A Cerenkov-ΔΕ-Cerenkov detector for high energy cosmic ray isotopes and an accelerator study of ^(40)Ar & ^(56)Fe fragmentation

This thesis has two major parts. The first part of the thesis will describe a high energy cosmic ray detector -- the High Energy Isotope Spectrometer Telescope (HEIST). HEIST is a large area (0.25 m²sr) balloon-borne isotope spectrometer designed to make high-resolution measurements of isotopes in the element range from neon to nickel (10 ≤ Z ≤ 28) at energies of about 2 GeV/nucleon. The instrument consists of a stack of 12 NaI(Tl) scintilla tors, two Cerenkov counters, and two plastic scintillators. Each of the 2-cm thick NaI disks is viewed by six 1.5-inch photomultipliers whose combined outputs measure the energy deposition in that layer. In addition, the six outputs from each disk are compared to determine the position at which incident nuclei traverse each layer to an accuracy of ~2 mm. The Cerenkov counters, which measure particle velocity, are each viewed by twelve 5-inch photomultipliers using light integration boxes.

HEIST-2 determines the mass of individual nuclei by measuring both the change in the Lorentz factor (Δγ) that results from traversing the NaI stack, and the energy loss (ΔΕ) in the stack. Since the total energy of an isotope is given by Ε = γM, the mass M can be determined by M = ΔΕ/Δγ. The instrument is designed to achieve a typical mass resolution of 0.2 amu.

The second part of this thesis presents an experimental measurement of the isotopic composition of the fragments from the breakup of high energy ⁴⁰Ar and ⁵⁶Fe nuclei. Cosmic ray composition studies rely heavily on semi-empirical estimates of the cross-sections for the nuclear fragmentation reactions which alter the composition during propagation through the interstellar medium. Experimentally measured yields of isotopes from the fragmentation of ⁴⁰Ar and ⁵⁶Fe are compared with calculated yields based on semi-empirical cross-section formulae. There are two sets of measurements. The first set of measurements, made at the Lawrence Berkeley Laboratory Bevalac using a beam of 287 MeV/nucleon ⁴⁰Ar incident on a CH₂ target, achieves excellent mass resolution (σ_m ≤ 0.2 amu) for isotopes of Mg through K using a Si(Li) detector telescope. The second set of measurements, also made at the Lawrence Berkeley Laboratory Bevalac, using a beam of 583 MeV/nucleon ⁵⁶FeFe incident on a CH₂ target, resolved Cr, Mn, and Fe fragments with a typical mass resolution of ~ 0.25 amu, through the use of the Heavy Isotope Spectrometer Telescope (HIST) which was later carried into space on ISEE-3 in 1978. The general agreement between calculation and experiment is good, but some significant differences are reported here.

Análise de unidades de pré-purificação de ar por adsorção

Os principais constituintes do ar, nitrogênio, oxigênio e argônio, estão cada vez mais presentes nas indústrias, onde são empregados nos processos químicos, para o transporte de alimentos e processamento de resíduos. As duas principais tecnologias para a separação dos componentes do ar são a adsorção e a destilação criogênica. Entretanto, para ambos os processos é necessário que os contaminantes do ar, como o gás carbônico, o vapor dágua e hidrocarbonetos, sejam removidos para evitar problemas operacionais e de segurança. Desta forma, o presente trabalho trata do estudo do processo de pré-purificação de ar utilizando adsorção. Neste sistema a corrente de ar flui alternadamente entre dois leitos adsorvedores para produzir ar purificado continuamente. Mais especificamente, o foco da dissertação corresponde à investigação do comportamento de unidades de pré-purificação tipo PSA (pressure swing adsorption), onde a etapa de dessorção é realizada pela redução da pressão. A análise da unidade de pré-purificação parte da modelagem dos leitos de adsorção através de um sistema de equações diferenciais parciais de balanço de massa na corrente gasosa e no leito. Neste modelo, a relação de equilíbrio relativa à adsorção é descrita pela isoterma de Dubinin-Astakhov estendida para misturas multicomponentes. Para a simulação do modelo, as derivadas espaciais são discretizadas via diferenças finitas e o sistema de equações diferenciais ordinárias resultante é resolvido por um solver apropriado (método das linhas). Para a simulação da unidade em operação, este modelo é acoplado a um algoritmo de convergência relativo às quatro etapas do ciclo de operação: adsorção, despressurização, purga e dessorção. O algoritmo em questão deve garantir que as condições finais da última etapa são equivalentes às condições iniciais da primeira etapa (estado estacionário cíclico). Desta forma, a simulação foi implementada na forma de um código computacional baseado no ambiente de programação Scilab (Scilab 5.3.0, 2010), que é um programa de distribuição gratuita. Os algoritmos de simulação de cada etapa individual e do ciclo completo são finalmente utilizados para analisar o comportamento da unidade de pré-purificação, verificando como o seu desempenho é afetado por alterações nas variáveis de projeto ou operacionais. Por exemplo, foi investigado o sistema de carregamento do leito que mostrou que a configuração ideal do leito é de 50% de alumina seguido de 50% de zeólita. Variáveis do processo foram também analisadas, a pressão de adsorção, a vazão de alimentação e o tempo do ciclo de adsorção, mostrando que o aumento da vazão de alimentação leva a perda da especificação que pode ser retomada reduzindo-se o tempo do ciclo de adsorção. Mostrou-se também que uma pressão de adsorção maior leva a uma maior remoção de contaminantes.

Modified porous silica antireflective coatings with laser damage resistance for Ti:sapphire

Porous SiO2 antireflective (AR) coatings are prepared from the colloidal silica solution modified with methyltriethoxysilane (MTES) based on the sol-gel route. The viscosity of modified silica suspensions changes but their stability keeps when MTES is introduced. The refractive indices of modified coatings vary little after bake treatment from 100 to 150 Celsius. The modified silica coatings on Ti:sapphire crystal, owning good homogeneity, display prominent antireflective effect within the laser output waveband (750-850 nm) of Ti:sapphire lasers, with average transmission above 98.6%, and own laser induced damage thresholds (LIDTs) of more than 2.2 J/cm2 at 800 nm with the pulse duration of 300 ps.

Qualidade do ar e atendimentos médicos de emergência por sintomas respiratórios em crianças residentes em Jacarepaguá, Rio de Janeiro

Apesar da cidade do Rio de Janeiro ser uma das mais importantes metrópoles brasileiras são muito pouco conhecidos os efeitos da exposição aos poluentes atmosféricos na saúde da população carioca. Este trabalho foi idealizado para suprir uma parte desta carência. Os poluentes investigados foram PM10, SO2, NO2, CO e O3 e os desfechos envolveram os atendimentos pediátricos de emergência por sintomas respiratórios em três unidades públicas de saúde de Jacarepaguá, entre abril de 2002 e março de 2003. As variáveis de confusão foram a tendência temporal, sazonalidade, temperatura, umidade relativa do ar, precipitação de chuva e infecções respiratórias. Também foram ajustados os efeitos do calendário, isto é, determinados dias do ano que apresentaram comportamentos anormais como feriados e finais de semana. Houve inúmeras falhas no monitoramento de todos os poluentes e devido ao reduzido volume de dados, optou-se por não incluir o SO2 nas análises. Uma vez que os determinantes e as conseqüências clínicas das exposições aos poluentes atmosféricos são bastante distintos nas vias aérias superiores e nas vias aéreas inferiores, um dos estudos verificou a associação dos poluentes do ar com transtornos nestes dois segmentos. Embora de pequena magnitude, somente o O3 apresentou resultado positivo e estatisticamente significativo, tanto com todos os atendimentos de emergência por queixas respiratórias como com os atendimentos motivados por sintomas nas vias aéreas inferiores. O efeito foi no mesmo dia da exposição (lag 0). No outro estudo, investigou-se a associação dos poluentes do ar com os atendimentos de emergência por sintomas de obstrução brônquica. Neste caso, as crianças foram categorizadads em três faixas etárias. Somente as crianças com idades menores que 2 anos tiveram um resultado positivo e estatisticamente significativo, de expressiva magnitude com PM10. Semelhante efeito foi visto com o O3, embora com significado estatístico limítrofe (p<0,06). Também neste estudo o efeito ocorreu no mesmo dia da exposição. Apesar das falhas no monitoramento, nos dois estudos, os parâmetros da poluição ambiental estiveram associados ao aumento do número de atendimentos pediátricos de emergência por motivos respiratórios em Jacarepaguá. Durante o período de estudos, os níveis de todos os poluentes monitorados permaneceram abaixo dos limites recomendados.

Impacto das motocicletas na qualidade do ar das grandes cidades

O crescimento do número de motocicletas nas grandes cidades, em função de fatores como o baixo custo e a alta mobilidade nos centros urbanos, tem sido considerado um importante fator de deterioração da qualidade do ar. Nesse contexto, o monitoramento das emissões gasosas provenientes do escapamento desses veículos é fundamental para o conhecimento da contribuição dessa classe de transporte no agravamento da poluição atmosférica. A partir dessas informações tornam-se possíveis o monitoramento e o controle da qualidade do ar. Para tanto, amostras das emissões de diferentes motocicletas foram coletadas, por meio de dinamômetro, e analisadas por cromatografia gasosa. As emissões das motocicletas foram utilizadas em conjunto com dados meteorológicos utilizando o modelo de trajetória OZIPR e o mecanismo químico SAPRC para demonstrar o impacto na formação do ozônio troposférico na região. As simulações indicam que a concentração de ozônio na troposfera poderá ultrapassar o padrão nacional estabelecido pela Resolução CONAMA 03/90 em até três anos. Além disso, acrescenta-se que as taxas de emissões de compostos legislados emitidos pelas motocicletas utilizadas neste estudo (HC, CO e NOx) já atendem aos níveis preconizados em todas as fases do PROMOT. Assim, além da adoção do PROMOT, se fazem necessárias medidas adicionais para o gerenciamento da emissão de poluentes provindos de fontes móveis. A alteração do tipo de combustível ou até mesmo da fonte de energia, elétrica, por exemplo, seria uma alternativa para o controle da poluição atmosférica

Control de vuelo de un cuadricóptero AR-Drone

[ES]En este TFG se obtendrá un algoritmo de generación de trayectorias para el cuadricóptero AR-Drone capaz de conseguir trazados lo más rápidos posibles teniendo en cuenta la dinámica del modelo y las limitaciones del entorno. Así mismo se propondrá un control primitivo para la detección de obstáculos. Mediante las comunicaciones con el cuadricóptero y el control de los parámetros característicos del medio, se establecerá usando el lenguaje C# los bucles de programación necesarios para discriminar todas las trayectorias desfavorables y obtener una que se adecue a nuestros criterios.

Ridge optical waveguide in an Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glass produced by He+ ion implantation combined with Ar+ ion beam etching

This paper reports on the fabrication and characterization of a ridge optical waveguide in an Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glass. The He+ ion implantation (at energy of 2.8 MeV) is first applied onto the sample to produce a planar waveguide substrate, and then Ar+ ion beam etching (at energy of 500 eV) is carried out to construct rib stripes on the sample surface that has been deposited by a specially designed photoresist mask. According to a reconstructed refractive index profile of the waveguide cross section, the modal distribution of the waveguide is simulated by applying a computer code based on the beam propagation method, which shows reasonable agreement with the experimentally observed waveguide mode by using the end-face coupling method. Simulation of the incident He ions at 2.8 MeV penetrating into the Er3+/Yb3+ co-doped phosphate glass substrate is also performed to provide helpful information on waveguide formation.

Effects of CO2 laser conditioning of the antireflection Y2O3/SiO2 coatings at 351 nm

Y2O3/SiO2 coatings were deposited on fused silica by electron beam evaporation. A continuous wave CO2 laser was used to condition parts of the prepared samples at different scanning speeds in the air. LAMBDA 900 spectrometer was used to investigate the changes of the transmittance and residual reflection spectrum. A Nomarski microscope under dark field was used to examine the changes of the micro defect density. The changes of the surface roughness and the microstructure of the film before and after conditioning were investigated by AFM and X-ray diffraction, respectively. We found that laser-induced damage threshold (LIDT) of the films conditioning at 30 mm/s scanning speed was increased by more than a factor of 3 over the thresholds of the as-deposited films. The conditioning effect was correlated with an irradiation-induced decrease of the defect density and absorption of the films. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Wideband antireflection film fabricated by glancing angle deposition

Graded-index ZrO2 films has been fabricated on K9 glass by glancing angle deposition. Because the index mismatch at the interface has been reduced, the film results in wideband high-transmission antireflection. From 400nm to 1200nm, the film reflection is lower than 0.8% and the lowest value is 0.2% at 432nm.

利用分光光度计测量光学晶体的折射率

晶体折射率的准确测定是晶体上薄膜器件设计的基础。介绍了利用分光光度计测量晶体折射率的方法，通过背面影响系数法、背面镀增透膜和将两者结合起来的方法消除晶体反射率测量时背面反射带来的影响，给出了具体的步骤并对测量误差进行了分析。由于晶体的光学各向异性，采用起偏器扫描的方法测量晶体光学性质随方向的变化。通过对LiB3P5晶体的折射率的测量，证实了该方法的可行性并可用于其他光学晶体折射率的测量。

Preparation of high laser induced damage threshold antireflection film using interrupted ion assisted deposition

Single layers and antireflection films were deposited by electron beam evaporation, ion assisted deposition and interrupted ion assisted deposition, respectively. Antireflection film of quite high laser damage threshold (18J/cm(2)) deposited by interrupted ion assisted deposition were got. The electric field distribution, weak absorption, and residual stress of films and their relations to damage threshold were investigated. It was shown that the laser induced damage threshold of film was the result of competition of disadvantages and advantages, and interrupted ion assisted deposition was one of the valuable methods for preparing high laser induced damage threshold films. (c) 2007 Optical Society of America

Al2O3/SiO2 films prepared by electron-beam evaporation as UV antireflection coatings on 4H-SiC

Al2O3/SiO2 films have been deposited as UV antireflection coatings on 4H-SiC by electron-beam evaporation and characterized by reflection spectrum, scanning electron microscopy (SEM) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The reflectance of the Al2O3/SiO2 films is 0.33% and 10 times lower than that of a thermally grown SiO2 single layer at 276 nm. The films are amorphous in microstructure and characterize good adhesion to 4H-SiC substrate. XPS results indicate an abrupt interface between evaporated SiO2 and 4H-SiC substrate free of Si-suboxides. These results make the possibility for 4H-SiC based high performance UV optoelectronic devices with Al2O3/SiO2 films as antireflection coatings. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.