Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Bases para el diseño y caracterización de láseres de cascada cuántica en el infrarrojo medio
Get PDFEl el presente trabajo se analizo en profundidad el calculo de estados electrónicos en heteroestructuras utilizando el método de la función envolvente. Dos modelos que resultan adecuados para el diseño de los estados electrónicos de un láser de cascada cuántica fueron extraídos de tal análisis para ser implementados computacionalmente.
La implementación fue realizada utilizando el método de diferencias finitas. Adicionalmente, se implemento también el método iterativo de Schrödinger-Poisson para el calculo de heteroestructuras dopadas.
Por otro lado, se estudiaron espectros de fotoluminiscencia a distintas temperaturas de heteroestructuras de pozos simples aislados y de pozos acoplados. Las energías de transición obtenidas de estos espectros fue contrastada con los datos de las simulaciones.
Por ultimo, se logro realizar la primer medición en el ámbito del Laboratorio de Fotónica y Optoelectrónica de espectros de fotoluminiscencia con campo eléctrico externo aplicado
Efectos de propagación en el espectro y la distribución de direcciones de arribo de rayos cósmicos ultraenergéticos
Get PDFEste trabajo presenta la tesis de Maestría en Ciencias Físicas Efectos de propagación en el espectro y distribución de direcciones de llegada de rayos cósmicos de ultra alta energía.
Analizamos los efectos de la propagación de rayos cósmicos de muy alta energía en presencia de campos magnéticos y fondos de radiación cósmica en el medio intergaláctico.
En el capitulo 1 presentamos brevemente lo que se conoce del espectro en energía de los rayos cósmicos. Discutimos sobre sus mecanismos de aceleración. Luego comentamos como describir un Universo en expansión. Concluimos por dar una descripción de los campos magnéticos turbulentos, de los fondos de radiación presentes en el Universo y de los procesos que estos pueden excitar en un núcleo atómico.
El capitulo 2 presenta la ecuación de propagación en los campos magnéticos intergalácticos. Menciona algunas soluciones interesantes de dicha ecuación. Luego se expone como fue el método numérico utilizado para su resolución. Analizamos como las partículas pasan de un régimen de propagación rectilíneo a uno difusivo en tiempos mas largos.
A continuación se presenta el software SimProp desarrollado por Aloisio et al que da cuenta de las interacciones con los fondos de radiación. Luego presentamos como se integraron ambos códigos para estudiar la propagación del núcleo primario. Finalizamos por exponer los resultados obtenidos para la propagación de protones en un escenario con campo magnético e interacciones. Se discute la presencia de un horizonte magnético debido al campo magnético, así como un horizonte a altas energías debido a las interacciones. Los resultados muestran la existencia de un fenómeno de pile-up para energías mayores a 10EeV.
En el capitulo 3 informamos los resultados para el flujo detectado en la Tierra. Mostramos como el flujo observado de una fuente cercana (dentro del Supercúmulo local) que emite desde un tiempo nito en el pasado se suprime a bajas energías debido al campo magnético intergaláctico. Esta supresión aumenta con la intensidad del campo magnético y disminuye para las fuentes que emiten desde tiempos mas largos o para distancias mas pequeñas. Así, el efecto del horizonte magnético suprime el flujo total a bajas energías. Además, la densidad finita afecta el corte del espectro debido a las interacciones a altas energías.
Para un conjunto de fuentes se encuentra que el flujo esta suprimido a bajas energías por el horizonte magnético, mayores intensidades de campo magnético reducirán el flujo a bajas energías. El flujo proveniente de un ensemble de fuentes esta suprimido a bajas energías por el tiempo de emisión de las fuentes, mayores tiempos de emisión redundan en una menor supresión. Y la distancia característica entre fuentes suprime el flujo tanto a altas, como a bajas energías.
El capítulo 4 presenta las conclusiones. El espectro observado de rayos cósmicos extragalácticos se modifica signicativamente con respecto al emitido por las fuentes, tanto por las interacciones con los fondos de radiación, que son mas importantes a altas energías, como por los campos magnéticos, que son mas importantes a bajas energías
Aspectos de la entropía de entrelazamiento en teoría algebraica de campos.
Get PDFEn esta tesis, estudiamos aspectos de la entropía de entrelazamiento en teorías cuánticas de campos siguiendo un enfoque algebraico. La principal motivación del trabajo es explorar y comprender mejor la estructura general del entrelazamiento en teorías de campos relativistas, con el objetivo ultimo de buscar una formulación axiomática de la teoría cuántica de campos en términos de cantidades puramente entrópicas y elementos de la teoría de información. Por otro lado, también estamos interesados en explorar las consecuencias del entrelazamiento en teoría algebraica de campos, con el propósito de descubrir propiedades no conocidas de las teorías cuánticas de campos y entender aun mejor las ya conocidas.
Esto nos ayudaría con el propósito de encontrar un "principio dinámico" que nos permita construir, de forma rigurosa, modelos no triviales de teorías de campos relativistas. Como veremos a lo largo de esta tesis, el enfoque algebraico es el esquema natural para definir y estudiar el entrelazamiento en teoría cuántica de campos, y por lo tanto, para plantear y
realizar estas investigaciones.
En los primeros capítulos de la tesis realizamos una revisión autocontenido de la teoría algebraica de campos y la teoría de información cuántica, mientras que en los capítulos finales nos centramos en los resultados obtenidos. Entre ellos, destacamos los cálculos, de forma matemáticamente rigurosa, de medidas de entrelazamiento y Hamiltonianos modulares para algunos modelos específicos de teorías de campos, usando técnicas de la teoría algebraica de campos y la teoría modular de algebras de von Neumann. Los resultados obtenidos nos muestran explícitamente aspectos no locales y universales de los Hamiltonianos modulares, y nos ayuda a resolver ambiguedades que aparecen cuando uno realiza cálculos similares usando técnicas y métodos no rigurosos. También estudiamos, de forma general, las consecuencias e implicancias de la entropía de entrelazamiento en teorías de campos que
presentan una estructura no trivial de sectores de superselección proveniente de simetrías globales. Para esto seguimos el enfoque algebraico desarrollado por Doplicher, Haag y Roberts. Como resultado, encontramos un parámetro de orden entrópico que \mide" el
tamaño del grupo de simetría y el cual esta formado por la diferencia de dos informaciones mutuas. Mas aun, logramos identificar, para una teoría de campos general, cuales son los operadores responsables de esta diferencia, y encontramos una relación desconocida (que involucra dichos operadores) de la teoría de información en teoría de campos: la relación de certidumbre entrópica. También argumentamos que esta relación puede ser extendida a contextos mas generales y mantiene una relación estrecha con la teoría de subfactores de algebras de von Neumann
Desarrollo de un sistema de ensayos y caracterización para instrumentos de medición de presión.
Get PDFEn una planta nuclear existe gran cantidad de instrumentos de medición de presión. Parte de estos están montados en condiciones de difícil acceso, zonas de alta tasa de dosis o zonas no aptas para la permanencia humana. En operación existe la necesidad de verificarlos en cuanto a su desempeño, y confiabilidad. A su vez la línea que conecta la presión con el sensor esta expuesta a problemas como: perdidas, bloqueos, congelamientos y/o generación de vacíos. En las ultimas décadas de operación delos reactores nucleares se ha constado que las líneas de impulso fallan o producen a una disminución del desempeño de todo el sistema de medición de presión, en especial el parámetro mas afectado es el tiempo de respuesta del sistema, esto se puede traducir a que el sistema de seguridad de la planta tenga un retardo para mandar a SCRAM ante un evento no deseado.
En este trabajo se estudio la técnica análisis de ruido para detectar los problemas en las líneas de impulso, también se diseño y construyo un banco en ensayos de laboratorio donde se obtendrían parámetros de la línea de impulso y un transmisor de presión para aplicar esta técnica.
También se aplicó la técnica de monitoreo en línea en transmisores de presión del reactor RA-6, se evidencio un comportamiento inusual entre 2015 y 2017 en el sistema de medición de caudal del circuito secundario. Mientras que en del circuito primario se observó que no hubo cambios detectables por la técnica entre 2015 y 2017.
Como trabajos a futuro se propone continuar el desarrollo de un sistema caja cerrada" que realice el monitoreo en línea de forma automatizada y en todo tiempo, se planteo una prueba de concepto de este sistema
Sonda neutrónica de exploración uranífera: determinación de la influencia del agua remanente en la pared de pozo.
Get PDFEl resumen se encuentra como un archivo pdf
Aplicación de contratos inteligentes en ensayos clínicos.
Get PDFLos ensayos o pruebas clínicas consisten en estudios u observaciones sobre la respuesta en el cuerpo humano de nuevas tecnologías medicas, ya sean medicamentos, tratamientos o dispositivos médicos. En general, implican la recolección y el análisis de datos médicos de un gran numero de individuos participantes. En el presente trabajo se desarrollo una aplicación descentralizada para facilitar el manejo de estos datos utilizando como base la tecnología blockchain. Este sistema garantiza privacidad, inmutabilidad y trazabilidad de los datos allá almacenados. La operación sobre el blockchain se realiza a través de contratos inteligentes, que consisten en programas que permiten la disposición de reglas lógicas. En este trabajo se identificaron los principales requerimientos del problema, se realizo el desarrollo de los contratos inteligentes sobre la red Ethereum y, finalmente, se programo la interfaz web que permite la interacción entre los usuarios y los contratos
Receptor digital de comunicaciones ópticas de alta capacidad
Get PDFDurante los últimos años hubo un crecimiento en la demanda de tasas de transmisi
ón por parte de los usuarios por el surgimiento de aplicaciones de uso masivo como
Internet, servicios de video de alta denición, comunicación entre data centers, juegos
en línea y cómputo en la nube. Esto impone nuevos desafíos a las comunicaciones ópticas
long-haul para satisfacer las demandas de los consumidores. En este trabajo se
estudió el funcionamiento y desarrolló el DSP de un receptor de comunicaciones ópticas
de alta capacidad, programado en un lenguaje de alto nivel, como MATLAB, y para
operar oine. A su vez, se desarrolló un compensador de la automodulación de fase
y la dispersión cromática, basado en el método de Digital Backpropagation (DBP),
como reemplazo a un bloque que solo compensa la dispersión cromática (EDC). Finalmente
se presentan resultados obtenidos sobre datos medidos a 84 Gbaud para una
modulación DP-QPSK en distancias hasta 2880 km, obtenidos por una colaboración
del Prof. Pablo A. Costanzo Caso del Instituto Balseiro y del LIAT, y el Laboratorio
Photonics Systems Group del Prof. David V. Plant de la universidad McGill (Canadá).
Se obtienen mejoras potenciales de hasta 820 km para una BER de 103 al utilizar
DBP respecto a utilizar EDC
Detector de neutrones basado en silicio con alto nivel de rechazo a fotones gamma y aplicación en radioterapia
Get PDFLa demanda por instrumentos de detección y dosimetría de neutrones en campos mixtos de radiación es cada vez mayor. En el ambiente clínico, para los tratamientos de radioterapia con aceleradores lineales con energía sobre 10 MV, se producen neutrones vía reacciones (y,n) . Es importante estudiar el impacto de estos desde un punto de vista de la protección radiológica del paciente y las dosis secundarias que aumentan la posibilidades de desarrollar cáncer radioinducido.
Usando la tecnología de semiconductores 3D ultra delgados recientemente desarrollados por el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM), el Laboratorio de Bajas Temperaturas del CAB (Centro Atómico Bariloche, Argentina), fabricó una cadena de detección compuesto por un detector U3DTHIN 20 µm, capa convertidora de neutrones BE-10 [Dosirad, 2019] enriquecida al 90%>, un amplificador compuesto por un Cremat CR-110-R2 Charge-sensitive-preamplifier, un Cremat CR-200-2 µs Gaussian-shapingamplifier, y un Cremat CR-210 Baseline-restoration-module [Cremat, 2019]; y un analizador de señales Amptek MCA 8000A [Amptek, 2019].
Se realizan varios experimentos para caracterizar la respuesta del detector ante fuentes conocidas como: una fuente 137"Cs, una fuente de 241"Am-Be moderado con distintos espesor de polietileno y un haz de neutrografía del CAB. La eficiencia de detección obtenida para fotones de 662 keV fue del orden de 10"-9. La eficiencia de detección para neutrones térmicos fue de 2,87± 0,15%, mientras que el factor de discriminación n/y fue de 2,2x10"7. Finalmente se hizo un mapeo de la distribución de flujo de neutrones térmicos por la sala de tratamientos y se
evidenció como los neutrones forman “un mar” de neutrones térmicos que se comportan como un gas que se expande y distribuye homogéneamente. La tasa de dosis estimada en el interior de la sala de tratamientos fue de 28 µSv cada 100UM, mientras que en la puerta de entrada fue de 0,08 µSv cada 100UM
Estudio de técnicas de machine learning aplicadas a la clasificación de cultivo en imágenes satelitales.
Get PDFEl monitoreo de cultivo cumple un rol importante en la agricultura. Durante los últimos años se exploró el uso de algoritmos de aprendizaje supervisado (machine learning) en conjunto con imágenes satelitales de los cultivos a monitorear como una
herramienta importante en la automatización de este proceso, pudiendo monitorear grandes extensiones de cultivo de manera rápida y eficiente.
En este trabajo se estudiaron los principios físicos del sensado remoto (con un enfoque en sensado satelital), los tipos de imágenes que se pueden recolectar de un terreno y las características especificas de cada uno. Se investigo como acceder a dichas imágenes, que son de dominio público. También se estudiaron distintos algoritmos de machine learning y sus bases matemáticas, junto con posibles métricas de rendimiento y sus características. Luego se aplicaron estos algoritmos a la clasificación de cultivos utilizando imágenes ópticas y de radar. Para esto se analizo cual sería la mejor manera de implementar estos algoritmos, utilizando finalmente el lenguaje Python con las implementaciones de los algoritmos encontradas en la librería Scikit-learn.
El objetivo del trabajo fue realizar una comparación del rendimiento de los algoritmos mas utilizados en la clasificación de cultivo bajo distintas condiciones. Los métodos de clasificación principalmente estudiados fueron las técnicas de redes neuronales, maquinas de soporte vectorial, arboles de decisión y bosques aleatorios. Se trabajó buscando la mejor combinación de parámetros de cada clasificador mediante barridos aplicando cross-validation de 5 pliegues. Entre las condiciones estudiadas las más importantes fueron la clasificación considerando y no considerando al tiempo como una variable mas, todo esto utilizando datos de distinta naturaleza (ópticos, radar o ambos).
En la clasificación con datos en los que no se tiene en cuenta la evolución temporal del cultivo el mejor clasificador obtenido utilizando datos ópticos fue una maquina de soporte vectorial con un accuracy del 91% y un kappa de 0.87. El mejor clasificador entrenado con datos de radar también fue una máquina de soporte vectorial con accuracy de 73% y kappa de 0.60.
Respecto a la clasificación con datos en los que se tiene en cuenta la evolución temporal, el mejor clasificador entrenado con imágenes ópticas fue una maquina de soporte vectorial con accuracy de 93% y kappa de 0.91. El mejor clasificador obtenido
utilizando datos de radar fue un bosque aleatorio con kappa 0.86 y un accuracy de 95 %.
Se realizó un análisis del efecto que tiene el tipo de datos utilizado en la clasificación multitemporal de cultivos con periodos de siembra y cosecha similares, llegando a la conclusión de que los datos de radar son más efectivos que los ópticos en estos casos. Sin embargo utilizar la combinación de datos de radar y ópticos fue lo que mejor rendimiento obtuvo.
Por otro lado, se estudió el efecto de entrenar los algoritmos con una base de datos que posee un numero de muestras distinto para cada clase. Esto llevó a la conclusión de que los algoritmos priorizan la correcta clasificación de las clases que presentan mas muestras de entrenamiento. Este estudio indica que es muy importante que los datos de entrenamiento sean una muestra representativa del contexto en el que se van a utilizar los algoritmos
Dinámica vibracional de nanoestructuras semiconductoras bidimensionales: superredes y dicalcogenuros de metales de transición.
Get PDFLas propiedades vibracionales tienen una participación fundamental en la determinaci
ón de las propiedades físicas de los materiales en general. En particular, en
materiales semiconductores, los fonones (cuantos de vibración) son los principales portadores
de calor y su interacción con los portadores de carga define gran parte de sus
propiedades, como por ejemplo la conductividad térmica y eléctrica. Por esta razón,
el estudio de los modos vibracionales y su interacción con los portadores de carga en
estructuras fabricadas con estos materiales tiene un gran interés, no sólo desde el punto
de vista de su física fundamental, sino también desde el punto de vista tecnológico.
A lo largo de este trabajo de tesis se estudió exhaustivamente la dinámica vibracional
de dos tipos diferentes de sistemas semiconductores, los cuales permiten, bajo
determinadas circunstancias, ejercer control sobre sus diferentes excitaciones elementales
como ser excitones y fonones, y la interacción de estos con fotones. Estos sistemas
son, por un lado, las superredes semiconductoras del tipo III-V y, por otro, los semiconductores
de multicapas moleculares.
El primer caso analizado corresponde al de heteroestructuras de GaAs/AlAs crecidas
epitaxialmente, en las cuales se ven fuertemente modificadas las densidades de
estados electrónica y vibracional. En esta clase de estructuras se basan una gran cantidad
de dispositivos optoelectrónicos actuales (diodos emisores, láseres de estados sólido,
etc.).
El segundo sistema semiconductor lo constituyen los dicalcogenuros de metales de
transición. Esta novedosa clase de materiales está formada por capas moleculares bidimensionales
y, mediante exfoliación, es posible aislar monocapas de dimensiones atómicas,
cuyas propiedades mecánico-estructurales, ópticas y electrónicas han despertado
un interés sin precedentes en la comunidad científica y tecnológica. Su utilización en
combinación con otros calcogenuros ha impulsado nuevas escalas de miniaturización
de diferentes dispositivos multifuncionales. En este trabajo nos hemos centrado en el
estudio de un dicalcogenuro en particular, el diseleniuro de molibdeno (MoSe2).
Ambos sistemas se estudiaron por medio de la técnica de espectroscopía Raman,
una técnica que ha demostrado, a lo largo de las últimas cinco décadas, ser muy adecuada
para acceder a la información espectral de los modos acústicos presentes en estas
estructuras. Para el caso de las superredes, mediante esta técnica, se propuso la utilizaci
ón de esquemas de dispersión novedosos y diferentes a los usuales. Se propuso una
estructura de guía de onda híbrida, acústica y óptica a la vez, en la cual los modos
vibracionales que se generan poseen un vector de onda en el plano de la superred y
se encuentran guiados a través de la misma. Estas geometrías de dispersión permiten
tener acceso a modos acústicos transversales que están prohibidos bajo geometrías de
dispersión usuales.
En los semiconductores multicapa la espectroscopía Raman permitió la caracterizaci
ón exhaustiva de los modos vibracionales de muestras de MoSe2, en función del
número de capas moleculares (desde una única monocapa hasta el caso masivo), hall
ándose características espectrales no informadas hasta la fecha en la literatura. Finalmente,
se hicieron experimentos de espectroscopía Raman resonante con los distintos
estados electrónicos del material permitiendo, de este modo, el estudio del acoplamiento
fotón-excitón. La dinámica de estos fonones, directamente en el espacio temporal,
fue estudiada por medio de la técnica de espectroscopía ultrarrápida. El método utilizado
fue el de "bombeo y sondeo" (comúnmente denominado pump-probe), donde se
estudia la evolución de fonones acústicos, generados coherentemente por medio de una
excitación impulsiva de la muestra provista por pulsos láser ultracortos.
En el caso de las superredes, estos experimentos permitieron poner a prueba la
estructura de guía de onda acústica. Por otro lado, al realizar experimentos sintonizando
la energía del láser de excitación en torno a la energía de los estados electrónicos
confinados, fue posible evaluar y estudiar directamente en el espacio temporal el acoplamiento
entre los estados electrónicos y vibracionales, así como los efectos de generación
resonante de fonones acústicos coherentes.
Para el caso de los semiconductores multicapa, la técnica de pump-probe permitió
realizar un estudio detallado de la vida media de uno de los modos vibracionales propios
de esta clase de sistemas, el modo de "respiración intercapa" (breathing mode). Finalmente,
analizando este modo particular que evidencia directamente el acoplamiento
intercapa, se estudiaron los efectos de adhesión de estas muestras al substrato. Al ser
sometidos a la condición de contorno del substrato, se observaron cambios muy signifi-
cativos respecto a las muestras suspendidas, no sólo en la parte fonónica sino, también,
sobre sus estados excitónicos.
Si bien el trabajo tiene su foco principalmente en el área de la física experimental,
presentamos diversos modelos teóricos fenomenológicos que explican conceptualmente
gran parte de las observaciones realizadas