Monte Carlo simulation of x-ray spectra generated by kilo-electron-volt electrons

We present a general algorithm for the simulation of x-ray spectra emitted from targets of arbitrary composition bombarded with kilovolt electron beams. Electron and photon transport is simulated by means of the general-purpose Monte Carlo code PENELOPE, using the standard, detailed simulation scheme. Bremsstrahlung emission is described by using a recently proposed algorithm, in which the energy of emitted photons is sampled from numerical cross-section tables, while the angular distribution of the photons is represented by an analytical expression with parameters determined by fitting benchmark shape functions obtained from partial-wave calculations. Ionization of K and L shells by electron impact is accounted for by means of ionization cross sections calculated from the distorted-wave Born approximation. The relaxation of the excited atoms following the ionization of an inner shell, which proceeds through emission of characteristic x rays and Auger electrons, is simulated until all vacancies have migrated to M and outer shells. For comparison, measurements of x-ray emission spectra generated by 20 keV electrons impinging normally on multiple bulk targets of pure elements, which span the periodic system, have been performed using an electron microprobe. Simulation results are shown to be in close agreement with these measurements.

L'efecte del canvi climàtic sobre els precursos de les aromes minoritàries del raïm

Aquest treball forma part d'un macroprojecte que pretén centrar-se en l'estudi de l'evolució dels precursos de les aromes minoritàries a la zona de la Rioja. Neix d'una inquietud que intenta esbrinar quins efectes globals té el canvi climàtic sobre les propietats químiques del raïm. Per tal de que es desenvolupi aquest projecte, prèviament es disposa d’un seguit de dades històriques i analítiques que permetran analitzar diferents paràmetres dels anys considerats com a anys d'estudi, que són 2009, 2010 i 2011. Els principals paràmetres que s'estudiaran són el GDD (Growing Degree Day) i la pluviometria, analitzant-los en tres collites diferents pels tres anys d’estudi , primer per separat i després junts per veure el seu efecte. Posteriorment, es farà un estudi més acurat de les diferents famílies químiques que hi ha, quina és la seva evolució així com, quines són les propietats químiques dels seus precursors minoritaris.

Estudi de plantes medicinals del Pirineu andorrà, relacionant els seus usos tradicionals amb la seva composició fitoquímica, mitjançant tècniques analítiques

S'ha realitzat una aproximació, de caràcter massiva i qualitativa, a la fitoquímica de 6 plantes medicinals, 5 d'elles de mitja i alta muntanya dins la família Crassulaceae (gèneres Sempervivum, Sedum i Umbilicus), recol•lectades als Pirineus, i una dins el gènere Aloe, que ha permès fer una relació entre les seves aplicacions tradicionals i la seva possible composició fitoquímica aproximada, mitjançant l'ús de tècniques analítiques basades en 1H RMN.

Els graduats ben formats, la universitat i la innovació

Una de les coses que em sorprèn o, potser millor, m'empipa, és veure com hi ha poques empreses autòctones que es dediquin a estudiar i comercialitzar amb èxit aliments funcionals o complements alimentosos que aprofitin les propietats d'aquestes substàncies. La gran majoria d'empreses catalanes que s'hi dediquen només són distribuïdores de les marques consolidades d'altres països

Coherent patterns and self-induced diffraction of electrons on a thin nonlinear layer

Electron scattering on a thin layer where the potential depends self-consistently on the wave function has been studied. When the amplitude of the incident wave exceeds a certain threshold, a soliton-shaped brightening (darkening) appears on the layer causing diffraction of the wave. Thus the spontaneously formed transverse pattern can be viewed as a self-induced nonlinear quantum screen. Attractive or repulsive nonlinearities result in different phase shifts of the wave function on the screen, which give rise to quite different diffraction patterns. Among others, the nonlinearity can cause self-focusing of the incident wave into a beam, splitting in two "beams," single or double traces with suppressed reflection or transmission, etc.

Self-consistent theory of current and voltage noise in multimode ballistic conductors

Electron transport in a self-consistent potential along a ballistic two-terminal conductor has been investigated. We have derived general formulas which describe the nonlinear current-voltage characteristics, differential conductance, and low-frequency current and voltage noise assuming an arbitrary distribution function and correlation properties of injected electrons. The analytical results have been obtained for a wide range of biases: from equilibrium to high values beyond the linear-response regime. The particular case of a three-dimensional Fermi-Dirac injection has been analyzed. We show that the Coulomb correlations are manifested in the negative excess voltage noise, i.e., the voltage fluctuations under high-field transport conditions can be less than in equilibrium.

Analysis of the tensile modulus of polypropylene composites reinforced with stone groundwood fibers

One of the most relevant properties of composite materials to be considered is stiffness. Fiberglass has been used traditionally as a fibrous reinforcing element when stiff materials are required. However, natural fibers are been exploited as replacements for synthetic fibers to satisfy environmental concerns. Among the different natural fibers, wood fibers show the combination of relatively high aspect ratio, good specific stiffness and strength, low density, low cost, and less variability than other natural fibers of such those from annual crops. In this work, composites from polypropylene and stone groundwood fibers from softwood were prepared and mechanically characterized under tensile loads. The Young’s moduli of the ensuing composites were analyzed and their micromechanics aspects evaluated. The reinforcing effect of stone groundwood fibers was compared to that of conventional reinforcement such fiberglass. The Halpin-Tsai model with the modification proposed by Tsai-Pagano accounted fairly for the behavior of PP composites reinforced with stone groundwood fibers. It was also demonstrated that the aspect ratio of the reinforcement plays a role in the Young’s modulus of injection molded specimens

Bio-based composites from stone groundwood applied to new product development

This paper deals with the product design, engineering, and material selection intended for the manufacturing of an eco-friendly chair. The final product is expected to combine design attributes with technical and legal feasibility with the implementation of new bio-based materials. Considering the industrial design, a range of objectives and trends were determined after setting the market requirements, and the final concept was proposed and modeled. The product geometry, production technology, and legal specifications were the input data for product engineering. The material selection was based on the technical requirements. Polypropylene (PP) composite materials based on coupled-fiberglass, sized-fiberglass, and coupled-stone ground wood reinforcements were prepared and characterized. Final formulations based on these PP composites are proposed and justified

Determination of corn stalk fibers' strength through modeling of the mechanical properties of its composites

Worldwide cultivation of corn is expanding, due in part to the increasing production of bioethanol. In consequence, huge amounts of corn stalks residues are been produced. Instead of incineration, we transformed the corn stalks into a semichemical pulp and successfully applied it as reinforcement in polypropylene composites. PP composites reinforced with 40% wt corn stalk single fibers were prepared, and their mechanical properties were evaluated. Through mechanical properties modeling of the composites, the intrinsic tensile strength of the cellulosic fibers that constitute the corn stalk have been determined

The effect of lignin as a natural adhesive on the physico-mechanical properties of Vitis vinifera fiberboards

Lignin was used as a natural adhesive to manufacture Vitis vinifera fiberboards. The fiberboards were produced at laboratory scale by adding powdered lignin to material that had previously been steam-exploded under optimized pretreatment and pressing conditions. The kraft lignin used was washed several times with an acidic solution to eliminate any contaminants and low molecular weight compounds. This research studied the effects of amounts of lignin ranging from 5% to 20% on the properties of Vitis vinifera fiberboards. The fiberboard properties evaluated were density, water resistance in terms of thickness swelling, water absorption, and the mechanical properties in terms of modulus of rupture, modulus of elasticity, and internal bond. Results showed that fiberboards made from Vitis vinifera without lignin addition had weaker mechanical properties. However, the fiberboards obtained using acid-washed kraft lignin as a natural adhesive had good mechanical and water resistance properties that fully satisfied the relevant standard specifications

Optical and microstructural properties of MgF2 UV coatings grown by ion beam sputtering process

The optical, mechanical, and microstructural properties of MgF2 single layers grown by ion beam sputtering have been investigated by spectrophotometric measurements, film stress characterization, x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), x-ray diffraction, and transmission electron microscopy. The deposition conditions, using fluorine reactive gas or not, have been found to greatly influence the optical absorption and the stress of the films as well as their microstructure. The layers grown with fluorine compensation exhibit a regular columnar microstructure and an UV-optical absorption which can be very low, either as deposited or after thermal annealings at very low temperatures. On the contrary, layers grown without fluorine compensation exhibit a less regular microstructure and a high ultraviolet absorption which is particularly hard to cure. On the basis of calculations, it is shown that F centers are responsible for this absorption, whereas all the films were found to be stoichiometric, in the limit of the XPS sensitivity. On the basis of external data taken from literature, our experimental curves are analyzed, so we propose possible diffusion mechanisms which could explain the behaviors of the coatings.

Estudi de la influència del lubricant en operacions de mecanització

Els processos de mecanitzat amb arrencament de ferritja consisteixen en arrencar contínuament petits fragments de material de la peça a la que es vol donar forma mitjançant les eines de tall. En treballar amb metalls, aquestes forces de tall són importants, i provoquen el desgast de les eines així com un escalfament important de l’eina i la peça. Per aquest motiu s’introdueixen els olis de tall, amb les principals funcions de refrigerar i lubricar. Tradicionalment, aquests olis de tall s’han subministrat a raig, quedant la zona de treball inundada. Els últims anys, degut a les millores tecnològiques i per intentar estalviar amb olis de tall, s’ha ideat un nou sistema anomenat mínima quantitat de lubricant, el qual subministra petites gotes d’oli, no soluble en aigua, dins un flux d’aire a pressió. Aquest sistema, a més, s’injecta prop de la zona de treball, on és estricament necessari. Aquest sistema redueix considerablement el consum d’oli de tall, i a més, augmenta l’eficiència de lalubricació. A part, elimina els posteriors tractaments per reciclar l’oli de tall un cop perd les seves propietats. Per aquest motiu, es pretén estudiar la utilització d’un mètode semblant al de la mínima quantitat de lubricant, subministrant el mateix oli de tall que s’utilitza convencionalment però polvoritzar per tal de convertir-lo en un aerosol

Els escarabats inspiren nous materials

La natura és sàvia i, després d'anys d'evolució, ha seleccionat materials amb propietats insuperables. Alguns experts creuen que el 80% de les solucions que la ciència busca estan en els animals i les plantes. S'investiga per aconseguir avions inspirats en el vol del cigne, edificis que imitin la termoregulació dels cactus, banyadors basats en les escates dels taurons per reduir la fricció amb l'aigua i materials tan resistents com les teranyines.

L’étude de l’InP et du GaP suite à l’implantation ionique de Mn et à un recuit thermique

Cette thèse est dédiée à l’étude des matériaux InMnP et GaMnP fabriqués par implantation ionique et recuit thermique. Plus précisément nous avons investigué la possibilité de former par implantation ionique des matériaux homogènes (alliages) de InMnP et GaMnP contenant de 1 à 5 % atomiques de Mn qui seraient en état ferromagnétique, pour des possibles applications dans la spintronique. Dans un premier chapitre introductif nous donnons les motivations de cette recherche et faisons une revue de la littérature sur ce sujet. Le deuxième chapitre décrit les principes de l’implantation ionique, qui est la technique utilisée pour la fabrication des échantillons. Les effets de l’énergie, fluence et direction du faisceau ionique sur le profil d’implantation et la formation des dommages seront mis en évidence. Aussi dans ce chapitre nous allons trouver des informations sur les substrats utilisés pour l’implantation. Les techniques expérimentales utilisées pour la caractérisation structurale, chimique et magnétique des échantillons, ainsi que leurs limitations sont présentées dans le troisième chapitre. Quelques principes théoriques du magnétisme nécessaires pour la compréhension des mesures magnétiques se retrouvent dans le chapitre 4. Le cinquième chapitre est dédié à l’étude de la morphologie et des propriétés magnétiques des substrats utilisés pour implantation et le sixième chapitre, à l’étude des échantillons implantés au Mn sans avoir subi un recuit thermique. Notamment nous allons voir dans ce chapitre que l’implantation de Mn à plus que 1016 ions/cm2 amorphise la partie implantée du matériau et le Mn implanté se dispose en profondeur sur un profil gaussien. De point de vue magnétique les atomes implantés se trouvent dans un état paramagnétique entre 5 et 300 K ayant le spin 5/2. Dans le chapitre 7 nous présentons les propriétés des échantillons recuits à basses températures. Nous allons voir que dans ces échantillons la couche implantée est polycristalline et les atomes de Mn sont toujours dans un état paramagnétique. Dans les chapitres 8 et 9, qui sont les plus volumineux, nous présentons les résultats des mesures sur les échantillons recuits à hautes températures : il s’agit d’InP et du GaP implantés au Mn, dans le chapitre 8 et d’InP co-implanté au Mn et au P, dans le chapitre 9. D’abord, dans le chapitre 8 nous allons voir que le recuit à hautes températures mène à une recristallisation épitaxiale du InMnP et du GaMnP; aussi la majorité des atomes de Mn se déplacent vers la surface à cause d’un effet de ségrégation. Dans les régions de la surface, concentrés en Mn, les mesures XRD et TEM identifient la formation de MnP et d’In cristallin. Les mesures magnétiques identifient aussi la présence de MnP ferromagnétique. De plus dans ces mesures on trouve qu’environ 60 % du Mn implanté est en état paramagnétique avec la valeur du spin réduite par rapport à celle trouvée dans les échantillons non-recuits. Dans les échantillons InP co-implantés au Mn et au P la recristallisation est seulement partielle mais l’effet de ségrégation du Mn à la surface est beaucoup réduit. Dans ce cas plus que 50 % du Mn forme des particules MnP et le restant est en état paramagnétique au spin 5/2, dilué dans la matrice de l’InP. Finalement dans le dernier chapitre, 10, nous présentons les conclusions principales auxquels nous sommes arrivés et discutons les résultats et leurs implications.