Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Diego Camilo Tami Lopez
Data de Publicação: 2020
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/35004
https://orcid.org/0000-0002-1239-3222
Resumo: This work presents an analytical, numerical and experimental study about the electromagnetic analysis applied in the design of guided wave structures. Initially, transitions between coaxial and rectangular homogeneous waveguides are analyzed. The used approach is from analytical nature and it is named in literature as mode matching technique. This method is based on the modal expansion of the electromagnetic fields present in the waveguides and it is applied in the analysis and design of guided-wave devices. Then, in the simulation and experiments stage, a realistic prototype involving waveguides and many antennas was designed as a microwave energy concentration system. The focus of this system is the delivery of electromagnetic energy in precise spots causing over them heating, sintering, and melting of materials. The prototype targets future applications in 3D printing technology. On the other hand, a series of simulations and measurements were performed to assess the influence of liquid immersion in near-field microscopy tests. The results showed that the formation of nanometric water menisci contributes to the generation of images that reveal structures of nanometric resolution.
id UFMG_7fc1d9c71182c7ac418f191cdd21f32f
oai_identifier_str oai:repositorio.ufmg.br:1843/35004
network_acronym_str UFMG
network_name_str Repositório Institucional da UFMG
repository_id_str
spelling Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondasPropagação de ondas eletromagnéticasGuias de ondaMétodo do casamento do modosManufatura aditivaMicroscopia de varredura por impedância de micro-ondasEngenharia elétricaGuias de ondasManufatura aditivaOndas eletromagnéticas - PropagaçãoThis work presents an analytical, numerical and experimental study about the electromagnetic analysis applied in the design of guided wave structures. Initially, transitions between coaxial and rectangular homogeneous waveguides are analyzed. The used approach is from analytical nature and it is named in literature as mode matching technique. This method is based on the modal expansion of the electromagnetic fields present in the waveguides and it is applied in the analysis and design of guided-wave devices. Then, in the simulation and experiments stage, a realistic prototype involving waveguides and many antennas was designed as a microwave energy concentration system. The focus of this system is the delivery of electromagnetic energy in precise spots causing over them heating, sintering, and melting of materials. The prototype targets future applications in 3D printing technology. On the other hand, a series of simulations and measurements were performed to assess the influence of liquid immersion in near-field microscopy tests. The results showed that the formation of nanometric water menisci contributes to the generation of images that reveal structures of nanometric resolution.Este trabalho apresenta um estudo de abordagem analítica, numérica e experimental sobre a analise eletromagnética aplicada no projeto de estruturas de onda guiada. Inicialmente, são analisadas transições entre guias de onda coaxiais e retangulares homogêneos. A abordagem utilizada é de natureza analítica e denomina-se na literatura como método do casamento de modos. Este método baseia-se na expansão modal dos campo eletromagnéticos presentes nos guias de onda e aplica-se na análise e projeto de dispositivos de onda guiada. Seguidamente, na fase de simulação e experimentos, um protótipo realístico usando guias de onda e diversas antenas foi projetado como um sistema de concentração de energia micro-ondas, cujo foco é a entrega de energia eletromagnética em pontos precisos causando aquecimento, sinterização e fundição de materiais. O protótipo visa futuras aplicações na tecnologia de impressão 3D. Por outro lado, uma série de simulações e medições foram realizadas para avaliar a influencia da imersão liquida em testes de microscopia de campo próximo. Os resultados mostraram que a formação de meniscos de água nanométricos contribui na geração de imagens que revelam estruturas de resolução nanométrica.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorOutra AgênciaUniversidade Federal de Minas GeraisBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia ElétricaUFMGCássio Gonçalves do Regohttp://lattes.cnpq.br/4951179285879076Jhonattan Cordoba RamirezGilberto Medeiros RibeiroFernando José da Silva MoreiraSandro Trindade Mordente GonçalvesGlaucio Lopes RamosDiego Camilo Tami Lopez2021-02-17T20:18:07Z2021-02-17T20:18:07Z2020-10-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/1843/35004https://orcid.org/0000-0002-1239-3222porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMG2021-02-17T20:18:07Zoai:repositorio.ufmg.br:1843/35004Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2021-02-17T20:18:07Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
dc.title.none.fl_str_mv Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
title Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
spellingShingle Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
Diego Camilo Tami Lopez
Propagação de ondas eletromagnéticas
Guias de onda
Método do casamento do modos
Manufatura aditiva
Microscopia de varredura por impedância de micro-ondas
Engenharia elétrica
Guias de ondas
Manufatura aditiva
Ondas eletromagnéticas - Propagação
title_short Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
title_full Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
title_fullStr Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
title_full_unstemmed Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
title_sort Análise eletromagnética modal em dispositivos de onda guiada: aplicações em microscopia de campo próximo e concentração de energia micro-ondas
author Diego Camilo Tami Lopez
author_facet Diego Camilo Tami Lopez
author_role author
dc.contributor.none.fl_str_mv Cássio Gonçalves do Rego
http://lattes.cnpq.br/4951179285879076
Jhonattan Cordoba Ramirez
Gilberto Medeiros Ribeiro
Fernando José da Silva Moreira
Sandro Trindade Mordente Gonçalves
Glaucio Lopes Ramos
dc.contributor.author.fl_str_mv Diego Camilo Tami Lopez
dc.subject.por.fl_str_mv Propagação de ondas eletromagnéticas
Guias de onda
Método do casamento do modos
Manufatura aditiva
Microscopia de varredura por impedância de micro-ondas
Engenharia elétrica
Guias de ondas
Manufatura aditiva
Ondas eletromagnéticas - Propagação
topic Propagação de ondas eletromagnéticas
Guias de onda
Método do casamento do modos
Manufatura aditiva
Microscopia de varredura por impedância de micro-ondas
Engenharia elétrica
Guias de ondas
Manufatura aditiva
Ondas eletromagnéticas - Propagação
description This work presents an analytical, numerical and experimental study about the electromagnetic analysis applied in the design of guided wave structures. Initially, transitions between coaxial and rectangular homogeneous waveguides are analyzed. The used approach is from analytical nature and it is named in literature as mode matching technique. This method is based on the modal expansion of the electromagnetic fields present in the waveguides and it is applied in the analysis and design of guided-wave devices. Then, in the simulation and experiments stage, a realistic prototype involving waveguides and many antennas was designed as a microwave energy concentration system. The focus of this system is the delivery of electromagnetic energy in precise spots causing over them heating, sintering, and melting of materials. The prototype targets future applications in 3D printing technology. On the other hand, a series of simulations and measurements were performed to assess the influence of liquid immersion in near-field microscopy tests. The results showed that the formation of nanometric water menisci contributes to the generation of images that reveal structures of nanometric resolution.
publishDate 2020
dc.date.none.fl_str_mv 2020-10-29
2021-02-17T20:18:07Z
2021-02-17T20:18:07Z
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
format doctoralThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv http://hdl.handle.net/1843/35004
https://orcid.org/0000-0002-1239-3222
url http://hdl.handle.net/1843/35004
https://orcid.org/0000-0002-1239-3222
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.format.none.fl_str_mv application/pdf
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil
ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFMG
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
Brasil
ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica
UFMG
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMG
instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
instname_str Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron_str UFMG
institution UFMG
reponame_str Repositório Institucional da UFMG
collection Repositório Institucional da UFMG
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@ufmg.br
_version_ 1823248056042127360