Desenvolvimento e avaliação de um sistema de cálculo de dose independente para controle de qualidade de IMRT do tipo jaws-only

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade Gama, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica, 2015.

Compósitos Portland-biopolímeros para cimentação de poços de petróleo

The oil production in mature areas can be improved by advanced recovery techniques. In special, steam injection reduces the viscosity of heavy oils, thus improving its flow to surrounding wells. On the other hand, the usually high temperatures and pressures involved in the process may lead to cement cracking, negatively affecting both the mechanical stability and zonal isolation provided by the cement sheath of the well. The addition of plastic materials to the cement is an alternative to prevent this scenario. Composite slurries consisting of Portland cement and a natural biopolymer were studied. Samples containing different contents of biopolymer dispersed in a Portland cement matrix were prepared and evaluated by mechanical and rheological tests in order to assess their behavior according to API (American Petroleum Institute) guidelines. FEM was also applied to map the stress distribution encountered by the cement at bottom bole. The slurries were prepared according to a factorial experiment plan by varying three parameters, i.e., cement age, contents of biopolymer and water-to-cement ratio. The results revealed that the addition of the biopolymer reduced the volume of free water and the setting time of the slurry. In addition, tensile strength, compressive strength and toughness improved by 30% comparing hardened composites to plain Portland slurries. FEM results suggested that the stresses developed at bottomhole may be 10 to 100 times higher than the strength of the cement as evaluated in the lab by unconfined mechanical testing. An alternative approach is proposed to adapt the testing methodology used to evaluate the mechanical behavior of oilwell cement slurries by simulating the confined conditions encountered at bottornhole

Aditivação de pastas geopoliméricas com tetraborato de sódio e látex não iônico para cimentação de Poços de Petróleo

The development of activities in the oil and gas sector has been promoting the search for materials more adequate to oilwell cementing operation. In the state of Rio Grande do Norte, the cement sheath integrity tend to fail during steam injection operation which is necessary to increase oil recovery in reservoir with heavy oil. Geopolymer is a material that can be used as alternative cement. It has been used in manufacturing of fireproof compounds, construction of structures and for controlling of toxic or radioactive waste. Latex is widely used in Portland cement slurries and its characteristic is the increase of compressive strength of cement slurries. Sodium Tetraborate is used in dental cement as a retarder. The addition of this additive aim to improve the geopolymeric slurries properties for oilwell cementing operation. The slurries studied are constituted of metakaolinite, potassium silicate, potassium hydroxide, non-ionic latex and sodium tetraborate. The properties evaluated were: viscosity, compressive strength, thickening time, density, fluid loss control, at ambient temperature (27 ºC) and at cement specification temperature. The tests were carried out in accordance to the practical recommendations of the norm API RP 10B. The slurries with sodium tetraborate did not change either their rheological properties or their mechanical properties or their density in relation the slurry with no additive. The increase of the concentration of sodium tetraborate increased the water loss at both temperatures studied. The best result obtained with the addition of sodium tetraborate was thickening time, which was tripled. The addition of latex in the slurries studied diminished their rheological properties and their density, however, at ambient temperature, it increased their compressive strength and it functioned as an accelerator. The increase of latex concentration increased the presence of water and then diminished the density of the slurries and increased the water loss. From the results obtained, it was concluded that sodium tetraborate and non-ionic latex are promising additives for geopolymer slurries to be used in oilwell cementing operation

Electrical characterization of the rectifying contact between aluminium and electrodeposited poly(3-methylthiophene)

A detailed investigation both of the DC and of the AC electrical properties of the Schottky barrier formed between aluminium and electrodeposited poly(3-methylthiophene) is reported. The devices show rectification ratios up to 2 x 10(4) which can be increased further after post-metal annealing. The reverse characteristics of the devices follow predictions based on the image-force lowering of the Schottky barrier, from which the doping density can be estimated, As the forward voltage increases, the device current is limited by the bulk resistance of the polymer with some evidence for injection limitation at the gold counter-electrode at high bias. In the bulk-limited regime, the device current is thermally activated near room temperature with an activation energy in the range 0.2-0.3 eV. Below about 150 K the device current is almost independent of temperature. Capacitance-voltage plots obtained at frequencies well below the device relaxation frequency indicate the presence of two distinct acceptor states, A set of shallow acceptor states are active in forward bias and are believed to determine the bulk conductivity of the polymer. A set of deeper accepters are active only for very small forward voltages and for all reverse voltages, namely when band banding causes the Fermi energy to cross these states. The density of these deeper states is approximately an order of magnitude greater than that of the shallow states. Evidence is presented also for the influence of fabrication conditions on the formation of an insulating interfacial layer at the rectifying interface. The presence of such a layer leads to inversion at the polymer surface and a modification of the I-V characteristics.

Electrical AC behaviour of MPCVD diamond Schottky diodes

The present work reports some experimental results on the electrical AC behaviour of metal-undoped diamond Schottky diodes fabricated with a free-standing MPCVD diamond film (5 mum thick). The metals are gold for the ohmic contact and aluminium for the rectifier. The capacitance and loss tangent vs, frequency shows that capacitance presents a relaxation maximum at frequencies near 10 kHz at room temperature. Although the simple model (small equivalent circuit) can justify the values for the relaxation, it cannot justify the departure from the Debye model, also verified in the Cole-Cole plot. Taking into account the existence of traps in the depletion region, a best fit to the experimental results was obtained. The difference between the Fermi level and the band edge of 0.2-0.3 eV is in agreement with the activation energy found from the loss tangent analysis. The capacitance with applied voltage (Mott-Schottky plots) gives a defect density of 10(16) cm(-3) with contact potentials near 0.5 V and the profile of defect density obtained shows a major density (approx. 10(17) cm(-3)) in a layer with a thickness less than 50 nm from the junction, decreasing by one order of magnitude with increasing distance. Finally a structural model is proposed to explain the AC behaviour found. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

Efeito da adição de cargas minerais leves na resistência mecânica de grautes para cimentação de poços offshore

The preparation of cement slurries for offshore well cementing involves mixing all solid components to be added to the mixing water on the platform. The aim of this work was to study the formulation of pre-prepared dry mixtures, or grouts, for offshore oilwell cementing. The addition of mineral fillers in the strength of lightweight grouts applied for depths down to 400 m under water depths of 500 m was investigated. Lightweight materials and fine aggregates were selected. For the choice of starting materials, a study of the pozzolanic activity of low-cost fillers such as porcelain tile residue, microsilica and diatomaceous earth was carried out by X-ray diffraction and mechanical strength tests. Hardened grouts containing porcelain tile residue and microsilica depicted high strength at early ages. Based on such preliminary investigation, a study of the mechanical strength of grouts with density 1.74 g/cm3 (14.5 lb/gal) cured initially at 27 °C was performed using cement, microsilica, porcelain tile residue and an anti-foaming agent. The results showed that the mixture containing 7% of porcelain tile residue and 7% of microsilica was the one with the highest compressive strength after curing for 24 hours. This composition was chosen to be studied and adapted for offshore conditions based on testes performed at 4 °C. The grout containing cement, 7% of porcelain tile residue, 7% of active silica and admixtures (CaCl2), anti-foaming and dispersant resulted satisfactory rheology and mechanical strength after curing for 24 hours of curing

Materia oscura: modelli teorici ed evidenze sperimentali

Lo scopo di questa tesi è la trattazione della materia oscura partendo dalle evidenze sperimentali, ripercorrendo i possibili costituenti e riportando dati relativi a rivelazioni dirette ed indirette. Il primo capitolo è dedicato alla discussione delle due più importanti evidenze della presenza di materia oscura, ossia le curve di rotazione ed il Bullet Cluster, che risultano entrambe interazioni di tipo gravitazionale. Si provvede inoltre a fornire le due più plausibili soluzioni in grado di spiegare i risultati ottenuti dalle osservazioni sperimentali e a discutere la loro validità come modello per la descrizione di tali fenomeni. Il capitolo successivo è volto all'esposizione delle possibili particelle che compongono la materia oscura, discutendo quali siano le più probabili, e alla spiegazione della loro creazione nell'Universo primordiale. La terza parte è dedicata alle rilevazioni dirette, consistenti nello scattering fra particelle di materia oscura e nuclei, ed in particolare all'analisi del modello dei neutralini. Vengono poi riportati nello stesso capitolo i risultati di tali rilevazioni, con riferimento agli esperimenti CDMS II, XENON100 e LUX. Nel quarto capitolo si tratteranno i risultati delle rilevazioni indirette, ossia osservazioni di processi derivanti dall'annichilazione di materia oscura, e verranno riportati i risultati degli esperimenti più importanti, fra cui i più recenti sono Fermi-LAT e CTA (ancora in sviluppo). L'ultimo paragrafo è riservato ad un breve riassunto dei risultati e delle ipotesi trattate, per raccogliere i dati più importanti e fornire una visione generale della materia oscura.

Calcolo del flusso di raggi-γ del Blazar PKS B1424-418

Lo scopo di questo lavoro è quello di analizzare i dati raccolti dal Large Area Telescope a bordo del satellite Fermi con l'obiettivo di ricavare il flusso di raggi-γ, di energia compresa tra 100 MeV e 300 GeV, prodotti dal Blazar PKS B1424-418 in un periodo compreso tra l'1 Gennaio 2012 e il 4 Settembre 2016. Secondo alcuni modelli questo blazar potrebbe essere infatti la prima sorgente di Ultra High Energy Cosmic Ray associata sperimentalmente all'emissione di neutrini. L'analisi dei dati è effettuata tramite il pacchetto di software Fermi Science Tools.

Search for VHE gamma-ray emission from Geminga pulsar and nebula with the MAGIC telescopes

The Geminga pulsar, one of the brighest gamma-ray sources, is a promising candidate for emission of very-high-energy (VHE > 100 GeV) pulsed gamma rays. Also, detection of a large nebula have been claimed by water Cherenkov instruments. We performed deep observations of Geminga with the MAGIC telescopes, yielding 63 hours of good-quality data, and searched for emission from the pulsar and pulsar wind nebula. We did not find any significant detection, and derived 95% confidence level upper limits. The resulting upper limits of 5.3 × 10^(−13) TeV cm^(−2)s^(−1) for the Geminga pulsar and 3.5 × 10^(−12) TeV cm^(−2)s^(−1) for the surrounding nebula at 50 GeV are the most constraining ones obtained so far at VHE. To complement the VHE observations, we also analyzed 5 years of Fermi-LAT data from Geminga, finding that the sub-exponential cut-off is preferred over the exponential cut-off that has been typically used in the literature. We also find that, above 10 GeV, the gamma-ray spectra from Geminga can be described with a power law with index softer than 5. The extrapolation of the power-law Fermi-LAT pulsed spectra to VHE goes well below the MAGIC upper limits, indicating that the detection of pulsed emission from Geminga with the current generation of Cherenkov telescopes is very difficult.

Insulator-to-metal transition in vanadium supersaturated silicon: variable-range hopping and Kondo effect signatures

We report the observation of the insulator-to-metal transition in crystalline silicon samples supersaturated with vanadium. Ion implantation followed by pulsed laser melting and rapid resolidification produce high quality single-crystalline silicon samples with vanadium concentrations that exceed equilibrium values in more than 5 orders of magnitude. Temperature-dependent analysis of the conductivity and Hall mobility values for temperatures from 10K to 300K indicate that a transition from an insulating to a metallic phase is obtained at a vanadium concentration between 1.1 × 10^(20) and 1.3 × 10^(21) cm^(−3) . Samples in the insulating phase present a variable-range hopping transport mechanism with a Coulomb gap at the Fermi energy level. Electron wave function localization length increases from 61 to 82 nm as the vanadium concentration increases in the films, supporting the theory of impurity band merging from delocalization of levels states. On the metallic phase, electronic transport present a dispersion mechanism related with the Kondo effect, suggesting the presence of local magnetic moments in the vanadium supersaturated silicon material.

Procesos hopping a través del modelo difusional en materiales nanocristalinos usados para aplicaciones fotovoltaicas

Se presentan los modelos de hopping de rango variable (variable range hopping; VRH), vecinos cercanos (nearest neighbor hopping; NNH) y barreras de potencial presentes en las fronteras de grano; como mecanismos de transporte eléctrico predominantes en los materiales semiconductores para aplicaciones fotovoltaicas. Las medidas de conductividad a oscuras en función de temperatura fueron realizadas para región de bajas temperaturas entre 120 y 400 K con Si y compuestos Cu3BiS2 y Cu2ZnSnSe4. Siguiendo la teoría de percolación, se obtuvieron parámetros hopping y la densidad de estados cerca del nivel de Fermi, N(EF), para todas las muestras. A partir de los planteamientos dados por Mott para VRH, se presentó el modelo difusional, que permitió establecer la relación entre la conductividad y la densidad de estados de defecto o estados localizados en el gap del material. El análisis comparativo entre modelos, evidenció, que es posible obtener mejora hasta de un orden de magnitud en valores para cada uno de los parámetros hopping que caracterizan el material.

Investigating the origin of radio emission from the intra-cluster bridge A399-A401

Radio bridges are a newly observed class of phenomena, they are large scale filamentary structures that span between pairs of clusters in a pre-merger phase. In my Thesis, starting from the observed synchrotron emission in the bridge A399-A401, I apply a Fermi I shock re-acceleration model under different conditions to the bridge. The purpose of my work is to check the likelihood of the above mentioned model. In particular the Inverse Compton emission that the model predicts is above the current observational constraints on Inverse Compton for the bridge A399-A401, this means that a Fermi I re-acceleration model is unlikely to describe the emission from the bridge, while a Fermi II turbulent re-acceleration model could still explain the origin of the emission in the bridge.

Caratterizzazione in camera climatica dei rivelatori a scintillazione in corso di installazione a M.te Cimone per l’esperimento Gamma-Flash

Questa Tesi di Laurea è legata agli aspetti tecnologici dell'esperimento Gamma-Flash, progetto coordinato dall'Istituto Nazionale di Astrofisica finanziato dall'Agenzia Spaziale Italiana che ha lo scopo di studiare eventi altamente energetici che avvengono in atmosfera denominati Terrestial Gamma-ray Flashes (TGFs). Questi eventi hanno uno stretto legame con i fulmini che avvengono durante episodi temporaleschi. I fulmini producono particelle ionizzate ed elettroni che per effetto bremmstrahlung emettono radiazione in un ampio intervallo di energie da centinaia di keV a decine di MeV. Questo tipo di eventi è stato rivelato da numerose missioni da satellite fin dagli anni '90 (BATSE/CGRO) e successivamente con i satelliti RHESSI, AGILE, BeppoSAX e Fermi. Molto più rare sono le osservazioni di questi eventi da terra o da rivelatori posti su velivoli. Gamma-Flash ha lo scopo di realizzare strumentazione per la rivelazione di questi eventi da un osservatorio posto su M.te Cimone (2165m s.l.m) e su un aereo in grado di raggiungere quote di 8-10000m. L'esperimento viene effettuato attraverso rivelatori a scintillazione e con elettronica dedicata la cui risposta in energia dipende dalla temperatura di funzionamento. È quindi importante conoscere come il detector si comporta al variare della temperatura, che, soprattutto nell'esperimento terrestre, può variare di decine di gradi anche su tempi scala brevi. Scopo di questa tesi è stato quindi di caratterizzare uno dei rivelatori che saranno posti all'Osservatorio O. Vittori di M.te Cimone utilizzando una camera climatica che simula le condizioni di temperatura variabili e riscontrabili durante l'esperimento.

Dimensionamento dei lotti economici di produzione nel settore delle lavorazioni meccaniche: il caso Bonfiglioli Riduttori S.p.A.

Il presente elaborato si propone di studiare una soluzione ottimale per il dimensionamento di lotti economici di produzione nel settore lavorazioni meccaniche: il caso è stato studiato presso l’azienda Bonfiglioli Riduttori S.p.A all’interno del plant EVO, situato a Calderara di Reno (BO). Bonfiglioli Riduttori S.p.A è un’azienda che opera a livello globale occupandosi dell’intero ciclo di progettazione, produzione e distribuzione di una gamma completa di motoriduttori, dispositivi di azionamento, riduttori epicicloidali ed inverter. Il plant EVO è composto da due aree, produzione e assemblaggio, tra i quali è presente un magazzino che funge da buffer interoperazionale, contenente tutti i componenti necessari per il montaggio dei riduttori. L’obiettivo che ci si è posti è stato quello di trovare il lotto economico di produzione che fosse in grado di minimizzare i costi di gestione delle scorte ed i costi di set up della produzione, garantendo che non vi fossero rotture di stock, ossia mancanza di materiale con corrispondenti fermi macchina nel reparto assemblaggio. Ci si è concentrati sul ciclo di lavoro di uno dei componenti principali del riduttore, le corone in acciaio, e sono stati analizzati i seguenti modelli: i modelli di gestione tradizionale delle scorte, quali il modello del Lotto Economico di Acquisto (EOQ) ed il modello del Lotto Economico di Produzione (EMQ) ed il modello di gestione integrata delle scorte, noto come Consignment Stock. Studiando i risultati ottenuti è emerso che la soluzione ideale che verrà implementata a partire dai prossimi mesi è quella ibrida, ossia per i codici caratterizzati da bassi volumi si procede con i lotti calcolati attraverso il Consignment stock, caratterizzati da lotti con volumi elevati che comportano pochi set up, mentre per i codici alto rotanti si è cercato di aumentare il più possibile il numero di set up per abbassare il volume di ogni lotto e di conseguenza i costi di giacenza a magazzino.

“Razionalizzazione ed efficientamento del sistema produttivo: Il Caso C.M.I Cerniere Meccaniche Industriali”

Nel mondo dell’industria, la produzione senza sprechi costituisce fonte di vantaggio competitivo. Per questo, molte aziende cercano di efficientare i propri processi attraverso gli strumenti della Lean Manufacturing. L’obiettivo di questa tesi è proprio quello di trovare una soluzione per la minimizzazione degli sprechi all’interno del contesto aziendale in cui sono stato inserito come tirocinante. In primis, si cercherà di descrivere in modo dettagliato l’azienda pressa la quale si è svolta l’attività di tirocinio. Successivamente verrà illustrato lo stato AS-IS dell’azienda insieme alle problematiche che sta fronteggiando in questo momento. Dopo la descrizione del problema all’interno del contesto aziendale, si analizzeranno i dati presi direttamente sul campo di lavoro. A seguire, dopo l’approvazione da parte del top management della soluzione migliorativa trovata, avverrà la descrizione dello stato TO-BE. In conclusione, verranno messi a confronto i dati dello stato AS-IS con quelli del TO-BE per costruire il dato aggregato dell’attività svolta in azienda. Questo riassume brevemente il lavoro di tesi svolto in azienda, che ha permesso di ridurre di qualche punto percentuale i fermi macchina e di efficientare il sistema produttivo.