected as the best formula to manufacture the product. There was no significant difference when compared with market samples in relation to the organoleptic attributes. Proximate composition of the product was 25.76% of crude protein, 2.38% of crude fat, 60.35% of moisture and2.75% of ash. Products were packaged in Poly Vinyl Chloride clear package (12 gauge) and were stored at -1°C and changes in moisture content, peroxide value, pH value and microbiological parameters were assessed during five weeks of storage. Organoleptic acceptability was not changed significantly in all parameters tested (p>0.05). Total aerobic count and yeast and mould count were in acceptable ranges in frozen storage for 5 weeks. Data were analyzed using AN OVA and Friedman non-parametric test.

Optical properties of silicon rich oxides

Thermally treated silicon rich oxides (SRO) used as starting material for the fabrication of silicon nanodots represent the basis of tunable bandgap nanostructured materials for optoelectronic and photonic applications. The optical modelization of such materials is of great interest, as it allows the simulation of reflectance and transmittance (R&T) spectra, which is a powerful non destructive tool in the determination of phase modifications (clustering, precipitation of new phases, crystallization) upon thermal treatments. In this paper, we study the optical properties of a variety of as-deposited and furnace annealed SRO materials. The different phases are treated by means of the effective medium approximation. Upon annealing at low temperature, R&T spectra show the precipitation of amorphous silicon nanoparticles, while the crystallization occurring at temperatures higher than 1000 °C is also clearly identified, in agreement with structural results. The existing literature on the optical properties of the silicon nanocrystals is reviewed, with attention on the specificity of the compositional and structural characteristics of the involved material. © 2011 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim.

Spectroscopic characterization of protein-wrapped single-wall carbon nanotubes and quantification of their cellular uptake in multiple cell generations

We study the spectral characteristics of bovine serum albumin (BSA) protein conjugated single-wall carbon nanotubes (SWNTs), and quantify their uptake by macrophages. The binding of BSA onto the SWNT surface is found to change the protein structure and to increase the doping of the nanotubes. The G-band Raman intensity follows a well-defined power law for SWNT concentrations of up to 33 μg ml-1 in aqueous solutions. Subsequently, in vitro experiments demonstrate that incubation of BSA-SWNT complexes with macrophages affects neither the cellular growth nor the cellular viability over multiple cell generations. Using wide spot Raman spectroscopy as a fast, non-destructive method for statistical quantification, we observe that macrophages effectively uptake BSA-SWNT complexes, with the average number of nanotubes internalized per cell remaining relatively constant over consecutive cell generations. The number of internalized SWNTs is found to be ∼30 × 106 SWNTs/cell for a 60 mm-2 seeding density and ∼100 × 10 6 SWNTs/cell for a 200 mm-2 seeding density. Our results show that BSA-functionalized SWNTs are an efficient molecular transport system with low cytotoxicity maintained over multiple cell generations. © 2013 IOP Publishing Ltd.

Sorting nanoparticles by centrifugal fields in clean media

The on-demand availability of nanomaterials with selected size and well-defined chemical/physical properties is of fundamental importance for their widespread application. We report two clean, rapid, and non-destructive approaches for nanoparticle (NP) size selection in centrifugal fields. The first exploits rate zonal separation in a high viscosity gradient. The second exploits selective sedimentation of NPs with different sizes. These methods are here applied to metallic nanoparticles (MNPs) with different compositions and surface chemistry, dispersed either in water or organic solvents. The approach is general and can also be exploited for the separation of NPs of any material. We selectively sort both Au and AgNPs with sizes in the 10-30 nm range, achieving chemical-free MNPs with low polydispersivity. We do not use solutes, thus avoiding contamination, and only require low centrifugal fields, easily achievable in benchtop systems. © 2013 American Chemical Society.

Magnetic characterisation of large grain, bulk Y-Ba-Cu-O superconductor-soft ferromagnetic alloy hybrid structures

Large grain, bulk Y-Ba-Cu-O (YBCO) high temperature superconductors (HTS) have significant potential for use in a variety of practical applications that incorporate powerful quasi-permanent magnets. In the present work, we investigate how the trapped field of such magnets can be improved by combining bulk YBCO with a soft FeNi, ferromagnetic alloy. This involves machining the alloy into components of various shapes, such as cylinders and rings, which are attached subsequently to the top surface of a solid, bulk HTS cylinder. The effect of these modifications on the magnetic hysteresis curve and trapped field of the bulk superconductor at 77 K are then studied using pick-up coil and Hall probe measurements. The experimental data are compared to finite element modelling of the magnetic flux distribution using Campbell's algorithm. Initially we establish the validity of the technique involving pick-up coils wrapped around the bulk superconductor to obtain its magnetic hysteresis curve in a non-destructive way and highlight the difference between the measured signal and the true magnetization of the sample. We then consider the properties of hybrid ferromagnet/superconductor (F/S) structures. Hall probe measurements, together with the results of the model, establish that flux lines curve outwards through the ferromagnet, which acts, effectively, like a magnetic short circuit. Magnetic hysteresis curves show that the effects of the superconductor and the ferromagnet simply add when the ferromagnet is saturated fully by the applied field. The trapped field of the hybrid structure is always larger than that of the superconductor alone below this saturation level, and especially when the applied field is removed. The results of the study show further that the beneficial effects on the trapped field are enhanced when the ferromagnet covers the entire surface of the superconductor for different ferromagnetic components of various shapes and fixed volume. © 2014 Elsevier B.V. All rights reserved.

Optical waveguide propagation loss measurement using multiple reflections method

Optical waveguide propagation loss measurement method based on optical multiple reflections detection is presented in this paper. By using a precision reflectometer, uncertain influence on waveguide propagation loss measurement caused by fiber-waveguide coupling can be eliminated effectively and the waveguide net propagation loss can be measured accurately. To demonstrate this, the propagation loss of a Silicon-on-Insulator (SOI) rib waveguide fabricated by RIE is measured with the obtained value being 4.3 dB/cm. This method provides a non-destructive means for evaluating waveguide propagation loss. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Photovoltage and luminescence study of stacked InAs/GaAs self-organized quantum dots

The ground and excited state excitonic transitions of stacked InAs self-organized quantum dots (QDs) in a laser diode structure are studied. The interband absorption transitions of QDs are investigated by non-destructive PV spectra, indicating that the strongest absorption is related to the excited states with a high density and coincides with the photon energy of lasing emission. The temperature and excitation (electric injection) intensity dependences of photoluminescence and electroluminescence indicate the influence of state filling effect on the luminescence of threefold stacked QDs. The results indicate that different coupling channels exist between electronic states in both vertical and lateral directions.

Spectral relationship of photoinduced refractive index and absorption changes in fulgide films

Fulgides are one kind of organic photochromic compound, which are famous for their thermal irreversibility. In this report, from the difference spectra of the absorption A() of one kind of pyrrylfulgide, the spectral refractive index change n() was calculated by the Kramers-Kronig relation (KKR), and a good correlation of theoretically derived values and the experimental values of the n measured by a modified Michelson interferometer was found. Further, it is demonstrated that it was possible to calculate the spectral dependence of diffraction efficiency from the easily accessible absorption changes. This method will be a useful tool for the characterization and optimization of fulgide films. The results show that the diffraction efficiency is high at 488 and 750 nm, where the absorption is very small, so we can realize non-destructive reconstruction.

Kinetics of dissociative water adsorption on stepped Si(001), on Si(115), Si(113), Si(5,5,12) and Si(112)

We present photoelectron spectroscopic and low energy electron diffraction measurements of water adsorption on flat Si samples of the orientations (001), (115), (113), (5,5,12) and (112) as well as on curved samples covering continuously the ranges (001)-(117) and (113)-(5,5,12)-(112). On all orientations, water adsorption is dissociative (OH and H) and non-destructive. On Si(001) the sticking coefficient S and the saturation coverage Theta(sat) are largest. On Si(001) and for small miscuts in the [110]-azimuth, S is constant nearly up to saturation which proves that the kinetics involves a weakly bound mobile precursor state. For (001)-vicinals with high miscut angles (9-13 degrees), the step structure breaks down, the precursor mobility is affected and the adsorption kinetics changed. On (115), (113), (5,5,12) and (112), the values of S and Theta(sat) are smaller which indicates that not all sites are able to dissociate and bind water. For (113) the shape of the adsorption curves Theta versus exposure shows the existence of two adsorption processes, one with mobile precursor kinetics and one with Langmuir-like kinetics. On (5,5,12), two processes with mobile precursor kinetics are observed which are ascribed to adsorption on different surface regions within the large surface unit cell. From the corresponding values of S and Theta(sat), data for structure models are deduced. (C) 1997 Elsevier Science B.V.

Photovoltage and luminescence study of stacked InAs/GaAs self-organized quantum dots

The ground and excited state excitonic transitions of stacked InAs self-organized quantum dots (QDs) in a laser diode structure are studied. The interband absorption transitions of QDs are investigated by non-destructive PV spectra, indicating that the strongest absorption is related to the excited states with a high density and coincides with the photon energy of lasing emission. The temperature and excitation (electric injection) intensity dependences of photoluminescence and electroluminescence indicate the influence of state filling effect on the luminescence of threefold stacked QDs. The results indicate that different coupling channels exist between electronic states in both vertical and lateral directions.