Orientador: Helion Vargas

Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: O presente trabalho descreve aplicações da espectroscopia fotoacústica ao estudo das propriedades óticas e térmicas dos sólidos. Como a amostra se constitui no próprio detetor da radiação, nenhum equipamento fotoelétrico adicional é necessário. Assim, estudos em uma grande faixa do...

Resumo: O presente trabalho descreve aplicações da espectroscopia fotoacústica ao estudo das propriedades óticas e térmicas dos sólidos. Como a amostra se constitui no próprio detetor da radiação, nenhum equipamento fotoelétrico adicional é necessário. Assim, estudos em uma grande faixa do comprimento de onda do espectro eletromagnético, do raio-x à região de microondas, puderam ser realizados, sem a necessidade de mudança de sistema de detecção. O trabalho é composto de sete aplicações, organizadas sob a forma de capítulos independentes. No capitulo I e II, são apresentadas, teórica e experimentalmente, a discussão física da geração do sinal. No capitulo III, propomos e discutimos a utilização de uni novo dosímetro fotoacústico, para o raio-x. No capitulo IV, um novo procedimento para a obtenção da difusividade térmica é demonstrado e testado em uma amostra de CdS. No capitulo V, o coeficiente de absorção ótica, na região visível, em um novo sistema (MnO2-PE) é medido utilizando-se de um arranjo experimental, que exclui o conhecimento da refletividade ótica do material. No capitulo VI, mostramos a capacidade impar da técnica, para o estudo do perfil de profundidade em amostras ferromagnéticas .compostas. Um novo método para a separação das componentes individuais é desenvolvido e aplicado para o caso de uma amostra artificial composta de níquel e ferro, e para uma fita de computador. Finalmente no capitulo VII, apresentamos as conclusões gerais e perspectivas futuras da técnica fotoacústica

Abstract: The use of photoacoustic spectroscopy (PAS) to obtain information on the thermal and optical properties of solid samples is described in this thesis. Because the sample itself constitutes the detector of the electromagnetic radiation, no photo-electric device was necessary, and thus...

Abstract: The use of photoacoustic spectroscopy (PAS) to obtain information on the thermal and optical properties of solid samples is described in this thesis. Because the sample itself constitutes the detector of the electromagnetic radiation, no photo-electric device was necessary, and thus studies over a wide range of optical and electromagnetic wavelengths were performed without the need to change detector systems. This thesis consists of seven applications, organized in the form of seven independent chapters. A general introduction and a physical description, both experimental and theoretical, of the generation of the photoacoustic signal, are described in chapters I and II. Through the absorption of x-ray beams, the use of a new type of radiation dosimeter is demonstrated in chapter III. Possible applications and characteristics are discussed. In chapter IV, a novel and simple approach, which use a lateral heating source for the sample, is proposed as an alternative method for the photoacoustic determination of the thermal diffusivity of solids. The method is experimentally tested using a CdS sample. The absorption coefficient of a highly absorbing (b > 105cm-1) new composite material (MnO2-PE) measured in the visible range constitutes chapter V. We have employed combination of currently taken photoacoustic and beam transmission data. This combination proved to be an effective means for the optical evaluation of highly absorptive samples without the need for prior knowledge of sample reflectivity. The modification of an existing x-band EPR spectrometer to enable observation of the photoacoustic effect in solid samples using microwaves is described in chapter VI. The possibility of using the phase shift of the photoacoustic signal of different constituents as a new tool for depth profile analysis of layered samples is discussed. This new method is experimentally demonstrated by measuring the phase variation of the photoacoustic detected ferromagnetic resonance of a sample consisting of an iron film bonded to a nickel film and a computer taped bonded to an aluminium foil. The experimental data are found to be in very good agreement with theoretical predictions based upon the simple one-dimensional thermal piston model. Chapter VII presents the conclusions and future trends