Efeitos da pressão finita do plasma no Modo Kink Interno

Orientador: Ricardo Magnus Osorio GalvãoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: O objetivo deste trabalho é estudar a estabilidade do Modo Kink Interno e do Modo Kink Central em plasmas cilíndricos, MHD ideais, devido a variações de pressão e diferentes perfis de corrente. Utiliza-se a equação de Euler para estabilidade-s derivada por Goedbloed e Sakanaka. A análise do problema é baseada num método de teoria de camada limite, onde efeitos devido à inércia do plasma só são considerados numa pequena camada, no entorno do ponto onde a perturbação é paralela às linhas de campo. Para o Modo Kink Interno é feito também a análise numérica, integrando-se uma equação de valor característico. Calculou-se a razão de crescimento da instabilidade para os dois modos para diferentes perfis de pressão e corrente. Verificou-se que tanto para o Modo Kink Interno quanto para o Modo Kink Central, a razão de crescimento torna-se maior com o aumento nas variações destes perfis. Mas para o Modo Kink Interno obteve-se uma redução de até 50% na razão de crescimento, comparada com os resultados obtidos por Rosenbluth et al. Para o Modo Kink Central constatou-se que a razão de crescimento é proporcional ao b do plasma e às derivadas da pressão e correnteAbstract: The objective of this work is to study the stability of the Internal Kink and Central Kink modes in ideal MHD cylindrical plasmas due to the pressure variations and the different current profiles. It was used the s - Euler equation derived by Goedbloed and Sakanaka. Its analysis is based on the boundary layer method, where the effects due to the plasma inertia are only considered in a boundary layer in the neighborhood of the surface where the perturbation is parallel to the field lines. For the internal Kink mode a numerical analysis is also done by integrating the Euler equation. It was calculated the growth rate of the two modes for the different pressure and current profiles. It was verified that for both, the Internal Kink and Central Kink modes, the growth rate becomes larger as the derivative of these profiles increases. However, for the Internal Kink mode, one obtains a reduction of up to 50% in the growth rate calculated by Rosenbluth et al. For the Central Kink mode, one notices that the growth rate is proportional to b of the plasma and to the derivatives of the pressure and currentMestradoFísicaMestre em Físic

Instabilidades resistivas em sistemas de confinamento magnético com campo reverso

Orientador: Ricardo Magnus Osorio GalvãoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Estudamos modos resistivos na configuração de campo reverso incluindo o efeito da rotação da coluna de plasma a qual quebra-se em um número discreto de anéis ao longo de seu comprimento. É mostrado que o modo m = 0, onde m é o número azimutal, se reduz ao modo "tearing" usual somente no limite de rotação nula do plasma. Para um valor finito da rotação, o modo m = 0 torna-se compressivel, com sua taxa de crescimento proporcional à potência 1/3 da resistividade do plasma. A análise feita é análoga à do modo gravitacional resistivo em uma "fatia de plasma". Um modo resistivo m = 1 é mostrado existir nesta configuração sem cizalhamento. Este modo tem um perfil radial quase constante desde o eixo magnético até, o raio onde o campo magnético se anula. Sua taxa de crescimento varia com a potência 1/3 da resistividade do plasma e os correspondentes deslocamentos perturbados paralelos às linhas de campo são muito maiores que os perpendiculares na região resistiva. Este modo pode levar ao rompimento da coluna de plasma em muitos anéis e ser o mecanismo responsável pela instabilidade rotacional m = 1 que é observada em descargas em q-pinches. É mostrado que com cizalhamento na rotação a taxa de crescimento torna-se complexa e o modo pode ser estabilizadoAbstract: Resistive modes are studied in the reversed - field configuration including the effect of the rotation of the plasma column which breaks into a number of discrete rings along its length. It is shown that the mode m = 0, where m is the azimuthal mode number, reduces to the usual tearing mode only in the limit of vanishing plasma rotation. For a finite value of rotation, the mode = 0 mode becomes compressional with its growth rate proportional to the 1/3 power of the plasma resistivity. The analysis made is analogous to the gravitational resistive mode in a "slab plasma". A resistive m = 1 mode is shown to exist in the present configuration whithout shear. The mode has an almost constant radial profile from the magnetic axis to the radius where the magnetic field vanishes. Its growth rate scale with the 1/3 power of the plasma resistivity and the corresponding perturbed displacement parallel to the field lines is much larger than the perpendicular on in the resistive region. This mode may lead to the splitting of the plasma column into many rings and may also be a triggering mechanism for the rotational m = 1 instability that is observed in q-pinch discharges. It is shown that in the presence of sheared rotation, the growth rate becomes complex and the mode may be stabilized.DoutoradoFísicaDoutor em Ciência

Efeito de um fluxo de difusão nos modos kink interno resistivo e de reconexão

Orientador: Ricardo Magnus Osorio GalvãoDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: Até recentemente, os trabalhos sobre instabilidades resistivas têm sistematicamente considerado um sistema em equilíbrio estático no qual uma pequena perturbação é introduzida. Este modelo não é inteiramente auto-consistente, porque, em virtude da resistividade finita do plasma, o fluido tem uma velocidade de difusão resistiva de equilíbrio dada por VR = r0/tR (ou o que é equivalente, ¶B/¶t ¹ 0 no equilíbrio). O efeito de VR não se processa na escala de tempo tR, como se argumentava, e sim na escala de tempo necessária para o fluido atravessar a camada resistiva, ou seja, d/VR. Em outras palavras, VR pode ser desprezado somente para modos nos quais gd/VR >> 1. A inclusão de VR na análise de modos resistivos tais que g ~ VR/d - tende a estabilizar o modo. A análise do efeito de VR ¹ 0 na estabilidade de modos resistivos, tem sido até o presente somente restrita a modos, para os quais a perturbação está localizada no entorno da camada resistiva. O trabalho desenvolvido nesta tese estende esta análise para outros modos resistivos para os quais o efeito de VR ¹ 0 ainda não havia sido estudado. Em particular, analisaremos o modo Kink Interno Resistivo e o modo de Reconexão. Mostramos com este trabalho, que o Modo Kink Interno não é afetado pelo fluxo de difusão. No entanto o Modo de Reconexão é atenuado pela presença de um fluxo difusivo de velocidade. A razão de crescimento do modo de Reconexão, quando se considera VR ¹ 0 fica reduzida cerca de 35% em relação ao valor encontrado para a análise do modo, usando o modelo de equilíbrio estáticoAbstract: Until recently works on resistive instabilities has systematically considered a system in static equilibrium on which a small perturbation is introduced. This model is not completely self-consistent, because, due to the finite plasma resitivity the fluid has an equilibrium resistive diffusion velocity given by VR = r0/tR (in another words ¶B/¶t ¹ 0 in equilibrium). The effect of VR does not occur in the time scale of tR, as usually given, but in the time scale necessary for the fluid to go through the resistive layer, i. e. , d/VR. In another words, VR can be neglected only for modes in which the growth rate g >> VR/d. An inclusion of VR in the analysis of resistive modes, such that g ~ VR/d, tends to stabilize the mode. Up to now, the analysis of the effect of VR ¹ 0 in the stability of resistive modes has been restricted to modes for which the perturbation is localized in the neighborhood of the resistive layer. In this work this analyze, is extended to other resistive modes for which the effect of VR ¹ 0 is not yet been studied. In particular, we will analyze the resistive internal kink mode and the reconnection mode. We show that the internal kink mode is not affected by the diffusion flux. However the reconnection mode is attenuated by the presence of a velocity flux diffusion. When we consider VR ¹ 0, the growth rate of the reconnection mode is reduced by about 35% relative to the static equilibrium caseMestradoFísicaMestre em Físic

Efeito da camada de escorregamento no escoamento de fluidos viscoelásticos por acção combinada de electro-osmose e gradiente de pressão : uma solução analítica

Tese de mestrado integrado. Engenharia Mecânica. Faculdade de Engenharia. Universidade do Porto. 200

Granitóides sintectônicos da região de Porto Belo-SC : uma abordagem petrológica e estrutural do magmatismo em zonas de cisalhamento

A região de Porto Belo se localiza no extremo nordeste da Zona de Cisalhamento Major Gercino (ZCMG), que representa uma das zonas de transcorrência contidas no denominado Cinturão de Cisalhamento Sul-brasileiro - uma descontinuidade de escala crustal, ativa durante o Neoproterozóico. Os Metagranitóides de Quatro Ilhas e o Metagranito Mariscal constituem os corpos graníticos mais antigos reconhecidos na área, sendo intrusivos numa associação de ortognaisses quartzo-feldspáticos, cuja estruturação principal ocorreu durante um regime tangencial, provavelmente de idade Brasiliana/Panafricana. A tectônica tangencial está registrada nos metagranitóides, principalmente no controle geométrico das encaixantes. O Complexo Granítico Estaleiro é constituído pelo Granodiorito Estaleiro e por uma grande quantidade de veios graníticos dispostos em gerações sucessivas, contendo também corpos tabulares máficos concordantes. O posicionamento deste complexo foi controlado pela tectônica da ZCMG, constituindo uma intrusão eotranscorrência. A Suíte Intrusiva Zimbros é composta pelos granitos Zimbros e Morro dos Macacos, e por rochas riolíticas e básicas que formam um enxame de diques paralelos ao corpo plutônico principal. A coexistência de líquidos ácidos e básicos numa mesma intrusão gera diques compostos em volume subordinado. As rochas desta suíte intrudiram o conjunto de granitóides mais antigos em condições rasas, e o seu posicionamento é tardi-transcorrência. As características petrográficas e microestruturais dos granitóides compreendem feições indicativas de sua formação em meio líquido, bem como a evolução contínua das condições de cristalização sintectônica, culminando com a formação de microestruturas típicas de estado sólido, em temperaturas mais baixas. Microestruturas de alta temperatura compreendem subgrãos prismáticos e basais em padrão chessboard no quartzo, bem como a rotação progressiva de subgrãos para grãos recristalizados nos feldspatos. Produtos de transformações subsolidus das micas incluem a neoformação de biotita verde azulada, muscovita e clorita às expensas da biotita magmática. A progressão da deformação magmática para a de estado sólido é também registrada no comportamento dos feldspatos do Granodiorito Estaleiro e do Granito Zimbros, que apresentam alto grau de orientação para valores de Rs próximos da unidade, progredindo para valores de Rs mais elevados em direção ao centro da zona de cisalhamento. A forma e orientação de enclaves máficos contidos nos diques riolíticos denotam movimento horário das paredes durante a intrusão. O mesmo sentido de movimento é perceptível na relação espacial de shear bands com a foliação principal e na assimetria de sombras de pressão em feldspatos. Os padrões geoquímicos dos granitóides posicionados sucessivamente são compatíveis com a evolução do magmatismo em ambientes pós-colisionais. Os metagranitóides de Quatro Ilhas e Mariscal têm afinidade cálcico-alcalina alto-K, com maior contribuição crustal registrada no último; o Complexo Granítico Estaleiro mostra afinidade shoshonítica, enquanto o magmatismo da Suíte Intrusiva Zimbros tem caráter moderadamente alcalino, tardi- a pós-orogênico.The region of Porto Belo is located on the northeastern end of the Major Gercino Shear Zone (MGSZ), which is one of the several shear zones within the so-called Southern Brazilian Shear Belt (SBSB) - a major crustal-scale discontinuity which was active during the Neoproterozoic. The Quatro Ilhas Metagranitoids and the Mariscal Metagranite are the oldest recognized granitic bodies in the area; they intrude an association of quartzfeldspathic orthogneisses, whose main structure was built under a tangential regime, probably of Brasiliano/Panafrican age. The tangential regime is registered in the metagranitoids mainly as a geometrical control of country rocks. The Estaleiro Granitic Complex is composed of the Estaleiro Granodiorite and a large amount of granitic veins in successive generations, as well as minor mafic tabular intrusions. The emplacement of this complex was controlled by the MGSZ transcurrent tectonics, and it constitutes an earlytranscurrence intrusion. The Zimbros Intrusive Suite (ZIS) is composed of the Zimbros and Morro dos Macacos granites and by rhyolitic and basic rocks which constitute a dyke swarm parallel to the main plutonic body. A minor volume of composite dykes is part of the swarm, due to the coexistence of acid and basic liquids within a single intrusion. The rocks of this suite have intruded the older granites assemblage at high-level conditions, during a late-transcurrence period. Petrographic and microstructural features of the granitoids indicate their formation within a liquid environment, as well as their continuous evolution through syntectonic magmatic crystallization, towards the formation of typical solid-state, low-temperature microstructures. High-temperature microstructures are represented by prismatic and basal subgrain boundaries, constituting a chessboard pattern in quartz, as well as progressive rotation of subgrains to recrystalklized grains in feldspars. Subsolidus reaction products of micas include bluish-green, new biotite, muscovite and chlorite formed from the magmatic old biotites. The progression from magmatic to solid-state deformation is also registered in the behaviour of feldspars from the Estaleiro Granodiorite and the Zimbros Granite, which show a highly developed preferred orientation, in contrast with near-unit Rs values farther from the main shear zone, and develop progressively higher Rs values towards the high-strain zones. The shape and orientation of mafic enclaves in rhyolitic dykes indicate a dextral shear sense of the walls during intrusion. The same sense of movement is indicated by the angular relation of shear bands to the main foliation in highstrain zones and by the vorticity of pressure shadows in feldspars. Geochemical patterns of successively intruded granitoids point to a magmatic evolution in post-collisional environments. The early-formed Quatro Ilhas and Mariscal metagranitoids show a high-K, calc-alkaline affinity, with a major crustal contribution recognized in the latter; the Estaleiro Granitic Complex has a shoshonitic affinity and is followed by the Zimbros magmatism, of mildly alkaline, late- to post-orogenic character

Confinamento lateral de portadores e fótons e o comportamento espectral de laser de três terminais

Orientador: Newton Cesario FrateschiDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb WataghinResumo: A disponibilidade de estruturas de semicondutor com poços quânticos aumentou o interesse em desenvolver sistemas ópticos para computação e interconexão óptica utilizando o laser de semicondutor como componente básico em circuitos optoeletrônicos integrados. Portanto, existe um grande empenho em pesquisar novos materiais e estruturas, assim como novas técnicas de fabricação para dispositivos integrados ao laser que realizem esta interface óptica-eletrônica. Este trabalho apresenta, primeiramente, um estudo de alternativas de confinamento lateral óptico e elétrico em laser de semicondutor. Com esta finalidade, diversas técnicas de processamento foram avaliadas, como corrosão química úmida, oxidação térmica úmida, recrescimento e implantação iônica. Subseqüentemente, após a obtenção teórica das condições para a operação com um único modo lateral, lasers do tipo ridge foram fabricados e analisados, confirmando nossas previsões. Este tipo de estrutura foi utilizado para fabricar lasers de três terminais, que apresentam uma pequena região absorvedora controlada separadamente do guia de onda. Finalmente, um estudo sobre a influência desta região no comportamento espectral destes dispositivos foi então realizadoAbstract: The availability of semiconductor quantum-well structures increased the interest in the development of systems for optical computing and optical interconnection using semiconductor lasers as the basic component in optoelectronic integrated circuits. Therefore, there is a great interest in searching for novel materials and structures as well as fabrication techniques for semiconductor laser devices that can provide the opto-electronic interface. This thesis presents first a study on different optical and electrical lateral confinements in semiconductor lasers. Several processing techniques were investigated, such as wet chemical etching, wet thermal oxidation, regrowth and ion irradiation. Subsequently, after theoretically finding the conditions for single lateral mode operation in ridge lasers, these structures were fabricated and analyzed confirming our predictions. Three Terminal Lasers, which include a short absorbing section along the cavity, were fabricated using this technique. Finally, a study of the influence of this section on the emission spectra of these devices was realizedMestradoFísicaMestre em Físic