Hardware reconfigurável para identificação de radionuclídeos utilizando o método de agrupamento subtrativo.

Fontes radioativas possuem radionuclídeos. Um radionuclídeo é um átomo com um núcleo instável, ou seja, um núcleo caracterizado pelo excesso de energia que está disponível para ser emitida. Neste processo, o radionuclídeo sofre o decaimento radioativo e emite raios gama e partículas subatômicas, constituindo-se na radiação ionizante. Então, a radioatividade é a emissão espontânea de energia a partir de átomos instáveis. A identificação correta de radionuclídeos pode ser crucial para o planejamento de medidas de proteção, especialmente em situações de emergência, definindo o tipo de fonte de radiação e seu perigo radiológico. Esta dissertação apresenta a aplicação do método de agrupamento subtrativo, implementada em hardware, para um sistema de identificação de elementos radioativos com uma resposta rápida e eficiente. Quando implementados em software, os algoritmos de agrupamento consumem muito tempo de processamento. Assim, uma implementação dedicada para hardware reconfigurável é uma boa opção em sistemas embarcados, que requerem execução em tempo real, bem como baixo consumo de energia. A arquitetura proposta para o hardware de cálculo do agrupamento subtrativo é escalável, permitindo a inclusão de mais unidades de agrupamento subtrativo para operarem em paralelo. Isso proporciona maior flexibilidade para acelerar o processo de acordo com as restrições de tempo e de área. Os resultados mostram que o centro do agrupamento pode ser identificado com uma boa eficiência. A identificação desses pontos pode classificar os elementos radioativos presentes em uma amostra. Utilizando este hardware foi possível identificar mais do que um centro de agrupamento, o que permite reconhecer mais de um radionuclídeo em fontes radioativas. Estes resultados revelam que o hardware proposto pode ser usado para desenvolver um sistema portátil para identificação radionuclídeos.

Análise multielementar em folhas de Nerium oleander L. usando fluorescência de raios X por dispersão em energia

Desde o início do século XX, a poluição do ar nos grandes centros piorou em consequência processo de industrialização e urbanização, juntamente com o rápido crescimento populacional e do transporte motorizado. Algumas espécies de plantas absorvem os poluentes atmosféricos pelas suas folhas e então, fixa-os em sua matriz, tornando-se assim um biomonitor de poluição nessa área. Assim, a análise foliar dessas espécies de vegetal pode ser usado como monitoramento ambiental. Uma das plantas que tem a habilidade de reter certos elementos químicos do ambiente e pode ser usada como biomonitor é a Nerium oleander L.. Neste estudo utilizou-se folhas de Nerium oleander L. para avaliar os níveis de poluição ambiental em uma sub-região da Região Metropolitana do Rio de Janeiro através da Fluorescência de Raios X (EDXRF). O sistema de EDXRF foi desenvolvido no próprio laboratório e consiste de um sistema portátil de XRF formado por um mini tubo raio X de baixa potência (anodo de Ag e operação em 20 kV/50 μA) e um detector de SiPIN. As amostras de Nerium oleander L. foram coletadas de plantas adultas. As amostras foram coletadas durante as quatros estações do ano (verão, outono, inverno e primavera). Todas as folhas foram coletadas a uma distância superior de 1,5 m em relação ao solo. As amostras foram acondicionadas em sacos plásticos e depois da chegada ao laboratório foram colocados sob refrigeração a 5 C. No laboratório, as amostras foram limpas com um pincel com cerdas macias para retirar a poeira. Depois disso, as amostras foram colocadas na estufa a 60 C por 48 h. Em seguida, as amostras foram pulverizadas (44 μm). Depois desse processo, alíquotas de 500 mg de massa foram prensadas a uma pressão de 2.32×108 por cerca de 15 minutos, afim de se obter pastilhas finas com diâmetro de 2,54 cm e densidade superficial de 100 mg/cm2. Foi possível detectar a concentração de 13 elementos: S, Cl, K, Ca, Mn, Fe, Cu, Zn, Br, Rb, Sr, Ba e Pb. A partir da concentração de cada elemento foram obtidos os mapas de distribuição elementar da área de estudo para cada estação. A análise da correlação de Pearson mostrou que existe uma correlação significativa entre os elementos Fe, Zn, Ba e Pb, entre os elementos Ca e Sr e entre os elementos Cl, K, Rb. A análise do PCA (Análise por Componentes Principais) mostrou que existem dois fatores principais da emissão de poluição ambiental: emissão por ressuspensão do solo (Cl, K, Ca, Mn, Rb e Sr) e emissões veiculares e industriais (Fe, Zn, Ba e Pb). O estudo da poluição ambiental através da técnica de EDXRF utilizando folhas de Nerium oleander L. como biomonitor se mostrou uma técnica de baixo custo e eficiência substancial na determinação da concentração elementar dos poluentes atmosféricos.

Estimating Dungeness crab (Cancer magister) abundance: crab pots and dive transects compared

Dungeness crabs (Cancer magister) were sampled with commercial pots and counted by scuba divers on benthic transects at eight sites near Glacier Bay, Alaska. Catch per unit of effort (CPUE) from pots was compared to the density estimates from dives to evaluate the bias and power of the two techniques. Yearly sampling was conducted in two seasons: April and September, from 1992 to 2000. Male CPUE estimates from pots were significantly lower in April than in the following September; a step-wise regression demonstrated that season accounted for more of the variation in male CPUE than did temperature. In both April and September, pot sampling was significantly biased against females. When females were categorized as ovigerous and nonovigerous, it was clear that ovigerous females accounted for the majority of the bias because pots were not biased against nonovigerous females. We compared the power of pots and dive transects in detecting trends in populations and found that pots had much higher power than dive transects. Despite their low power, the dive transects were very useful for detecting bias in our pot sampling and in identifying the optimal times of year to sample so that pot bias could be avoided.

Smart chemical sensor application of ZnO nanowires grown on CMOS compatible SOI microheater platform

Smart chemical sensor based on CMOS(complementary metal-oxide- semiconductor) compatible SOI(silicon on insulator) microheater platform was realized by facilitating ZnO nanowires growth on the small membrane at the relatively low temperature. Our SOI microheater platform can be operated at the very low power consumption with novel metal oxide sensing materials, like ZnO or SnO2 nanostructured materials which demand relatively high sensing temperature. In addition, our sol-gel growth method of ZnO nanowires on the SOI membrane was found to be very effective compared with ink-jetting or CVD growth techniques. These combined techniques give us the possibility of smart chemical sensor technology easily merged into the conventional semiconductor IC application. The physical properties of ZnO nanowire network grown by the solution-based method and its chemical sensing property also were reported in this paper.

Laminar to turbulent flow transition measurements using an array of SOI-CMOS MEMS wall shear stress sensors

The successful utilization of an array of silicon on insulator complementary metal oxide semiconductor (SOICMOS) micro thermal shear stress sensors for flow measurements at macro-scale is demonstrated. The sensors use CMOS aluminum metallization as the sensing material and are embedded in low thermal conductivity silicon oxide membranes. They have been fabricated using a commercial 1 μm SOI-CMOS process and a post-CMOS DRIE back etch. The sensors with two different sizes were evaluated. The small sensors (18.5 ×18.5 μm2 sensing area on 266 × 266 μm2 oxide membrane) have an ultra low power (100 °C temperature rise at 6mW) and a small time constant of only 5.46 μs which corresponds to a cut-off frequency of 122 kHz. The large sensors (130 × 130 μm2 sensing area on 500 × 500 μm2 membrane) have a time constant of 9.82 μs (cut-off frequency of 67.9 kHz). The sensors' performance has proven to be robust under transonic and supersonic flow conditions. Also, they have successfully identified laminar, separated, transitional and turbulent boundary layers in a low speed flow. © 2008 IEEE.

AC losses of superconducting racetrack coil in various magnetic conditions

High-temperature superconductors have created the opportunity for a step change in the technology of power applications. Racetrack superconducting coils made from YBCO coated conductors have been used in several engineering applications including SMES, rotor or stator windings of electric machines. AC loss is one of the most important factors that determine the design and performance of superconducting devices. In this paper, a numerical model is developed to calculate the AC losses in superconducting racetrack coils in different magnetic conditions. This paper first discusses the AC losses of the coils in self-field or external field only. It then goes to investigate the AC losses of the coils being exposed to AC ripple field and a DC background field. Finally, the AC losses of the coils carrying DC current and being exposed to AC field are calculated. These two scenarios correspond to using superconducting coils as the rotor field winding of an electric machine. © 2010 IEEE.

A high temperature SOI CMOS NO2 sensor

For more than 20 years researchers have been interested in developing micro-gas sensors based on silicon technology. Most of the reported devices are based on micro-hotplates, however they use materials that are not CMOS compatible, and therefore are not suitable for large volume manufacturing. Furthermore, they do not allow the circuitry to be integrated on to the chip. CMOS compatible devices have been previously reported. However, these use polysilicon as the heater material, which has long term stability problems at high temperatures. Here we present low power, low cost SOI CMOS NO2 sensors, based on high stability single crystal silicon P+ micro-heaters platforms, capable of measuring gas concentrations down to 0.1 ppm. We have integrated a thin tungsten molybdenum oxide layer as a sensing material with a foundry-standard SOI CMOS micro-hotplate and tested this to NO2. We believe these devices have the potential for use as robust, very low power consumption, low cost gas sensors. © 2011 American Institute of Physics.

Dynamic analysis of the brushless doubly-fed induction generator during symmetrical three-phase voltage dips

The Brushless Doubly-Fed Induction Generator (BDFIG) shows commercial promise as replacement for doublyfed slip-ring generators for wind power applications by offering reduced capital and operational costs due to its brushless operation. In order to facilitate its commercial deployment, the capabilities of the BDFIG system to comply with grid code requirements have to be assessed. This paper, for the first time, studies the performance of the BDFIG under grid fault ride-through and presents the dynamic behaviour of the machine during three-phase symmetrical voltage dips. Both full and partial voltage dips are studied using a vector model. Simulation and experimental results are provided for a 180 frame BDFIG.