Sensores em fibra óptica para monitorização ambiental

Fruto da crescente preocupação face à bioacumulação e bioconcentração de poluentes e conscientização dos efeitos do aquecimento global, nos últimos anos têm sido adoptadas inúmeras acções e medidas que visam o controlo de parâmetros indicadores da qualidade do meio, a detecção de substâncias potencialmente perigosas e a promoção/utilização de energias alternativas não poluentes. Neste âmbito, a monitorização em tempo real revela-se fundamental para a análise contínua do equilíbrio dos ecossistemas. Neste contexto, os sensores de fibra óptica, mais concretamente os sensores químicos em fibra óptica possuem um conjunto de características, como por exemplo a miniaturização, baixo custo, versatilidade, biocompatibilidade, capacidade de monitorização remota, que representam uma alternativa tecnológica e economicamente viável. Por outro lado, a utilização de redes de difracção em sensores de fibra óptica, é em adição uma mais-valia para este tipo de sistemas, as redes de período longo pela sua sensibilidade intrínseca ao índice de refracção, e as redes de Bragg pela sua facilidade de interrogação e facilidade de multiplexagem. A presente dissertação tem por objectivo o estudo, desenvolvimento e análise de sensores em fibra óptica para monitorização de espaços ambientais. O presente documento encontra-se organizado em cinco capítulos. O capítulo 1 faz um enquadramento dos sensores de fibra óptica para monitorização ambiental dando relevo aos sensores químicos em fibra óptica. No capítulo 2 expõe-se o conjunto de conceitos necessários para a compreensão do trabalho. A começar pelas redes de difracção em fibra óptica e a suas potencialidades como elementos sensores. Algumas configurações foram detalhadas assim como alguns princípios para interrogação das mesmas. A medição multi-parâmetro e o fabrico de membranas de sensibilidade selectiva são também abordados. O Capitulo 3 refere a primeira configuração desenvolvida, trata-se de um sensor interferométrico baseado numa cavidade Fabry-Pérot, constituído por uma rede de Bragg e a reflectividade da ponta da fibra. O objectivo do sensor é a monitorização do ácido acético e outras espécies carboxílicas em bioreactores. Para tornar a configuração sensível ao ácido foi aplicado um revestimento de Silane-PVP à extremidade da fibra. A configuração sensora demonstrada aufere de características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, não utilização de indicadores, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capítulo 4 apresenta a segunda configuração desenvolvida que tem por objectivo a medição simultânea de salinidade e temperatura. A medição de salinidade é baseada no índice de refracção. Trata-se de um sensor de intensidade auto-referenciado, baseado em três redes de difracção. Uma rede de período longo sensível ao índice de refracção e temperatura e duas redes de Bragg, para interrogação da da rede de período longo e compensação de temperatura. Para discriminação dos parâmetros de interesse foi utilizado o método matricial. A configuração exposta exibe características favoráveis, como excelente resolução, resposta linear, discriminação de índice de refracção e temperatura, leitura em reflexão e o facto de operar na janela espectral das telecomunicações. O Capitulo 5 contém as conclusões e comentários finais ao trabalho. No final da tese seguem-se os anexos, onde se encontram as publicações e comunicações resultantes do trabalho realizado.

Sensores de pressão em fibra óptica para o estudo dos fenómenos da percolação da água em solos

Dada a necessidade de obtermos sistemas monitorizados com elevada precisão, de grande durabilidade e resistentes às condições atmosféricas, surgiu a possibilidade de aplicação das fibras ópticas como sensores para monitorização de pressão. Nesse contexto, as fibras “hetero-core” (fibra óptica composta por uma fibra multimodo entre duas fibras ópticas monomodo) e a utilização de lentes GRIN (“GRaded INdex”) em conjunto com superfícies reflectoras permitem a determinação da pressão e são objecto de estudo desta dissertação. Em termos de aplicação, o objectivo principal desta tese de mestrado foi de proporcionar o projecto e desenvolvimentos da medida de pressão em 48 pontos para um tanque de estudo dos fenómenos de percolação da água nos solos e que é pertencente à Secção de Geotecnia do Departamento de Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Inicialmente, foi caracterizado um sistema contendo uma fibra “hetero-core” à qual foi aplicada uma curvatura, com auxílio de uma carruagem micrométrica. Este sistema permitiu a simulação do mesmo efeito de aplicação de pressão à fibra “hetero-core”. Na configuração seguinte, usou-se um OTDR (“Optical Time Domain Reflectometer”) para visualização e registo das perdas encontradas durante o processo de dobrar e esticar da fibra “hetero-core”. Ao longo deste registo, várias configurações foram testadas até ser encontrada a cabeça sensora com melhor comportamento para monitorizar a pressão. A multiplexagem foi conseguida ao colocar dois sensores em série, sendo cada um deles constituído por uma fibra “hetero-core” colocada no fundo de um tubo de água disposto verticalmente. Com a adição da água no tubo de água, a curvatura na fibra “hetero-core” aumentava, notando-se claramente que as perdas também subiam. Os resultados obtidos nesta configuração foram bastante satisfatórios permitindo a independência entre os dois sensores dispostos em série. Posteriormente, foi testada uma nova configuração sensora, o sensor de fibra óptica para monitorização de pressão foi construído com recurso a uma lente GRIN e uma superfície reflectora. Esta lente, disposta diante de um espelho, permitiu emitir e captar luz de um determinado comprimento de onda devido à reflexão do sinal luminoso no espelho. Com sucessivos incrementos, afastou-se e aproximou-se a lente ao espelho, registando-se e observando-se as perdas de potência obtidas com auxílio do OTDR. Também para esta configuração foi testada a multiplexagem de vários sensores, tendo sido utilizadas as seguintes opções: um acoplador de 2:1; um acoplador 4:1 e um comutador óptico. Verificou-se que a utilização de um comutador óptico é o melhor caso para a monitorização de pressão de múltiplos sensores. A multiplexagem com recurso ao comutador foi possível, uma vez que permitia a medição independente de cada sensor de pressão num determinado tempo. Com este resultado, é possível monitorizar 48 sensores com recurso ao OTDR, multiplexados temporalmente. Toda esta implementação prática da dissertação foi realizada nas instalações da Unidade de Optoelectrónica e Sistemas Electrónicos no INESC Porto, onde foram caracterizados e estudados sensores com diferentes características que poderão ser lidas neste documento. A componente teórica foi efectuada na Universidade da Madeira.

Análise por meio de espectroscopia de emissão óptica das espécies ativas em nitretação iônica e gaiola catódica

Plasma process like ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding are utilized in order to become hard surface of steels. The ionic nitriding is already accepted in the industry while cathodic cage plasma nitriding process is in industrial implementation stage. Those process depend of plasma parameters like electronic and ionic temperature (Te, Ti), species density (ne, ni) and of distribution function of these species. In the present work, the plasma used to those two processes has been observed through Optical Emission Spectroscopy OES technique in order to identify presents species in the treatment ambient and relatively quantify them. So plasma of typical mixtures like N2 H2 has been monitored through in order to study evolution of those species during the process. Moreover, it has been realized a systematic study about leaks, also thought OES, that accomplish the evolution of contaminant species arising because there is flux of atmosphere to inside nitriding chamber and in what conditions the species are sufficiently reduced. Finally, to describe the physic mechanism that acts on both coating techniques ionic nitriding and cathodic cage plasma nitriding

Efeito de argilas organofílicas na estrutura e propriedades de nanocompósitos de poli(metacrilato de metila)

Nacomposites of polymers and lamellar clayminerals, has generated high scientific and technological interest, for having mechanical properties and gas barriers differentiated of polymers and conventional composites. In this work, it was developed nanocomposites by single screw extruder and injection, utilizing commercial raw material, with the goal to investigate the quality of new developed materials. It was evaluated the influence of the content and the kind of clay in the structure and in the nanocomposites properties. It was used regular and elastomeric poly (methyl methacrylate) (Acrigel LEP 100 and Acrigel ECP800) and six montmorillonites (Cloisite 10A, 11B, 15A, 20A, 25A e 30B) at the concentration of 1% e 3% in weight. The nanocomposites were characterized by X-ray diffraction (XRD), thermal gravimetric analysis (TGA), transmission electron microscopy (TEM), colorimetric, optical transparency, flexural and tensile tests, Rockwell hardness and esclerometry. It was founded that is possible to obtain intercalated and exfoliated nanocomposites PMMA/MMT, and the top results was obtained in the materials with 1%in clay weight organophilizated with 2M2HT (Cloisite 15A and 20A) presented intercalate and hybrid morphology (exfoliated and flocullated). The ones that was produced with organophilizated clay with 2MHTL8 (Cloisite 30B) had excellent visual quality, but the majority presented hybrid morphology. In the materials processed with organophilizated clay with MT2ETOH (Cloisite 30B), there were color change and loss of transparency. It occurs improvement in a few mechanical properties, mainly in the materials produced with PMMA elastomeric (Acrigel ECP800), being more significant, the increase in the resistance to stripping in those nanocomposites

Pré-concentração de cádmio com Saccharomyces cerevisiae e determinação em águas fluviais usando espectrometria de emissão óptica com plasma indutivamente acoplado

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Microscopia eletrônica de varredura de duas espécies de Fannia Robineau-Desvoidy (Diptera, Fanniidae)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Tributação, finanças públicas e política fiscal: uma análise sob a óptica do direito e economia

In the Brazilian legal scenario, the study of taxation has traditionally been restricted to positivist analysis, concerned with investigating the formal aspects of the tax legal rule. Despite its relevance to the formation of the national doctrine of tax, such formalist tradition limits the discipline, separating it from reality and the socioeconomic context in which the Tax Law is inserted. Thus, the proposal of the dissertation is to examine the fundamentals and nature of taxation and tax legal rules from the perspective of Law and Economics (Economic Analysis of Law). For this purpose, the work initially reconnects the Tax Law and Science of Finance (or Public Finance) and Fiscal Policy, undertaking not only a legal analysis, but also economic and financial analysis of the theme. The Economics of Public Sector (or Modern Public Finance) will contribute to the research through topics such as market failures and economic theory of taxation, which are essential to an economic approach to Tax Law. The core of the work lies in the application of Law and Economics instruments in the study of taxation, analyzing the effects of tax rules on the economic system. Accordingly, the dissertation examines the fundamental assumptions that make up the Economic Analysis of Law (as the concept of economic efficiency and its relation to equity), relating them to the tax phenomenon. Due to the nature of the Brazilian legal system, any worth investigation or approach, including Law and Economics, could not pass off the Constitution. Thus, the constitutional rules will serve as a limit and a prerequisite for the application of Law and Economics on taxation, particularly the rules related to property rights, freedom, equality and legal certainty. The relationship between taxation and market failures receives prominent role, particularly due to its importance to the Law and Economics, as well as to the role that taxation plays in the correction of these failures. In addition to performing a review of taxation under the approach of Economic Analysis of Law, the research also investigates the reality of Brazilian tax system, applying the concepts developed in relevant cases and issues to the national scene, such as the relationship between taxation and development, the compliance costs of taxation, the tax evasion and the tax enforcement procedure. Given the above, it is intended to lay the groundwork for a general theory of Economic Analysis of Tax Law, contextualizing it with the Brazilian tax system

Utilização da microscopia eletrônica de varredura como ferramenta de avaliação da estrutura do tecido de abacate 'quintal' após danos mecânicos

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Microscopia eletrônica de varredura de fungos nematófagos associados a Tylenchulus Semipenetrans e Pratylenchus Jaehni

Nematophagous fungi have been studied as a promising alternative for the management of nematodes of citrus. This study had the objective of documenting by scanning electron microscopy the outslading morphological structures for the identification of the main species of nematophagous fungi involved in the study and proving the pathogenicity of the isolated ones associated with T. semipenetrans and P. jaehni, Isolated came from in citrus orchards, mainly in São Paulo State, were studied in the Laboratory of Scanning Electron Microscopy of FCAV/UNESP - Campus de Jaboticabal-SP. The data obtained in this study have confirmed that the scanning electron microscopy is an effective tool to assist in the understanding of way of action of the nematophagous fungi: Arthrobotrys oligospora, A. conoides, A. robusta, A. musiformis, Dactylella leptospora, Monacrosporium eudermatum and M. elegans and to reveal details of their reproductive structures and the capture, to confirm the pathogenicity of the isolated to T. semipenetrans and P. jaehni, as well as to confirm the identification of some isolated.

Análise morfológica da placenta da paca (Agouti paca, Linnaeus, 1766: Estudo ao microscópio de luz e à microscopia eletrônica de transmissão

Foram estudados os aspectos morfológicos de nove placentas de paca (Agouti paca, L., 1766) mediante análises em microscopia de luz e eletrônica de transmissão dos fragmentos teciduais correspondentes à porção de maior conexão placentária em diferentes fêmeas gestantes, nos estágios intermediário e final da prenhez. Realizamos este estudo, pois, aliada à necessidade da procura de novas espécies que atuem como modelos experimentais adequados, havia a disponibilidade deste roedor em nosso meio; por outro lado, o melhor conhecimento dos aspectos reprodutivos destes animais oferece subsídios ao estabelecimento de criatórios racionais desta espécie, uma vez que a preservação deste vertebrado é necessária, além do grande interesse comercial em torno de sua carne. Os resultados mostraram que este roedor possui uma placenta do tipo vitelina e outra do tipo corioalantoidiana, sendo este órgão do tipo hemocorial, labiríntico, que se apresenta histologicamente composto por lóbulos divididos em três regiões distintas: o centro do lóbulo, o labirinto e o interlóbulo. Na região do centro do lóbulo, verificou-se a presença de artérias e veias; e em sua região periférica estavam presentes dois sistemas tubulares arranjados de forma paralela, onde as lacunas sangüíneas e os capilares estavam em íntimo contato, formando a região do labirinto. O interlóbulo era composto de artérias e veias. O trofoblasto era o principal componente da placenta, que, independentemente da região onde se encontrava, mostrava-se de natureza sincicial. Ultra-estruturalmente a barreira placentária da paca foi classificada como hemomonocorial.

Emprego da microscopia eletrônica na avaliação pós-vacinal de epitélio traqueal de patos (Anas platyrhynchos) imunizados contra a doença de Newcastle

Avaliou-se o emprego da microscopia eletrônica de varredura no estudo da reação respiratória pós-vacinal em epitélio traqueal de patos (Anas platyrhynchos) imunizados contra a doença de Newcastle. Foram utilizadas 48 aves, distribuídas em quatro grupos: T1 - grupo de aves-controle (não vacinadas), T2 - grupo de aves vacinadas com a estirpe Ulster 2C, T3 - grupo de aves vacinadas com a estirpe B1 e T4 - grupo de aves vacinadas com a estirpe LaSota. Independente do grupo experimental, as aves não apresentaram sinais clínicos detectáveis de reação respiratória pós-vacinal. Ao microscópio eletrônico de varredura, observou-se que os animais vacinados com as estirpes B1 e LaSota desenvolveram descamação epitelial da traqueia, enquanto os vacinados com a estirpe Ulster 2C não, mostrando um epitélio traqueal íntegro, semelhante ao do grupo-controle. Os patos vacinados com a estirpe B1 mostraram evidências de regeneração epitelial da traqueia decorridos 21 dias pós-vacinação, o que não ocorreu com os vacinados com a amostra LaSota.

Equalização neural aplicada a sistemas com modulação bidimensional em fibra óptica

Nowadays, optic fiber is one of the most used communication methods, mainly due to the fact that the data transmission rates of those systems exceed all of the other means of digital communication. Despite the great advantage, there are problems that prevent full utilization of the optical channel: by increasing the transmission speed and the distances involved, the data is subjected to non-linear inter symbolic interference caused by the dispersion phenomena in the fiber. Adaptive equalizers can be used to solve this problem, they compensate non-ideal responses of the channel in order to restore the signal that was transmitted. This work proposes an equalizer based on artificial neural networks and evaluates its performance in optical communication systems. The proposal is validated through a simulated optic channel and the comparison with other adaptive equalization techniques

Redução carbotérmica de TiO2 por descarga em cátodo oco

In this study we used the plasma as a source of energy in the process of carbothermic reduction of rutile ore (TiO2). The rutile and graphite powders were milled for 15 h and placed in a hollow cathode discharge produced by in order to obtain titanium carbonitride directly from the reaction, was verified the influence of processing parameters of plasma temperature and time in the synthesis of TiCN. The reaction was carried out at 600, 700 and 800˚C for 3 to 4 hours in an atmosphere of nitrogen and argon. During all reactions was monitored by plasma technique of optical emission spectroscopy (EEO) to check the active species present in the process of carbothermal reduction of TiO2. The powder obtained after the reactions were characterized by the techniques of X-ray diffraction (XRD) and scanning electron microscopy (SEM). The technique of EEO were detected in all reactions the spectra CO and NO, and these gas-phase resulting from the reduction of TiO2. The results of X-ray diffraction confirmed the reduction, where for all conditions studied there was evidence of early reduction of TiO2 through the emergence of intermediate oxides. In the samples reduced at 600 and 700˚C, there was only the phase Ti6O11, those reduced to 800˚C appeared Ti5O9 phases, and Ti6O11 Ti7O13, confirming that the carbothermal reduction in plasma, a reduction of the ore rutile (TiO2) in a series of intermediate titanium oxide (TinO2n-1) where n varies between 5 and 10

Diagnóstico de descarga de cátodo oco de ar e pós-descarga Ar N2 por espectroscopia de emissão óptica e espectrometria de massa

Many applications require that the plasma discharge is produced apart from the surface to be processed, thus preventing damage caused by bombardment and/or plasma radiation. In the post-discharge regime in various applications thermally sensitive materials can be used. In this work, active species produced by discharge and post-discharge hollow cathode were diagnosed by optical emission spectroscopy and mass spectrometry. The discharge was produced with the gases Ar and Ar - N2 gas flow ranging from 1 to 6 cm3/min and electric current between 150 to 600 mA. It was estimated that the ion density inside the hollow cathode, with 2 mm diameter ranged between 7.71 and 14.1 x 1015 cm-3. It was observed that the gas flow and the electric current changes the emission intensity of Ar and N2 species. The major ionic species detected by quadrupole mass spectrometry were Ar+ and N2+. The ratio of optical emission intensities of N2(1 +)/Ar(811 nm) was related to the partial pressure of N2 after the hollow cathode discharge at low pressure

História da ciência como estratégia didática no ensino médio: um breve olhar de conteúdos da óptica

From a critique of aspects of the current teaching of physics, we propose in this paper an investigation into the conceptions of Nature of Science (NOS) submitted by students from the high school level, as well as the inclusion of discussions about some elements of NOS, through the History and Philosophy of Science, understanding them as facilitating strategy for more effective learning of Physics and, more specifically, the contents of optics. Based on the historical period corresponding to Greek antiquity to the mid-nineteenth century, built and applied a teaching unit to a high school class at the Federal Institute of Education, Science and Technology of Rio Grande do Norte (IFRN) Ipanguaçu campus. Our teaching unit involved the reading and interpretation of texts with historical content, observation and assembling five experimental activities, among other activities. Data analysis occurred through questionnaires investigative applied before and after the completion of the teaching unit, as well as questionnaires for content present in the texts. Although not significant, the results indicated that the application of the teaching unit allowed the (re) construction of some conceptions about NOS targets students present in our work, and contribute to a better learning content and greater optical science approach and its nature