| A. Ciências Exatas e da Terra - 3. Física - 4. Física da Matéria Condensada |
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Uso da técnica de Lente Térmica em vidros aluminato de cálcio dopados com Titânio |
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| Junior Reis Silva 1 |
| Sandro Marcio Lima 1 |
| Luis Humberto da Cunha Andrade 1 |
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| (1. Grupo de Espectroscopia Óptica e Fototérmica - UEMS) |
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| INTRODUÇÃO: |
O modelo desenvolvido em 1992 por Shen e colaboradores é o mais geral e sensível das técnicas fototérmicas de Lente Térmica (LT), sendo denominado espectrometria de Lente Térmica. Este método experimental permite estudar as propriedades termo-ópticas de materiais transparentes através da geração do efeito de LT no material com uma radiação laser. Analisando a resposta temporal da formação (ou deformação) da LT, que é característico para cada material, é possível caracterizar o mesmo quanto à sua difusividade térmica (D), taxa de variação do caminho óptico com a temperatura (ds/dT) e eficiência quântica de fluorescência (h). Com a crescente aplicação de vidros como meios óticos, devido à relativa facilidade de sintetizar os mesmos, torna-se interessante à pesquisa desses meios dopados com íons, como por exemplo, os metais de transição. A utilização de um meio vítreo como hospedeiro desses metais de transição é interessante, pois o baixo ponto de fusão quando comparado com a maioria dos cristais óxidos dificulta a mudança de seu estado de valência para outros não desejáveis quando são submetidos a altas temperaturas, o que é comum nos cristais dopados com metais de transição. O propósito desse trabalho é determinar as propriedades termo-ópticas dos vidros Aluminato de Cálcio dopados com Titânio (TiO2) usando a técnica de LT. |
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| METODOLOGIA: |
O Grupo de Estudos dos Fenômenos Fototérmicos da Universidade Estadual de Maringá preparou três amostras de vidro Aluminato com dopagens diferentes para serem analisadas, as quais possuem as seguintes composições: 1,5%, 2,6% e 4,1% de TiO2, denominadas: AM111, AM112 e AM107, respectivamente. Então, foram feitos dez transientes de LT, em função da potência de excitação, para cada amostra, sendo que na de 2,6% de TiO2 medimos em três posições diferentes para testar a sua homogeneidade. Ademais, nesta amostra também medimos em cinco comprimentos de onda de excitação diferentes na região do visível. As curvas obtidas foram ajustadas com o programa computacional “Microcal Origin” usando como equação modelo, a apresentada por Shen e colaboradores para uma configuração de Lente Térmica com feixe duplo. Através dos ajustes pudemos determinar os seguintes parâmetros: AL, ALeff, q/P, Q, a difusividade térmica (D) e a eficiência quântica de fluorescência (h). Os resultados obtidos para os parâmetros termo-ópticos dos vidros Aluminato de Cálcio dopados com Titânio foram comparados com outras famílias de vidros, como por exemplo, os Fluoretos e Calcogenetos. |
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| RESULTADOS: |
Na amostra AM112, o valor médio para a difusividade térmica obtido em diferentes comprimentos de onda de excitação foi de (5,4 ± 0,2)x10-3 cm2/s, e eficiência quântica (h) ~80%. Os resultados obtidos foram satisfatórios, já que o valor encontrado para a difusividade térmica concorda muito bem com os valores encontrados na literatura (5,5x10-3 cm2/s) para outros vidros Aluminatos semelhantes a estes que estudamos. O mesmo não se pode dizer para a eficiência quântica de fluorescência deste vidro, que é muito alta para uma matriz vítrea dopada com Titânio. Ainda encontramos valores de difusividade térmica e eficiência quântica para as amostras AM111 e AM107. Estes vidros mostraram valores de difusividade térmica e eficiência quântica menores que os obtidos para o vidro AM112. No caso do vidro AM111 a difusividade térmica foi igual a (4,7 ± 0,1)x10-3cm2/s, e a baixa eficiência quântica apresentada (inferior a 4%), mostra que tem uma grande parcela da energia de bombeio sendo transformada em calor no material. Com a amostra AM107, encontramos um valor para a difusividade térmica igual a (4,9 ± 0,02)x10-3cm2/s e para a eficiência quântica um valor inferior a 15%. Estes valores indicam processos de transferências de energia entre a matriz e o íon metal de transição que serão melhores explicados na apresentação do trabalho no evento. |
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| CONCLUSÕES: |
Analisando os resultados experimentais obtidos para as três matrizes vítreas, percebemos que as mesmas diferem no que diz respeito à difusividade térmica, e mais ainda, no que se refere à eficiência quântica de fluorescência. O que se observa pelos dados obtidos até o momento é que os valores de difusividade térmica, e principalmente da eficiência quântica de fluorescência, determinados pela técnica de Lente Térmica, são otimizados nos vidros Aluminato de Cálcio com concentrações em torno de 2,6% do íon TiO2. Isto indica que novos materiais devam ser estudados com concentrações neste intervalo. Um valor de eficiência quântica de aproximadamente 80% em metais de transição são valores extremamente altos, o que indica ser o Aluminato um excelente material para aplicações ópticas. |
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Instituição de fomento: PROPP/UEMS, MCT/CNPq
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Trabalho de Iniciação Científica
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Palavras-chave: Técnicas Fototérmicas; Metais de Transição; Propriedades Termo-ópticas. |
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| Anais da 58ª Reunião Anual da SBPC - Florianópolis, SC - Julho/2006 |
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