Informe de investigador

Informe científico de investigador: D'Angelo, Cristian Adrián (2014)

Resumen

Durante este período se continuó trabajando en la técnica LIBS (espectroscopia de plasmas producidos por láser). En una explicación muy breve, se puede decir que esta técnica consiste en enfocar radiación láser dentro o en la superficie de un medio en estudio, provocando una ruptura dieléctrica originada por el fuerte campo eléctrico del pulso láser. La emisión del microplasma nos da información de los componentes del medio en cuestión, mediante un monitoreo de las longitudes de onda de las especies emisoras (iones, átomos neutros y moléculas simples). En el microplasma formado se alcanzan temperaturas de algunos eV y se obtienen densidades electrónicas altas, del orden de 10^17 electrones/cm^3, en esas condiciones el material se separa en sus componentes atómicos y con alto grado de ionización produciendo emisión muy intensa de luz, que puede ser analizada espectralmente para la detección de las líneas de emisión características de los elementos que constituyen la muestra. Las energías láser requeridas para formar la chispa dependen de muchos factores tales como energía, duración y longitud de onda del pulso láser, por un lado, y del material en estudio (reflectividad a la longitud de onda láser en caso de sólidos y densidad, en caso de gases). Durante el transcurso del 2014, en principio se estuvo orientado al cierre de un trabajo comenzado en 2013 sobre un método de mediciones semicuantitativas a partir de un método de diagnóstica de plasma con un análisis de registros de parámetros de dos líneas resonantes (líneas doblete). Este trabajo presentado como trabajo extenso y ya está aceptado con revisiones menores en Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer (Editorial Elsevier). Se sigue trabajando en el estudio de parámetros en plasmas confinados. Se obtuvieron registros de plasmas generados a presión atmosférica y confinados radialmente por onda de choque en tubos de vidrio de diferente diámetros. En las primeras observaciones de registros transversales al eje del plasma se pudo pudo estudiar estructuras temporales del plasma muy diferentes a las correspondientes a plasmas no confinados. Las aplicaciones de esta observaciones son altamente tecnológicas, ya que derivan en un análisis semicuantitativos de elementos en muestras sólidas por técnica LIBS con modelos de plasmas relativamente simples (con el modelo confinamiento se pueden establecer ciertos parámetros que no se puede ver en otras situaciones). Entre las desventajas de la técnica LIBS se puede nombrar la dispersión en los registros medidos, es decir una repetitividad relativamente baja. En este caso se está trabajando en modelos estadísticos, buscando la mejor forma de filtrado de perfiles de líneas de líneas. En este caso se midieron perfiles de líneas conocidos y se compraron con distintos perfiles modelados con ruido, mediante adición de datos aleatorios. Tanto en este caso como en el anterior se presentaron trabajos a la Reunión Nacional de Física AFA 2014 (Tandil, Bs. As.). Se hicieron registros por técnica LIBS en muestras de polímeros con partículas de Cu y Al, desarrolladoas por los Dres. Walter Salgueiro y Sebastián Tognana (CICPBA – IFIMAT, CIFICEN). Se encuentra un trabajo en etapa borrador de mediciones con perfiles de líneas de elementos metálicos en matríz polimérica para el armado de curvas de calibración. Estas mediciones se realizxaron con un equipo sin resolución temporal, y con un láser de Nd:YAG con energía de 50 mJ por pulso. Se está tratando de evaluar la técnica en muestras de polímeros a fin de evaluar componentes con la futura medición de composición. En la última parte del año se comenzó como Tutor Interno de la Pasantía Profesional Supervizada (PPS del Dpto. de Cs. Físicas y Ambientales) de la Srta. Lucila Martino, alumna del último año de la carrera de Lic. En Tecnología Ambiental (Fac. de Cs. Exactas, UNICEN). El trabajo consiste en la aplicación de la técnica LIBS en identificación de elementos mayoritarios y trazas en sedimentos de seis diferentes puntos de cuencas lacustres en la cercanía de la ciudad de Tandil. Este trabajo se hace en conjunto con la Dra. Corina Rodriguez como tutora externa (CINEA- Fac. de Cs. Humanas, UNICEN). Este trabajo se continua con la cuantificación de elementos mayoritarios y trazas, intentando identificar y medir concentraciones de metales pesados (del orden de partes por millón) en sitios de arroyos con sedimentos de interés ambiental. En cuanto a la importancia, cabe destacar que la técnica posibilita la detección y medición de contaminantes a nivel traza (del orden de partes por millón). Esto se puede dar tanto en líquidos como en medios sólidos. El análisis también es posible en aplicaciones de alta concentración, con aplicaciones de modelos de plasma absorbido homogéneo o inhomogéneo, tal fue el tema de la tesis de posgrado. Por supuesto que no hay que dejar de lado la importancia en la investigación de la física básica aplicada a plasmas y parámetros espectroscópicos. La técnica tiene un potencial altísimo en relación a su carácter tecnológico a nivel regional y provincial, como técnica de monitoreo para mediciones diversas, en especial en medio ambiente y el ámbito de la metalurgia. La implementación de este nuevo método de la técnica LIBS tiene una aplicación muy directa a las mediciones de concentración de elementos en una muestra sólida tal como se está viendo en la PPS y trabajo Final de la alumna Lucila Martino.

Palabras clave
espectroscopia
técnica LIBS
Plasma
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