Comparison of the effect of processing parameters and degradation on the DC and microwave properties of thin films and polycrystalline bulk high-Tc superconducting materials

The sharp increase in microwave power loss (the reverse of what has previously been reported) at the transition temperature in high-Tc superconducting systems such as YBaCu oxide (polycrystalline bulk and thin films obtained by the laser ablation technique) and BiPbSrCaCu oxide is reported. The differences between DC resistivity ( rho ) and the microwave power loss (related to microwave surface resistance) are analysed from the data obtained by a simultaneous measurement set-up. The influence of various parameters, such as preparation conditions, thickness and aging of the sample and the probing frequency (6-18 GHz), on the variation of microwave power loss with temperature is outlined.

Comparative analysis between biogas flow in landfill and electrical resistivity tomography in Rio Claro city, Brazil

The biogas originated from anaerobic degradation of organic matter in landfills consists basically in CH4, CO2, and H2O. The landfills represent an important depository of organic matter with high energetic potential in Brazil, although with inexpressive use in the present. The estimation of production of the productive rate of biogas represents one of the major difficulties of technical order to the planning of capture system for rational consumption of this resource. The applied geophysics consists in a set of methods and techniques with wide use in environmental and hydrogeological studies. The DC resistivity method is largely applied in environmental diagnosis of the contamination in soil and groundwater, due to the contrast of electrical properties frequent between contaminated areas and the natural environment. This paper aims to evaluate eventual relationships between biogas flows quantified in drains located in the landfill, with characteristic patterns of electrical resistivity in depth. The drain of higher flow (117 m3 /h) in depth was characterized for values between 8000 Ω⋅m and 100.000 Ω⋅m, in contrast with values below 2000 Ω⋅m, which characterize in subsurface the drain with less flow (37 m3 /h), besides intermediary flow and electrical resistivity values, attributed to the predominance of areas with accumulation or generation of biogas.

Case study: a 3D resistivity and induced polarization imaging from downstream a waste disposal site in Brazil

A contaminated site from a downstream municipal solid waste disposal site in Brazil was investigated by using a 3D resistivity and induced polarization (IP) imaging technique. This investigation purpose was to detect and delineate contamination plume produced by wastes. The area was selected based on previous geophysical investigations, and chemical analyses carried out in the site, indicating the presence of a contamination plume in the area. Resistivity model has successfully imaged waste presence (rho < 20 Omega m), water table depth, and groundwater flow direction. A conductive anomaly (rho < 20 Omega m) outside wastes placement was interpreted as a contamination plume. Chargeability model was also able to imaging waste presence (m > 31 mV/V), water table depth, and groundwater flow direction. A higher chargeability zone (m > 31 mV/V) outside wastes placement and following conductive anomaly was interpreted as a contamination plume. Normalized chargeability (MN = m/rho) confirmed polarizable zone, which could be an effect of a salinity increase (contamination plume), and the clay presence in the environment.

Dielectric Properties of Epoxy-Al2O3 Nanocomposite System for Packaging Applications

In recent times, there has been an ever-growing need for polymer-based multifunctional materials for electronic packaging applications. In this direction, epoxy-Al2O3 nanocomposites at low filler loadings can provide an excellent material option, especially from the point of view of their dielectric properties. This paper reports the dielectric characteristics for such a system, results of which are observed to be interesting, unique, and advantageous as compared to traditionally used microcomposite systems. Nanocomposites are found to display lower values of permittivity/tan delta over a wide frequency range as compared to that of unfilled epoxy. This surprising observation has been attributed to the interaction between the epoxy chains and the nanoparticles, and in this paper this phenomenon is analyzed using a dual layer interface model reported for polymer nanocomposites. As for the other dielectric properties associated with the nanocomposites, the nano-filler loading seems to have a significant effect. The dc resistivity and ac dielectric strength of the nanocomposites were observed to be lower than that of the unfilled epoxy system at the investigated filler loadings, whereas the electrical discharge resistant properties showed a significant enhancement. Further analysis of the results obtained in this paper shows that the morphology of the interface region and its characteristics decide the observed interesting dielectric behaviors.

Preparation of SrMgx-Ru1-xO3 thin films by pulsed laser deposition /

SrMg^Rui-iOa thin films were made by using pulsed laser deposition on SrTiOa (100) substrates in either O2 or Ar atmosphere. The thin films were characterized by x-ray diffraction, energy dispersive x-ray microanalysis, dc resistivity measurement, and dc magnetization measurement. The effect of Mg doping was observed. As soon as the amount of Mg increased in SrMg-cRui-iOa thin films, the magnetization decreased, and the resistivity increased. It had little effect on the Curie temperature (transition temperature). The magnetization states of SrMgiRui-iOa thin films, for x < 0.15, are similar to SrRuOs films. X-ray diffraction results for SrMga-Rui-iOa thin films made in oxygen showed that the films are epitaxial. The thin films could not be well made in Ar atmosphere during laser ablation as there was no clear peak of SrMg^Rui-iOa in x-ray diffraction results. Substrate temperatures had an effect on the resistivity of the films. The residual resistivity ratios were increased by increasing substrate temperature. It was observed that the thickness of thin films are another factor for film quality: Thin films were epitaxial, but thicker films were not epitaxial.

Estimativa da vulnerabilidade natural de aqüíferos: uma contribuição a partir da resistividade e condutância longitudinal

Este trabalho descreve os resultados obtidos com o método da eletrorresistividade usando a técnica da sondagem elétrica vertical (arranjo Schlumberger) aplicada em estudos ambientais envolvendo as águas subterrâneas. A vulnerabilidade natural de aqüíferos, importante ferramenta em estudos ambientais, pode ser estimada a partir de métodos geoelétricos, cujos parâmetros resistividade e condutância longitudinal, aliados ao tipo de ocorrência dos aqüíferos (livre a confinado) e profundidade do nível d'água, permitiram obter um índice de vulnerabilidade natural correspondente ao normalmente utilizado. Os resultados, aplicados em uma fase preliminar de estudos, são bons, permitindo um melhor direcionamento e programação das fases posteriores.

Degradação de resíduos e alterações na resistividade elétrica, pH e Eh

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Aplicação da resistividade e cargabilidade em estudos de contaminação de sedimentos por derivados de hidrocarbonetos

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

Modelo fractal para resistividade complexa de rochas: interpretação petrofísica e aplicação à exploração geoelétrica

Rochas contendo metálicos disseminados ou partículas de argila em ambiente natural onde soluções eletrolíticas normalmente preenchem os poros das rochas, exibem um tipo de polarização em baixas freqüências conhecido como polarização induzida. Nesta tese foi desenvolvido um novo modelo para descrever o fenômeno de polarização das rochas, não apenas em baixas freqüências, mas compreendendo todo o espectro eletromagnético, possível de utilização na prospecção geoelétrica. Este novo modelo engloba a maioria dos modelos utilizados até o momento como casos especiais, além de superar as limitações dos mesmos. Seu circuito analógico inclui uma impedância não linear do tipo r (iwtf)^-n que simula o efeito das superfícies rugosas das interfaces entre os grãos bloqueadores (partículas metálicas e/ou de argilas) e o eletrólito. A impedância de Warburg generalizada está em série com a resistência dos grãos bloqueadores da passagem de corrente e em paralelo com a impedância da dupla camada associada a essas interfaces. Esta combinação está em série com a resistência do eletrólito nas passagens dos poros bloqueados. Os canais não bloqueados são representados por uma resistência que corresponde à resistividade normal CC da rocha. A combinação desta resistência com a capacitância "global" da rocha é finalmente conectada em paralelo ao resto do circuito mencionado acima. Os parâmetros deste modelo incluem a resistividade CC (p₀), a cargueabilidade (m), três tempos de relaxação (t, Tf and T2), um fator de resistividade de grãos (δ_r), e o expoente de freqüência (η). O tempo de relaxação fractal (Tf), e o expoente de frequencia (η) estão relacionados à geometria fractal das interfaces rugosas entre os minerais condutivos (grãos metálicos e/ou partículas de argila bloqueando os canais dos poros) e o eletrólito. O tempo de relaxação (T) é um resultado da relaxação em baixa freqüência das duplas camadas elétricas formadas nas interfaces eletrólito-cristais, enquanto (T₀) é o tempo de relaxação macroscópico da amostra como um todo. O fator de resistividade dos grãos (δ_r) relaciona a resistividade dos grãos condutivos com o valor de resistividade CC da rocha. A resistividade CC da rocha (p₀), e δ_r estão relacionados à porosidade, à condutividade do eletrólito e às relações mineralógicas entre a matriz e os grãos condutivos. O modelo foi testado sobre um intervalo largo de freqüências contra dados experimentais de amplitude e fase da resistividade bem como para dados de constante dielétrica complexa. Os dados utilizados neste trabalho foram obtidos a partir da digitalização de dados experimentais publicados, obtidos por diversos autores e englobando amostras de rochas sedimentares, ígneas e metam6rficas. É mostrado neste trabalho que os parâmetros deste modelo permitem identificar diferenças texturais e mineralógicas nas rochas. Bote modelo foi introduzido, primeiramente, como propriedade intrínseca de um semiespaço homogêneo sendo demonstrado, neste trabalho, que a resposta observada em superfície reflete as propriedades intrínsecas do meio polarizável, sendo o acoplamento eletromagnético desprezível em freqüências menores que 104 Hz. Em seguida, o meio polarizável foi embebido em um pacote de N camadas sendo demonstrado que os parâmetros fractais do meio polarizável podem ser obtidos do levantamento em superfície para diferentes espessuras dessa camada. Isto justifica a utilização pura e simples de modelos de polarização desenvolvidos para amostras em laboratório para ajustar dados de campo, o que vem sendo feito sem uma justificativa bem fundamentada. Estes resultados demonstram a importância para a prospecção geolétrica do modelo proposto nesta tese.

Aplicação dos métodos geofísicos elétrico e eletromagnético na determinação de unidades sedimentares costeiras tropicais em Bragança, Nordeste do Pará

Esta dissertação mostra a aplicação de métodos geofísicos na determinação das unidades sedimentares da Planície Costeira Bragantina, que estão sendo estudados no Programa de Manejo e Dinâmica de Manguezais-MADAM (Mangrove Dynamics and Management). A finalidade deste trabalho é testar a metodologia geofísica no ambiente costeiro, visando auxiliar o mapeamento geológico e o entendimento da evolução estratigráfica holocênica da Planície Costeira Bragantina. Na realização deste trabalho, foram aplicados em diferentes unidades morfoestratigráficas da área de estudo: (a) o método convencional da eletrorresistividade através de sondagens elétricas verticais, usando o arranjo Schlumberger e (b) o método eletromagnético slingram (Horizontal Loop Eletromagnetic), com oito freqüências. Com as sondagens elétricas verticais determinaram-se os valores de resistividade em subsuperfície para os diferentes horizontes, correlacionando-os sempre que possível com as informações geológicas disponíveis. Em geral, os resultados obtidos com as sondagens elétricas não foram muito satisfatórios em termos das profundidades investigadas pelo fato do ambiente estudado ser muito condutivo, dificultando a penetração de corrente elétrica e contribuindo para que a profundidade de investigação fosse baixa. A aplicação do método eletromagnético mostrou-se mais simples e rápido do que as sondagens elétricas. A interpretação dos dados obtidos com esse método, realizada através da análise de perfis de medidas e de sondagens eletromagnéticas, permitiu inferir contatos laterais e estabelecer assinaturas geofísicas para os depósitos da planície costeira.

Estudo geofísico para a caracterização geológica e hidrogeológica da subsuperfície rasa em área de deposição de rejeitos sólidos no município de Barcarena-PA

Este estudo foi realizado na Área de Depósito de Rejeitos Sólidos (ADRS) da ALBRAS (Alumínio Brasileiro S.A.), localizada no município de Barcarena, Estado do Pará. Os resultados alcançados permitiram estabelecer um padrão de caracterização da subsuperfície, a partir de medidas geofísicas, fornecendo informações sobre as camadas geológicas e sobre parâmetros hidrogeológicos, tais como direção e velocidade do fluxo subterrâneo. Na realização do trabalho foram utilizados três métodos geofísicos: os métodos elétricos (Potencial Espontâneo e Eletrorresitividade) e eletromagnético (Slingram). A distribuição dos potenciais medidos através do Método do Potencial Espontâneo indicaram o sentido do fluxo subterrâneo local. Durante o estudo, foi montado um experimento de infiltração de solução salina no solo e seu efeito foi monitorado através de imageamento elétrico. Esse experimento permitiu que se estimasse a velocidade e o sentido do fluxo subterrâneo local ao longo da linha de imageamento. Os modelos interpretativos obtidos através da inversão de dados de resistividade aparente obtidos em sondagens elétricas verticais apresentaram uma boa correlação com perfis de raios gama corridos em poços tubulares da área de estudo. Estas Sondagens Elétricas Verticais permitiram que se detalhasse as unidades litológicas rasas através da estimativa de seus valores de resistividade e espessura. A interpretação dos dados eletromagnéticos através da análise de perfis de medidas, sondagens eletromagnéticas e mapas de contornos permitiu identificar a presença de zonas mais condutivas (material argiloso) e zonas mais resistivas (material arenoso). Além disso, observou-se que o mapa de contornos para a freqüência de 14080 Hz apresentou uma boa correlação com o mapa de contornos do Potencial Espontâneo referente a mesma área.

Estudo geoelétrico em ocorrência de manganês supergênico no município de Itapira (SP) por meio do método da eletrorresistividade

The geophysical methods are used as tools that, together with other data, assist in target detail and sizing of ore bodies. This paper presents the results of the application of DC resistivity geophysical method on a manganese mineral occurrence located in Itapira, in the northern portion of São Paulo state, hosted predominantly in schists and quartzits of Itapira Group. The integration of geophysical data resulted in the elaboration of electrical resistivity models, where it was possible observe that the mineralized body, composed predominantly of manganese oxides and hydroxides, has a pattern of high resistivity (above 5000 Ω.m) both surface and subsurface. The contrast with the host rock is characterized mainly by different minerals assemblages and by the presence of local groundwater. The results accomplished in this paper reveal that the application of DC resistivity method is valid in primary evaluations of supergene deposits

Análise das relações entre parâmetros geolétricos e vazões para o aquífero livre de Caçapava do Sul - RS

The geophysical methods may be employed in aquifer system studies, as determination of groundwater level, soil/rock contact, beyond estimative of the aquifer thickness horizon. The geoeletric methods are particularly relevant in evaluations of the oilfields systems, due to directs relations between porosity and electrical resistivity, which allow inferences about oil and gas production. The indirect estimative of the productions in free aquifers system is something complex before of the diverse variables responsible for factors or physical phenomena, as clays minerals, which conditioned the physical parameters by electric geophysical methods. This paper present analyzed correlation among electrical resistivity, chargeability and direct measure flow in shallow wells, for determination of statistical relationships between parameters and evaluation of the geological constraints evolved. The study count with the 23 shallow wells located in free aquifer, constituted by alteration materials of the granites localized in Caçapava do Sul (RS). The geophysical data are acquired by vertical electric sounding in Schlumberger array. The correlations between electrical resistivity and flow, chargeability and flow, thickness of the soil/saprolite and flow indicated relationships between physical and hydrogeologic parameters, with variations conditioned by factors as porosity, permeability, besides intrinsic geological heterogeneities such soil variable thickness and rock fragments with several alteration degrees.

Avaliação de contaminação com óleo diesel por meio dos métodos de Eletrorresistividade e Polarização Induzida em Santa Ernestina-SP

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Integração de dados geofísicos e geológicos na caracterização morfológica de ocorrência de cobre na borda norte da Bacia do Camaquã (RS)

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)