Millimetre wave dielectric characterisation of multilayer LTCC substrate

The paper reports on the mm-wave characterization of a low temperature co-fired ceramic (LTCC) substrate. A substrate integrated resonator (SIW) method is presented for robust extraction of both permittivity and loss tangent of the substrate. The data obtained allow full characterization of the substrate in the 71 GHz – 95 GHz frequency range suitable for accurate modelling of E-and W-band printed circuits.

A realistic evaluation of track and trigger systems and acute care training for early recognition and treatment of deteriorating ward-based patients: research protocol.

Aim The aim of the study is to evaluate factors that enable or constrain the implementation and service delivery of early warnings systems or acute care training in practice. Background To date there is limited evidence to support the effectiveness of acute care initiatives (early warning systems, acute care training, outreach) in reducing the number of adverse events (cardiac arrest, death, unanticipated Intensive Care admission) through increased recognition and management of deteriorating ward based patients in hospital [1-3]. The reasons posited are that previous research primarily focused on measuring patient outcomes following the implementation of an intervention or programme without considering the social factors (the organisation, the people, external influences) which may have affected the process of implementation and hence measured end-points. Further research which considers the social processes is required in order to understand why a programme works, or does not work, in particular circumstances [4]. Method The design is a multiple case study approach of four general wards in two acute hospitals where Early Warning Systems (EWS) and Acute Life-threatening Events Recognition and Treatment (ALERT) course have been implemented. Various methods are being used to collect data about individual capacities, interpersonal relationships and institutional balance and infrastructures in order to understand the intended and unintended process outcomes of implementing EWS and ALERT in practice. This information will be gathered from individual and focus group interviews with key participants (ALERT facilitators, nursing and medical ALERT instructors, ward managers, doctors, ward nurses and health care assistants from each hospital); non-participant observation of ward organisation and structure; audit of patients' EWS charts and audit of the medical notes of patients who deteriorated during the study period to ascertain whether ALERT principles were followed. Discussion & progress to date This study commenced in January 2007. Ethical approval has been granted and data collection is ongoing with interviews being conducted with key stakeholders. The findings from this study will provide evidence for policy-makers to make informed decisions regarding the direction for strategic and service planning of acute care services to improve the level of care provided to acutely ill patients in hospital. References 1. Esmonde L, McDonnell A, Ball C, Waskett C, Morgan R, Rashidain A et al. Investigating the effectiveness of Critical Care Outreach Services: A systematic review. Intensive Care Medicine 2006; 32: 1713-1721 2. McGaughey J, Alderdice F, Fowler R, Kapila A, Mayhew A, Moutray M. Outreach and Early Warning Systems for the prevention of Intensive Care admission and death of critically ill patients on general hospital wards. Cochrane Database of Systematic Reviews 2007, Issue 3. www.thecochranelibrary.com 3. Winters BD, Pham JC, Hunt EA, Guallar E, Berenholtz S, Pronovost PJ (2007) Rapid Response Systems: A systematic review. Critical Care Medicine 2007; 35 (5): 1238-43 4. Pawson R and Tilley N. Realistic Evaluation. London; Sage: 1997

Multilayer Dielectric Stack Parameter Modelling for FSS Design

This paper discusses modelling multilayer dielectric stacks for use as substrate support for frequency selective surface. A method of a fast simulation of multilayer dielectric stack as a complementary tool for FSS design is proposed. Using the method analysis of effect of different parts of the multilayer stack has been performed. The tool has also been used for extraction of material parameters from the measured results. Measured transmission and reflection of a sample manufactured material stack show good agreement with the simulated results obtained for extracted material parameters.

Tenure-track contract helps self-selection

Tenure-track contract is criticized for curbing the incentives to expend effort after obtaining tenured status. Yet the most productive faculties seem to work on a tenure contract, and schools which aim to employ the best faculty seem to prefer to offer tenure-track contracts to their new recruits. I argue that tenure-track contracts are by construction more attractive to more able freshly minted PhDs, and therefore the observed sorting is rationalizable.

Development of neutron and X-ray imaging detectors based on MHSP

A Micro-Hole & Strip Plate (MHSP) é uma microestrutura desenvolvida recentemente em instituições universitárias portuguesas. Neste trabalho, o seu desempenho como detector para imagiologia é explorado, tendo como objectivo a imagiologia não só de neutrões, mas também de raios X. A aplicação do método da divisão resistiva de carga é aplicada a uma MHSP especialmente desenhada para sensibilidade em posição. Várias abordagens em termos da electrónica de aquisição de sinal são testadas, sem perder de vista a relação desempenho-preço. Resoluções espaciais abaixo de 1 mm foram obtidas com a MHSP a operar em xénon e tetrafluorometano, com um sistema de detecção a um preço modesto quando comparado com as alternativas, e apropriado para inúmeras aplicações em imagiologia de neutrões e de raios X.

Bottom up strategies for the morphology control of BaTiO3 particulates

As propriedades funcionais dos materiais ferroeléctricos tais como a polarização reversível, piroelectricidade, piezoelectricidade, elevada actividade óptica não linear e comportamento dieléctrico não linear são fundamentais para a sua aplicação em sensores, microactuadores, detectores de infravermelhos, filtros de fase de microondas e memórias não-voláteis. Nos últimos anos, motivado pelas necessidades industriais de redução do tamanho dos dispositivos microelectrónicos, aumentando a eficiência volumétrica, tem sido feito um grande esforço ao nível da investigação para desenvolver estruturas ferroeléctricas à escala micro- e nano- métrica. É sabido que a redução de tamanho em materiais ferroeléctricos afecta significamente as suas propriedades. Neste sentido e considerando que foi previsto teoreticamente por cálculos ab initio que estruturas do tipo nanocilindros e nanodiscos apresentariam um novo tipo de ordem ferroeléctrica e, na expectativa de alcançar conhecimento para o desenvolvimento de uma nova geração de dispositivos microelectróncos, existe um grande interesse em desenvolver métodos de fabrico de nanoestruturas ferroeléctricas unidimensionais (1D) tais como nanocilindros e nanotubos. As estratégias de fabrico de nanoestruturas 1D até agora descritas na literatura indicam claramente as dificuldades inerentes à sua preparação. Existem duas grandes vias de síntese destas nanoestruturas: i) o método “topdown” que consiste na redução de tamanho de um dado material até à obtenção duma estrutura 1D; e ii) o método “bottom-up” em que átomos, iões e moléculas são agrupados para formar um material 1D. O método “top down” envolve em geral técnicas de desgaste, como o uso do feixe de electrões, que apesar de permitirem elevada precisão no posicionamento e no controlo do tamanho, falham em termos de resolução, exigem muito tempo e causam facilmente defeitos que deterioram as propriedades físicas destes materiais. Na metodologia “bottom up” a utilização de moléculas ou estruturas “molde” tem sido a mais explorada. As estructuras 1D podem também ser preparadas sem recorrer a “moldes”. Neste caso a agregação orientada é promovida pelo recurso a aditivos que controlam o crescimento dos cristais em direcções preferenciais. Neste contexto, neste trabalho utilizaram-se duas estratégias “bottom up” de baixo custo para a preparação de nanopartículas de titanato de bário (BaTiO3) com morfologia controlada: 1) síntese química (em solução e em fase vapor) com utilização de nanotubos de titanato TiNTs) como “moldes” e precursores de titânio 2) síntese química em solução com presença de aditivos. Os nanotubos de titanato de sódio foram preparados por síntese hidrotermal. Como existiam muitas dúvidas acerca da natureza estrutural e do mecanismo de formação dos NTs, a parte inicial do trabalho foi dedicada à realização de um estudo sistemático dos parâmetros intervenientes na síntese e à caracterização da sua estrutura e microestrutura. Foi demonstrado que os NTs têm a fórmula geral A2Ti2O5 (A = H+ or Na+), e não TiO2 (anátase) com defendido por vários autores na literatura, e podem ser preparados por método hidrotermal em meio fortemente alcalino usando como fonte de titânio TiO2 comercial na forma de anátase ou rútilo. A menor reactividade do rútilo exige temperaturas de síntese superiores ou tempos de reacção mais longos. A forma tubular resulta do tratamento hidrotermal e não de processos de lavagem e neutralização subsequentes. Se os NTs forem tratados após a síntese hidrotérmica em água a 200 ºC, transformam-se em nanocilindros. Uma das partes principais desta tese consistiu na investigação do papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3. O potencial funcionamento dos NTs como “moldes” para além de precursores foi testado em reacção com hidróxido de bário em síntese em solução e por reacção com um precursor orgânico de bário em fase vapor. Tendo por base os estudos cinéticos realizados, bem como as alterações estruturais e morfológicas das amostras, é possível concluir que a formação do BaTiO3 a partir de NTs de titanato de sódio, ocorre por dois mecanismos dependendo da temperatura e tempo de reacção. Assim, a baixa temperatura e curto tempo de reacção verifica-se que se formam partículas dendríticas de BaTiO3 cuja superfície é bastante irregular (“wild”) e que apresentam estrutura pseudo-cúbica. Estas partículas formam-se por reacção topotáctica na fronteira dos nanotubos de titanato de sódio. A temperaturas mais altas e/ou reacções mais longas, a reacção é controlada por um mecanismo de dissolução e precipitação com formação de dendrites de BaTiO3 tetragonais com superfície mais regular (“seaweed”). A microscopia de força piezoeléctrica mostrou que as dendrites “seaweeds“ possuem actividade piezoeléctrica superior à das dendrites “wild”, o que confirma o papel desempenhado pela estrutura e pela concentração de defeitos na rede na coerência e ordem ferroeléctrica de nanoestruturas. Os nossos resultados confirmam que os NTs de titanato não actuam facilmente como “moldes” na síntese em solução de BaTiO3 já que a velocidade de dissolução dos NTs em condições alcalinas é superior à velocidade de formação do BaTiO3. Assumindo que a velocidade de reacção dos NTs com o precursor de bário é superior em fase vapor, efectuou-se a deposição de um precursor orgânico de bário por deposição química de vapor sobre um filme de NTs de titnato de sódio depositados por deposição electroforética. Estudou-se a estabilidade dos NTs nas diferentes condições do reactor. Quando os NTs são tratados a temperaturas superiores a 700 ºC, ocorre a transformação dos NTs em nanocilindros de anatase por um mecanismo de agregação orientada. Quando se faz a deposição do precursor de bário, seguida de calcinação a 700 ºC em atmosfera oxidante de O2, verifica-se que a superficie dos NTs fica coberta com nanocristais de BaTiO3 independentemente da concentração de bário. O papel dos NTs de titanato no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em fase vapor é assim descrito pela primeira vez. Em relação à metodologias de crescimento de partículas na ausência de “moldes” mas com aditivos fez-se um estudo sistemático utilizando 5 aditivos de natureza differente. As diferenças entre aditivos foram sistematizadas tendo em conta as diferenças estruturais e morfológicas verificadas. Está provado que os aditivos podem funcionar como modificadores de crescimento cristalino por alteração do seu padrão de crescimento ou por alteração da cinética de crescimento das faces cristalográficas do cristal. Entre os aditivos testados verificou-se que o ácido poliacrilíco adsorve em faces específicas do BaTiO3 alterando a cinética de crescimento e induzindo a agregação orientada das partículas. O polivinilpirrolidona, o docecilsulfato de sódio e hidroxipropilmetilcelulose actuam mais como inibidores de crescimento do que como modificadores do tipo de crescimento. A D-frutose aumenta a energia de activação da etapa de nucleação não ocorrendo formação de BaTiO3 para as mesmas condições dos outros aditivos. Esta tese clarifica o papel dos NTs de titanato de sódio enquanto precursores e “moldes” no crescimento anisotrópico de BaTiO3 em solução e em fase vapor. É feita também a abordagem do controlo morfológico do BaTiO3 através do uso de aditivos. As estratégias de preparação de BaTiO3 propostas são de baixo custo, reprodutíveis e fáceis de efectuar. Os resultados contribuem para uma melhor compreensão da relação tamanho – morfologia – propriedade em materiais ferroeléctricos nanométricos com vista à sua potencial aplicação.

Hole-type gaseous detectors for medical imaging and HEP experiments

This work presents the results on the development of a high pressure Xe gaseous detector envisaging medical imaging. The detector uses two VUV photosensors operating face-to-face, based on the CsI-MHSP with position discrimination capability. The known effect of the charge gain decrease with the gas pressure is compensated with a light gain using the electroluminescence process. Studies of signal amplitude, energy and position resolution are presented. On the second part, gaseous detectors based on THGEM where studied in order to fulfill the requirements of present and future high energy physics experiments. The work is focused on the application of THGEM in RICH detectors elements: a triple THGEM detector using CsI photocathodes in Ne mixtures was suggested. The ion backflow to the photocathode remains a concern and a limitation; to minimize it, the application of a new hole-structure, THCOBRA, was suggested. Preliminary results foresee good perspectives for the successful application of THCOBRA in ion back-flow suppression. This work contains several methods and measurements of the CsI photocathodes behaviour in radiation gaseous detectors. A long discussion on its issues and possible solutions are presented.

Promoting self-regulated learning in technology enhanced learning environments : keeping a digital track of the learning process

Tese de doutoramento (co-tutela), Psicologia (Psicologia da Educação), Faculdade de Psicologia da Universidade de Lisboa, Faculdade de Psicologia e de Ciências da Educação da Universidade de Coimbra, Technial University of Darmstadt, 2014

Compact dielectric-filled waveguide filters and diplexers

This paper presents electromagnetic simulations of dielectric-filled rectangular waveguide bandpass filter structures with microstrip to waveguide transitions as well as a diplexer based on such filters for modern wireless systems. The two bandpass filters have been designed and simulated at centre frequencies of 11.85 and 14.25 GHz, respectively. A significant size reduction is achieved through dielectric filling.

Compact filters using metal-dielectric inserts

A novel filter based on e-plane metal-dielectric insert in rectangular waveguide is proposed. Properties of the structure containing metallic septa, C- and I-shaped resonators placed in waveguide are investigated. Pseudo-elliptic cross-coupled filter with direct source-load coupling is designed, simulated and fabricated. Experimental results are presented to prove feasibility of the filter. Significant size reduction is achieved.

Environmental and track perturbations on multiple pantograph interaction with catenaries in high-speed trains

The top velocity of high-speed trains is generally limited by the ability to supply the proper amount of energy through the pantograph-catenary interface. The deterioration of this interaction can lead to the loss of contact, which interrupts the energy supply and originates arcing between the pantograph and the catenary, or to excessive contact forces that promote wear between the contacting elements. Another important issue is assessing on how the front pantograph influences the dynamic performance of the rear one in trainsets with two pantographs. In this work, the track and environmental conditions influence on the pantograph-catenary is addressed, with particular emphasis in the multiple pantograph operations. These studies are performed for high speed trains running at 300 km/h with relation to the separation between pantographs. Such studies contribute to identify the service conditions and the external factors influencing the contact quality on the overhead system. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Humidity passive sensors based on UHF RFID using cork dielectric slabs

In this paper we show the design of passive UHF RFID tag antenna on cork substrate. Due to the cork sensitivity to humidity changes, we can use the developed sensor to sense changes in the relative humidity of the environment, without the need for batteries. The antenna is built using inkjet printing technology, which allows a good accuracy of the design manufacturing. The sensor proved usable for humidity changes detection with a variation of threshold power from 11 to 15 dB between 60 and near 100% humidity levels. Presenting, therefore, reading ranges between 3 to 5 meters. © 2015 EurAAP.