Bariloche Atomic Centre
Repositorio Institucional del Centro Atomico Bariloche y el Instituto BalseiroNot a member yet
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Aplicación de velocimetría por imágenes de partículas a flujos sobre medios porosos
Full text linkEn el presente trabajo fue abordada la problemática de la medición del campo de velocidades de un fluido que circula a través de un medio poroso, mediante la técnica de Velocimetría por Imágenes de Partículas (PIV) en un plano. Se llevó a cabo un estudio exhaustivo de esta técnica, con la finalidad de desarrollar un conjunto de herramientas de procesamiento, buscando optimizar la aplicación del método PIV al caso particular de flujo en medios porosos. Estas herramientas fueron incorporadas a un software con interfaz de usuario que también fue desarrollado en el marco del trabajo. Se llevaron a cabo ensayos por medio de imágenes sintéticas y el método de Montecarlo para caracterizar el desempeño de los distintos algoritmos implementados. También se realizaron mediciones experimentales aplicando las herramientas desarrolladas. Los medios porosos empleados en los experimentos fueron producidos mediante impresión 3D. Estos medios fueron caracterizados a partir del coeficiente de permeabilidad de Darcy. Los resultados obtenidos demuestran la aplicabilidad del modelo de Darcy en las condiciones estudiadas. A su vez, se demuestra la factibilidad para la medición del campo de velocidades dentro de los poros del medio. Se comprobó que el uso de técnicas como la aplicación de máscaras, técnica de mascara digital y el método PIV Super Resolución permiten resolver algunas de las dificultades que surgen en la determinación del campo de velocidades dentro de los poros
Análisis de modelos fluidodinámicos de difusión de especies en mezclas de gases
Full text linkEn este trabajo se lleva a cabo un estudio de diferentes modelos de difusión de especies en mezclas de gases, centrándose en mezclas binarias y ternarias. Se desarrolla e implementa un nuevo modelo ternario diluido con el objetivo de representar de manera
optima y con menor costo computacional al modelo ternario original.
El estudio se realiza mediante simulaciones numéricas utilizando el software ANSYS Fluent, con un cálculo fluidodinámico acoplado con los modelos difusivos mediante un código en lenguaje C. Se elige una geometría adecuada para simular, una tobera cerrada, que permite simular un flujo supersónico y estacionario y crear gradientes de presión conocidos para tener criterio para el comportamiento y comparación entre los modelos.
Los gases utilizados en el trabajo son en todos los casos Helio (He), como gas carrier, al 95% con un 5% de un gas de proceso. Este ultimo es en un primer momento hexafluoruro de uranio (UF_6) con diferentes concentraciones de la especie 235"UF_6 (0.711%, 5 %, 10 %, 20% y 99 %) y luego, UF_6 con hexafluoruro de azufre (SF_6) con diferentes concentraciones de este ´ultimo (0.1 %, 0.5 %, 1 %, 10 %, 15% y 20 %).
En el caso de la mezcla de He y UF_6 natural, se encuentra una buena concordancia entre los modelos binario y ternario. Luego, se realiza un análisis del perfil de concentración de la especie con menor concentración en el modelo ternario. Se observa una forma funcional que podría atribuirse a inestabilidades de convergencia dada la baja concentración de entrada, la poca diferencia de masas y la característica no lineal y acoplada del modelo. Este perfil resulta independiente del valor de la especie con menor concentración en la mezcla, pero dependiente del coeficiente de difusión. También, se realiza un análisis del modelo diluido, y se obtienen resultados satisfactorios en cuanto a la representación del modelo ternario. Se decide cambiar la mezcla para aumentar la diferencia de masas y comparar valores cuantitativos, con el objetivo de mejorar la convergencia del modelo ternario.
Se simula el modelo ternario diluido con la mezcla de He−UF_6 −SF_6 y se observa un perfil de concentración esperado para la especie con menor concentración, pero más difundido de lo que debería. Nuevamente, los coeficientes de difusión son determinantes.
Este nuevo modelo resulta ser buena aproximación del modelo original, captando la física de la difusión y el orden de los valores de concentración en el dominio simulado
Bombeo de espín en bicapas FeCo/Ta con amortiguamiento magnético ultra-bajo
Full text linkLa espintrónica ha surgido como la principal candidata a resolver los problemas de consumo energético de almacenamiento y de procesamiento de datos ya que las corrientes de espín involucradas no tendrían pérdidas por efecto Joule. La intensidad de las corrientes de espín se puede medir de manera indirecta a través del efecto Hall de espín inverso como un voltaje. Los sistemas más estudiados para la generación y detección de corrientes de espín son bicapas del tipo ferromagneto/metal paramagnético pesado (FM/NM). La intensidad de las corrientes de espín en bicapas del tipo FM/NM depende fuertemente del parámetro de amortiguamiento magnético del material ferromagnético. Por consiguiente, la búsqueda de materiales con constante de amortiguamiento pequeñas α ∼ 10"−3 se ha vuelto exhaustiva y uno de los objetivos de esta tesis ha sido el estudio detallado del transporte de corrientes de espín en bicapas Fe_1−xCo_x/Ta con potenciales aplicaciones en dispositivos espintrónicos.
Las muestras estudiadas en esta tesis doctoral fueron fabricadas por la técnica de pulverización catódica asistida por magnetrón. Se encontró una condición óptima de depósito mediante la cual se obtuvieron películas delgadas monocristalinas de Fe_1−xCo_x y se lograron obtener valores de α_tot ≈ 3 × 10"−3 para la concentración Fe_80Co_20. Haciendo uso de la técnica de FMR y mediante modelos fenomenológicos se lograron identificar y cuantificar los distintos mecanismos de relajación involucrados (amortiguamiento
intrínseco tipo Gilbert y scattering de dos magnones) que contribuyen al valor de α_tot estimado.
Mediante una serie de muestras variando el espesor de la capa ferromagnética entre 4 nm y 12 nm se logró separar la contribución de bombeo de espín obteniéndose entonces un valor de amortiguamiento intrínseco α_int ≈ 1.3 × 10"−3. Se determinaron los
parámetros de transporte de espín λ_sd (longitud de difusión de espín) y Θ_SH (ángulo Hall de espín) haciendo uso de la serie de muestras mencionada y de otra serie variando el espesor de la capa de Ta entre 3 nm y 11 nm, manteniendo el espesor de FeCo fijo en 10 nm. Se desarrolló una novedosa expresión para cuantificar la eficiencia del fenómeno de bombeo de espín en bicapas FM/NM, mostrando que el sistema FeCo/Ta es hasta un orden de magnitud más eficiente que otras bicapas ferromagnéticas metálicas. Con el objetivo de estudiar el comportamiento magnético y su influencia en el bombeo de espín en función de la concentración relativa de Fe y Co, se fabricó una serie de seis bicapas del tipo Fe_1−xCo_x/Ta (x= 0, 15, 20, 25, 30 y 35) y espesores fijos de las capas de FeCo y Ta de 20 nm y 10 nm, respectivamente. Del análisis del ancho de línea de resonancias ΔH_r en función de frecuencia ω para las bicapas Co30 y Co35 se encontró una anisotropía en el parámetro α cuando el campo es aplicado a lo largo de las direcciones de fácil y difícil magnetización de 330% y 420% , respectivamente, coincidente con el cambio de signo en la constante de anisotropía magnetocristalina cúbica.
El análisis de la dependencia del parámetro α con la concentración arrojó que el valor mínimo se encuentra para la aleación Fe_85Co_15/Ta. El estudio del fenómeno de bombeo de espín en esta serie de muestras arrojó diferentes dependencias entre la intensidad de la corriente de espín y α según los mecanismos de relajación predominantes. En el transcurso de esta tesis doctoral se lograron identificar y cuantificar los principales mecanismos de relajación en bicapas magnéticas Fe_1−xCo_x/Ta y cómo influyen
en las corrientes de espín generadas mediante el fenómeno de bombeo de espín. Se obtuvo un parámetro de amortiguamiento excepcionalmente bajo para ferromagnetos conductores y consecuentemente una alta eficiencia de bombeo de espín. Estos resultados y la calidad de las muestras fabricadas permiten corroborar que la aleación FeCo es un excelente material FM para aplicaciones espintrónicas en donde sean necesarios ferromagnetos conductores
Estudio de la influencia del proceso de conformado en las propiedades de cables superconductores de Ti/Mg(B1-xCx)2
Full text linkEn esta tesis se estudió la influencia del proceso de conformado en la microestructura y propiedades superconductoras de cables compuestos de Ti/Mg(B_1–xC_x )_2 realizados por el método Powder In Tube. En primera instancia, se estudió la influencia del dopaje con carbono, la temperatura y el tiempo de sinterizado en la síntesis de pastillas de Mg(B_1–xC_x )_2. En segunda instancia, se estudió la influencia del proceso de conformado en la textura cristalográfica. Por ultimo, se estudió la influencia del conformado en la microestructura de la vaina de Ti.
Para estudiar la influencia del nano-SiC y el uso del B dopado con carbono en la síntesis controlando su temperatura y tiempo, se realizaron síntesis a distintas temperaturas y períodos de tiempo, con distintos niveles de dopaje, para luego analizar su estructura y microestructura por difracción de rayos X y microscopía electrónica de transmisión; y sus temperaturas críticas y densidades de corriente crítica por magnetometría SQUID. Complementariamente, se estudiaron las reacciones que suceden durante la síntesis, para distintos niveles de dopaje mediante análisis térmico diferencial y termogravimetría simultáneos (DTA-TG) y se analizaron los difractogramas por refinamiento Rietveld. Se pudo encontrar una ruta de síntesis con dopaje en un paso que permite obtener un polvo precursor con buenas propiedades superconductoras para la formación de cables por el método Powder In Tube.
Para estudiar la influencia del proceso de conformado en la textura cristalográfica se usaron cables Ti/Mg(B_1–xC_x )_2 realizados por el método Powder In Tube en dos configuraciones monofilamentarias distintas: una hexagonal y una circular. Se estudió la textura de ambos materiales generando figuras de polo incompletas por difracción de rayos X, para luego generar la función distribución de orientaciones. Además, se determinó la densidad de corriente crítica para distintas direcciones de la muestra con el uso del magnetómetro SQUID. Finalmente, se analizó la correlación entre ambas propiedades mediante la determinación de los factores de Kearns a partir de la función distribución de orientaciones y de la anisotropía en la densidad de corriente crítica. Se pudo determinar que, para ambas configuraciones de cables, la textura cristalográfica de la vaina de Ti no influye en la textura cristalográfica del núcleo de Mg(B_1–xC_x )_2. Así mismo, se pudo correlacionar la anisotropía en la densidad de corriente crítica con la anisotropía en el núcleo de Mg(B_1–xC_x )_2 mediante los factores de Kearns.
Para estudiar la influencia del conformado en la microestructura de la vaina de cables Ti/Mg(B_1–xC_x )_2 realizados por el método Powder In Tube, se estudió la microestructura sobre la superficie tangencial de una muestra cortada y pulida, mediante mapas de Electron Backscater Difraction. Complementariamente, se obtuvo una lamela de la misma superficie mediante FIB-SEM para estudiarla por microscopía electrónica de transmisión. Se encontró, por ambas técnicas, la presencia de una fase delta, minoritaria y metaestable. Esta fase delta podría aumentar la dureza de la vaina, generando un aumento en la densidad del núcleo de Mg(B_1–xC_x )_2, que puede ser clave para mejoras en sus propiedades superconductoras.
En síntesis, se lograron establecer condiciones que optimizan el proceso de preparación del MgB_2, tanto en bulk como en alambres powder in tube (PIT), tendientes a mejorar sus propiedades superconductoras. La comprensión de las condiciones del proceso son fundamentales para mejorar el proceso de conformado de cables PIT de Ti/MgB_2 para cualquiera de sus aplicaciones en cables o bobinas
Proyecto SUCOEM o como romper una pared con la cabeza
No full textHace 37 años que la fabrica de elementos combustibles nucleares de la argentina, operada por CONUAR SA, fabrica y suministra los elementos combustibles que consume la central nuclear de embalse. La tecnología que utilizo CONUAR SA, en su origen, fue la desarrollada por el proyecto SUCOEM en CNEA entre 1979 y 1985.
El proyecto SUCOEM cumplió con el objetivo de desarrollar en el país y transferir la tecnología de fabricación instalando los equipos de producción directamente en la planta de CONUAR SA para su puesta a punto y acompañaron a los técnicos y operarios de la empresa en la puesta en marcha de la línea hasta alcanzar su producción estándar.
Para lograr este fin se desarrolló la ingeniería de detalle de los elementos combustibles así como los documentos de fabricación y control, los procesos de fabricación y diseñó y fabricó algunos de los equipos de producción especiales y adquirió los estándar en el país y en el exterior
Sincronismo en sistemas de modulación multiportadora que emplean OFDM
Full text linkLos dispositivos Wi-Fi que cumplen con la norma 802.11a y los radares meteorol´ogicos
de la banda C transmiten en el mismo rango de frecuencia, generando efectos degradantes
no deseados en el procesamiento de datos meteorol´ogicos. Esta situaci´on motiva el
an´alisis de m´etodos de sincronizaci´on y detecci´on que permitan identificar estas tramas
de OFDM. El fin ´ultimo seria poder mejorar el procesamiento de las se˜nales del radar
meteorol´ogicos en base a las se˜nales OFDM detectadas.
En una primera instancia, se examinan las penalidades al intentar recuperar las
coordenadas de uno de los campos de la trama OFDM en presencia de errores de
sincronizaci´on en la frecuencia de portadora y temporal. Los resultados indican la
necesidad imperante de implementar m´etodos de sincronizaci´on para identificar con
precisi´on la fuente de transmisi´on Wi-Fi.
En una segunda etapa, se comparan dos m´etodos de sincronizaci´on, utilizando
se˜nales sint´eticas y diversos modelos de canal RF. Por un lado, se eval´ua la utilizaci´on
de un banco de correladores, y por el otro, se considera la implementaci´on del algoritmo
Delay and Correlate. Se concluye que, aunque el banco de correladores muestra un rendimiento
superior a igual nivel de SNR, su costo computacional es significativamente
mayor.
Finalmente, se replica el an´alisis y la comparaci´on utilizando se˜nales obtenidas de
mediciones reales. Los resultados confirman la hip´otesis de que el banco de correladores
exhibe un mejor rendimiento para este tipo de estimaciones
Estudio de biomarcadores de PSMA-PET/MR en la planificación de la radiocirugía estereotáctica de próstata
Full text linkLa radioterapia corporal estereotáctica (SBRT) con boost focal simultáneo, es una técnica
que administra dosis elevadas en pocas fracciones a subvolúmenes dentro de un volumen
objetivo, con la finalidad de mejorar el control tumoral sin aumentar la toxicidad en los
OARs. El objetivo del presente trabajo se enfocó en estudiar la información anatómica,
funcional y molecular que ofrecen las imágenes PET/MR con F"18-PSMA, para identificar las
lesiones intraprostáticas, susceptibles de ser utilizadas para la delimitación de un boost en los
tratamientos por SBRT.
Para ello, se estudiaron 12 pacientes con diagnóstico de Cáncer de próstata, a los cuales se
adicionó una secuencia experimental bajo un modelo de pseudo-difusión, con el fin de obtener
información similar a las imágenes de perfusión sin la necesidad de inyectar un medio de contraste.
Asimismo, se configuraron las secuencias de adquisición en los protocolos mpMRI y
PET/MR, y se desarrolló un programa en Python para el procesamiento de las imágenes de la
secuencia experimental planteada, el cual realiza un ajuste a la señal aplicando un algoritmo
de tres pasos, segmenta automáticamente la imagen resultante para visualizar solo los tejidos
de interés, y asigna UIDs para poder ser reconocido por el sistema de planificación bajo un
formato DICOM. En este contexto, para la delimitación del boost en los tratamientos por
SBRT se utilizaron biomarcadores que brinden información de la densidad celular, vascularización
y del metabolismo del radiofármaco F"18-PSMA en la glándula prostática, los cuales
fueron registrados y fusionados con las imágenes CT para simular los planes de tratamiento.
El procedimiento para identificar las lesiones intraprostáticas mediante imágenes PET/MR
mostró una ventaja clínica para la marcación del boost en los tratamientos SBRT. Además,
con la aplicación de la secuencia de pseudo-difusión se pudieron obtener biomarcadores de
perfusión para aquellos pacientes con insuficiencia renal o venas frágiles. Asimismo, en la
simulación de planes SBRT con boost integrado, se logró administrar altas dosis a la lesión
tumoral con una cobertura óptima de la glándula prostática, sin superar las restricciones de
dosis en la mayoría de los OARs. Este estudio mostró la factibilidad de emplear la modalidad
híbrida PET/MR en conjunto con los biomarcadores de pseudo-difusión, para la delimitación
de un boost en la planificación por RT, cuya técnica tiene potencial para ser empleado como
un nuevo estándar de tratamiento
Evaluación dosimétrica de herramientas de ajuste fino del modelado de un haz de fotones de 6 MV para radioterapia
Full text linkEl propósito de la planificación de tratamientos en radioterapia es lograr la irradiación del volumen blanco minimizando lo más posible la dosis que reciben los órganos
sanos. Por su parte, el control de calidad evalúa la correspondencia entre la dosis planificada
y la que será administrada al paciente. Para el diseño y cálculo del plan de tratamiento
se utilizan sistemas de planificación conocidos como TPS, los cuales emplean
un modelo de los haces de radiación del equipo. Algunos TPS permiten la modificación
de parámetros específicos de dicho modelo para mejorar aun más la correspondencia
con el haz de radiación.
El objetivo de este trabajo es evaluar las herramientas de ajustes fino disponibles
en el TPS Mónaco, denominadas Post modeling y su impacto dosimétrico sobre la
planificaci´on de los tratamientos de radioterapia.
En el desarrollo del presente trabajo se utilizan el acelerador lineal Elekta Synergy
con colimador multiláminas Agility, el TPS Mónaco, el detector planar MatriXX y el
software de comparación de dosis MyQA, disponibles en la Fundación INTECNUS.
Además se utilizan los campos de irradiación presentes en el paquete ExpressQA, proporcionados
por el fabricante para el procedimiento de Post modeling.
Se estudiaron cada uno de los parámetros modificables del MLC y su impacto en el
cálculo de los ocho campos del paquete ExpressQA. Se irradiaron dichos campos sobre
el detector y se comparó la medición con el cálculo utilizando la métrica de índice
gamma 2 %2mm. Se diseñaron y analizaron más de 200 modelos y se eligieron 2 de
ellos como modelos óptimos.
Además, se estudió el comportamiento del detector y el impacto de su resolución
espacial en las mediciones, concluyendo que sería recomendable contar con un sistema
de detección que presente mayor resolución espacial.
Finalmente, los modelos hallados fueron utilizados para recalcular planes de pacientes
ya tratados en INTECNUS con diversas técnicas. La variación del porcentaje de
pasaje del índice gamma de los modelos ´óptimos respecto al original estuvo dentro del
2 %, cumpliendo en todos los casos la métrica 3%3mm (criterio clínico). Se concluyó
que no es necesario modificar el modelado original utilizado en la institución
Curvas de isodosis del irradiador GammaCell-220
Full text linkSe realizaron las curvas de isodosis correspondientes al irradiador modular auto-blindado modelo Gammacell 220, recargado con nuevas fuentes de cobalto 60. por parte de la Empresa DIOXITEK S.A.
Dicho irradiador se utiliza para realizar curvas de calibración de sistemas dosimétricos de rutina e irradiaciones en áreas de investigación en aplicaciones nucleares tanto en CNEA, como para clientes externos.
Como parte de la calificación de instalación, luego de la recarga, es necesario trazar las curvas isodosis ya que estas describen la distribución de tasas de dosis en el volumen de irradiación. En este trabajo, se describen los materiales y metodología llevada a cabo para la realización de las curvas isodosis del irradiador Gammacell-220, usando el sistema dosimétrico Alanina- EPR
Descripción teórico-experimental del proceso de inducción cromática
Full text linkLa inducción cromática es el efecto en el que el color percibido de un estímulo cambia en función de la cromaticidad de su entorno. Este cambio es repulsivo, es decir, aumenta el contraste entre el estímulo y su entorno. En este trabajo desarrollamos una descripción teórica del proceso de inducción cromática, basada en un formalismo lineal que contiene un campo receptivo cuyo tamaño característico σ está asociado a propiedades anatómicas y fisiológicas de las redes neuronales subyacentes. En el marco de esta teoría, la capacidad de discriminar colores es óptima cuando la frecuencia espacial del estímulo es igual a 1
σ . Diseñamos y llevamos a cabo experimentos perceptuales que nos permitieron acceder a parámetros de este campo receptivo a través de la determinación de umbrales de discriminación. Siete voluntarios tricrómatas participaron en los experimentos donde se presentaron estímulos cromáticos con una modulación en tres direcciones diferentes del espacio de colores: S, L - M y L + M, las primeras dos direcciones relacionadas a propiedades cromáticas del estímulo y la tercera, relacionada con su luminosidad. Para todos los voluntarios y en las tres direcciones observamos una frecuencia espacial óptima, a partir de la cual obtuvimos el σ del campo receptivo. Observamos que el valor de σ es menor cuando el estímulo está modulado en la dirección L + M en comparación con las otras dos direcciones, siendo aproximadamente 0.8º en la dirección lumínica y 2º en las direcciones cromáticas, para todos los voluntarios. Además, el umbral normalizado es más pequeño en esta dirección. En conclusión, el canal lumínico es más preciso que los canales cromáticos, tanto por tener umbrales más pequeños, como por una mayor resolución espacial. La diferencia de frecuencia ´optima del canal lumínico respecto a la de los canales cromáticos constituye un desafío a la hipótesis del modelo lineal válido para todo el espacio de colores. Los datos indican dos canales de procesamiento paralelos, con tamaños característicos distintos. Si interpretamos los campos receptivos como una medida efectiva de las conexiones laterales en el campo visual, este trabajo sugiere que las conexiones que procesan información sobre luminosidad tienen una extensión lateral menor que las que procesan información cromática