@PhDThesis{Carlesso:2018:DeElSe,
author = "Carlesso, Franciele",
title = "Desenvolvimento de elemento sensor para medida de irradi{\^a}ncia
solar total",
school = "Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)",
year = "2018",
address = "S{\~a}o Jos{\'e} dos Campos",
month = "2018-03-07",
keywords = "irradi{\^a}ncia solar total, elemento sensor, Ni-P enegrecido,
total solar irradiance, sensor element, black Ni-P.",
abstract = "As varia{\c{c}}{\~o}es da irradia{\c{c}}{\~a}o solar total
(TSI) influenciam o clima da Terra. Essas mudan{\c{c}}as impactam
no balan{\c{c}}o de energia global e medi{\c{c}}{\~o}es
precisas s{\~a}o fundamentais para entender os efeitos em longo
prazo dessa influ{\^e}ncia. Medidas da TSI t{\^e}m sido
realizadas continuamente por instrumentos a bordo de
sat{\'e}lites desde 1978. Essas medi{\c{c}}{\~o}es utilizam
radi{\^o}metros de substitui{\c{c}}{\~a}o el{\'e}trica, os
quais dependem de cavidades absorvedoras de radia{\c{c}}{\~a}o
solar. As cavidades possuem o interior revestido com materiais
pretos para absorver a radia{\c{c}}{\~a}o solar incidente. As
cavidades s{\~a}o constru{\'{\i}}das, principalmente, de prata
eletrodepositada devido a sua alta condutividade t{\'e}rmica e o
interior revestido com materiais pretos absorvedores. O Ni-P
enegrecido tem apresentado vantagens em rela{\c{c}}{\~a}o
{\`a}s tradicionais tintas pretas em virtude da maior robustez a
exposi{\c{c}}{\~a}o solar e melhor condutividade t{\'e}rmica.
As ligas de Ni-P s{\~a}o tipicamente utilizadas em diferentes
campos da ci{\^e}ncia e na ind{\'u}stria devido {\`a} alta
resist{\^e}ncia {\`a} corros{\~a}o, resist{\^e}ncia ao
desgaste e dureza. Contudo o filme de Ni-P atacado quimicamente
com {\'a}cido oxidantes produz superf{\'{\i}}cies de alta
absort{\^a}ncia em todo o espectro solar apresentando
aplica{\c{c}}{\~o}es em ambiente espacial e terrestre. O
objetivo geral deste trabalho {\'e} o desenvolvimento de um
elemento sensor constitu{\'{\i}}do de um substrato c{\^o}nico
de prata e revestido internamente com um filme absorvedor de Ni-P
enegrecido e sua caracteriza{\c{c}}{\~a}o {\'o}tica. Nesse
trabalho foi estudado o processo de deposi{\c{c}}{\~a}o de Ni-P
electroless para a produ{\c{c}}{\~a}o de Ni-P enegrecido.
Tamb{\'e}m foi realizado o desenvolvimento de cavidade de prata
com o interior revestido com o Ni-P enegrecido, o qual converte a
radia{\c{c}}{\~a}o incidente em energia t{\'e}rmica. Para
avaliar a reflet{\^a}ncia no filme enegrecido foram realizadas
medidas da fun{\c{c}}{\~a}o BRDF (Bidirectional Reflectance
Distribution Function) em amostras planas. Esses dados foram
utilizados no estudo da geometria da cavidade absorvedora em um
software de tra{\c{c}}ados de raios permitindo o estudo com
diferentes geometrias com extens{\~a}o cil{\'{\i}}ndrica e
extremidade curva. As medidas do perfil de reflet{\^a}ncia
permitiram o estudo da geometria do elemento sensor de forma
inovadora considerando as caracter{\'{\i}}sticas do filme. A
caracteriza{\c{c}}{\~a}o da absort{\^a}ncia das amostras planas
e cavidades foi estudada atrav{\'e}s de diferentes metodologias.
O filme de Ni-P enegrecido apresentou alta absort{\^a}ncia solar
(99,5 \%) em amostras planas, tornando sua utiliza{\c{c}}{\~a}o
vi{\'a}vel em radi{\^o}metros. O estudo possibilitou o
desenvolvimento de cavidades para serem utilizadas como elemento
sensor no primeiro radi{\^o}metro absoluto brasileiro. ABSTRACT:
Variations in total solar irradiance (TSI) influence the Earths
climate. The global energy balance and climate can be impacted by
changes in TSI, making accurate solar measurements important to
discern the long-term effects influence. TSI measurements have
been made continually by spaceborne instruments since 1978. These
measurements rely on active cavity radiometers, which use black
interior surfaces to absorb incident sunlight. The conical cavity
are made mostly of electrodeposited silver due the high thermal
conductivity property and black film interior surfaces to absorb
incident sunlight. Ni-P has advantages over traditionally used
black paints providing robustness to solar exposure and having
good thermal conductivity. Ni-P alloy coating has been used for
applications in different fields of science and finishing
industries due high corrosion resistance, wear resistance and
hardness. Although etched Ni-P by the oxidizing acids produces
high absorptivity coating across the entire solar spectrum for
terrestrial and spaceborn optical applications. The work purpose
is the development of a sensor element coated with black Ni-P
absorber film and optical characterization. This research presents
the study of Ni-P electroless deposition to produce a black Ni-P
coating with low reflectance. This work also presents the silver
cavity with diffuse black Ni-P interior coating development, which
converts absorbed incident radiation to thermal energy. The
Bidirectional Reflectance Distribution Function (BRDF)
measurements was performed in black Ni-P flat samples. The BRDF
data were used in the study of the geometry of the absorber cavity
in a ray tracing software. The reflectance measures allowed an
innovative way of the sensor element geometry study considering
the film characteristics. The conical cavities were designed with
different geometry of cylindrical extension and curved ends. Flat
samples and cavities absorptance properties characterization were
performed with different methodologies. The Ni-P characterization
in flat samples presented high solar absorptance (99,5 \%)
properties making its use viable as solar absolute radiometers.
The study allowed the cavities development to be used as sensor
element in the first Brazilian absolute radiometer.",
committee = "Berni, Luiz Angelo (presidente/orientador) and Savonov, Graziela
da Silva (orientadora) and Vieira, Luis Eduardo Antunes
(orientador) and Vilela, Waldeir Amaral and Reis, Danieli
Aparecida Pereira and Paes, Tiago Franca",
englishtitle = "Development of sensor element to measure total solar irradiance",
language = "pt",
pages = "223",
ibi = "8JMKD3MGP3W34P/3QG2M6S",
url = "http://urlib.net/ibi/8JMKD3MGP3W34P/3QG2M6S",
targetfile = "publicacao.pdf",
urlaccessdate = "27 abr. 2024"
}