This work deals with a portable device system applied to detect and classify different metallic ions as proposed and developed, aiming its application for hydrological monitoring systems such as rivers, lakes and groundwater. Considering the system features, a portable colorimetric system was developed by using a multispectral optoelectronic sensor. All the technology of quantification and classification of metallic ions using optoelectronic multispectral sensors was fully integrated in the embedded hardware FPGA ( Field Programmable Gate Array) technology and software based on virtual instrumentation (NI LabView®). The system draws on an indicative colorimeter by using the chromogen reagent of 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN). The results obtained with the signal processing and pattern analysis using the method of the linear discriminant analysis, allows excellent results during detection and classification of Pb(II), Cd(II), Zn(II), Cu(II), Fe(III) and Ni(II) ions, with almost the same level of performance as for those obtained from the Ultravioled and visible (UV-VIS) spectrophotometers of high spectral resolution.
This paper presents an analysis of the performance of a Pd-MOS structure with respect to their sensitivity to hydrogenated gases. Assays using an experimental arrangement of the scanning light pulse technique (SLPT) were carried out. This arrangement allowed the chemical images patterns generation that show the sensitivity of the device to different gas composition, which the sensor was exposed.
Agradeço a Deus por ter aproximado de mim tantas pessoas extraordinárias, tantos ombros amigos nos quais pude me apoiar no decorrer desses anos e que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho. Aos meus pais Braga e Maria Augusta e irmãos Edmilson, Roberto e Solange, que desde os meus primeiros passos me instruíram a caminhar de modo honesto e digno pelas estradas da vida. À minha futura esposa Isabella, que sempre de maneira companheira e afetiva esteve ao meu lado em todos os momentos. Ao orientador e amigo Prof. Dr. Walter Jaimes Salcedo, companheiro de desafios e vitórias, de projetos e realizações. Ao meu amigo Prof. Dr. Francisco Javier Ramirez Fernandez, pela sua receptividade no grupo do Laboratório de Microeletrônica e pelo apoio intelectual e financeiro durante o desenvolvimento da pesquisa. Aos meus amigos Prof. Dr. Josemir Coelho Santos e Prof. Dr. Alexandre Simião Caporalli, que por inúmeras vezes me ajudaram a elucidar dúvidas, sugerindo possibilidades para melhoria do trabalho. Aos colegas de pós-graduação, pelos valorosos comentários e discussões, e, em especial aos colegas de sala Danilo, Adriana, Daniel, Aldo e Rodrigo. Ao meu amigo de laboratório Juliano, por contribuir na instrução dos métodos de processamento e reconhecimento dos padrões de imagens. Aos meus amigos e alunos de iniciação científica Keth R. M. Matos, Daniela S. Santos, Adriana M. S. Santos e Jorge P. Silva, todos do CEFET-SP, unidade de Cubatão, que não economizaram esforços em colaborar na realização dos ensaios, ilustrações e no desenvolvimento de ferramentas computacionais de controle e aquisição de dados do projeto. À Prof. Márcia, Prof. Humberto e Prof. Msc. Enzo, membros da direção do CEFET-SP, unidade de Cubatão, pelos recursos oferecidos na divulgação e publicação dos trabalhos realizados em eventos nacionais e internacionais. Aos amigos Michel e Kátia, pelo auxílio prestado durante a fabricação e caracterização dos dispositivos. Aos amigos Henrique e Pilar, que em suas atividades, na sala de medidas, proporcionaram-me ajuda incondicional na montagem do arranjo experimental. Ao meu primo Prof. Marcelo Miranda, do Departamento de Elétrica da Escola Senai "Hessel H. Cherkassky", de Cubatão, pela contribuição na fabricação das aletas do modulador de luz, utilizadas no arranjo experimental. Aos técnicos da sala limpa, da sala de medidas e anexos, pela dedicação no auxílio na confecção dos dispositivos.
Dedico este trabalho a Isabella e a Sophia, minhas melhores razões de existir. AGRADECIMENTOSAgradeço a Deus por ter aproximado de mim tantas pessoas extraordinárias, tantos ombros amigos nos quais pude me apoiar no decorrer desses anos e que, direta ou indiretamente, contribuíram para a realização deste trabalho.Aos meus pais Braga e Maria Augusta, irmãos Edmilson, Roberto e Solange, que desde os meus primeiros passos me instruíram a caminhar de modo honesto e digno pelas estradas da vida.À minha esposa Isabella, que sempre de maneira companheira e afetiva esteve ao meu lado em todos os momentos.À minha pequena Sophia, que se despede apegada todos os dias de manhã quando saio a trabalhar.Ao meu orientador e amigo Prof. Dr. Walter Jaimes Salcedo e sua esposa Prof.ª Dr.ª Ruth Vera, por me acompanharem nos desafios e vitórias, projetos e realizações.Ao meu amigo Prof. Dr. Francisco Javier Ramirez Fernandez, por seu apoio no grupo do Laboratório de Microeletrônica.Aos professores Dr. Claudio Augusto Oller do Nascimento e Dr. Jorge Alberto Soares Tenório, pela receptividade e por oferecer recursos técnicos e instrumentais nas instalações do CEPEMA-USP e a todos os amigos e funcionários do centro de pesquisas que contribuíram direta e indiretamente para a conclusão do trabalho. À amiga Prof.ª Márcia Rosa de Mendonça Silva, pelo apoio incondicional e reconhecimento aos pesquisadores da cidade de Cubatão, e à importância dos trabalhos desenvolvidos em benefício do Meio Ambiente.À minha amiga Fátima Cristina de Oliveira, pelos laços de colaboração científica, parceria e amizade que se tornaram tão sólidos durante todos esses anos. Aos técnicos da Poli-Elétrica dos setores de sala limpa, sala de medidas e oficina mecânica em especial ao Henrique, Jair (sala de medidas), Rita, Cristina, João, Gerson, Jair (mecânica) e Raimundo, pela dedicação no auxílio na preparação e confecção dos dispositivos MOS e câmara de ensaios.À empresa alemã MAZeT pela cooperação, suporte e doação dos dispositivos detectores multiespectrais e amplificadores de transimpedância, utilizados no desenvolvimento do sistema eletrônico multifuncional colorimétrico e fluorimétrico de detecção portátil de gases, oxigênio dissolvido e íons de metais pesados.A todos, o meu muito obrigado! RESUMO O monitoramento ambiental de forma contínua e em tempo real são desafios da realidade atual dos grandes centros urbanos, com a finalidade de prevenir desastres ambientais que possam pôr em perigo a saúde dos seres humanos e a existência de sistemas biológicos. Na presente tese foram propostos e desenvolvidos sistemas optoeletrônicos portáteis aplicados na detecção de O2, OD e íons de metais pesados, visando seu emprego no monitoramento de sistemas hidrológicos como mares, rios, lagos e lençóis freáticos. A definição final da estrutura do sistema portátil foi atingida após o desenvolvimento sistemático de diferentes ensaios experimentais.Primeiramente, foram estudadas e analisadas matrizes hospedeiras em estado sólido que fossem capazes de hospedar sistemas molecular...
In the present work, a portable device system applied in the detection and classification of different metallic ions was proposed and developed, aiming at its application in the monitoring of hydrological systems like rivers, lakes and groundwater. Considering the system features, a portable colorimetric system was developed by using a multispectral optoelectronic sensor. All the technology of quantification and classification of metallic ions using Optoelectronic Multispectral sensors was fully integrated in the embedded hardware FPGA technology and software based on virtual Instrumentation (NI LabView ®). The system was used as a colorimeter by using the chromogen reagent of 1-(2-pyridylazo)-2-naphthol (PAN) as an indicator and the results obtained together with the signal processing and pattern analysis using the method of the linear discriminant analysis, allowed to obtain excellent results in detection and classification of Pb(II), Cd(II), Zn(II), Cu(II), Fe(III) and Ni(II) ions, with almost the same level of performance in relation to those obtained from the UV-VIS spectrometers of high spectral resolution.
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