Láser Nd:YAG y su aplicación en Láser Nd:YAG y su aplicación en Espectroscopia de Rompimiento Espectroscopia de Rompimiento

Inducida por Láser.Inducida por Láser.

Angel Sinue Cruz FAngel Sinue Cruz Féélixlix

Contenido.Contenido.

Introducción.Introducción.

Láser de Estado Sólido. Láser de Estado Sólido.

Láser Nd:YAG . Láser Nd:YAG .

Espectroscopia Inducida Por Rompimiento Láser. Espectroscopia Inducida Por Rompimiento Láser. Diseño. Diseño. VentajasVentajas..Desventajas. Desventajas.

Introducción.Introducción.

Láser de estado sólido Láser de estado sólido Medio de Ganancia en estado sólido, como cristales dopados con tierras raras.

Cavidad más simple

Dos espejos

Método de Bombeo Lámpara de Descarga(llevan a una eficiencia pequeña)

Potencia de Salida mW - kW

Figura 1.- Arreglo típico para láseres de estado sólido bombeados con dioda láser

Láser (Nd:YAG)Láser (Nd:YAG)

Emisión láser en estado sólidoEmisión láser en estado sólido

dopaje con neodimio de cristales de óxido de itrio y aluminio (Nd:Y3Al5O12 )

longitud de onda característica de 1064 nm.

YAG medio huésped

• usado en láseres de alta potencia

• Conmutación - Q

• sistema de cuatro niveles

PropiedadPropiedad ValorValor

Fórmula químicaFórmula química NdNd3+3+:Y:Y33AlAl55OO1212

Estructura cristalinaEstructura cristalina cubiccubic

Densidad de masaDensidad de masa 4.56 g/cm4.56 g/cm33

Dureza MohDureza Moh 8 to 8.58 to 8.5

Modulo de YoungModulo de Young 280 GPa280 GPa

Fuerza TensivaFuerza Tensiva 200 MPa200 MPa

Punto de FusiónPunto de Fusión 1970 °C1970 °C

Conductividad TérmicaConductividad Térmica 13 to 14 W / (m K)13 to 14 W / (m K)

Coeficiente de Expansión TérmicaCoeficiente de Expansión Térmica 7 to 8·107 to 8·10-6-6/K/K

Parámetro de resistencia al impacto térmicoParámetro de resistencia al impacto térmico 790 W/m790 W/m

BirrefringenciaBirrefringencia none none

Índice de refracción a1064 nmÍndice de refracción a1064 nm 1.821.82

Dependencia del índice de refracción a T.Dependencia del índice de refracción a T. 7 to 10·107 to 10·10-6-6/K/K

Densidad de Nd a 1% atm. dopajeDensidad de Nd a 1% atm. dopaje 1.36·101.36·102020 cm cm-3-3

Tiempo de vida (Fluorescencia)Tiempo de vida (Fluorescencia) 230 μs230 μs

Sección de absorción transversal a 808 nmSección de absorción transversal a 808 nm 7.7 ·107.7 ·10-20-20 cm cm22

Sección transversal de emisión a 1064 nmSección transversal de emisión a 1064 nm 28·1028·10-20-20 cm cm22

Ancho de banda de gananciaAncho de banda de ganancia 0.6 nm0.6 nm

Ancho de líneaAncho de línea 4.5 Angström4.5 Angström

Tabla 1.- Propiedades del YAG

Figura 3.- Estructura de los niveles de energía del ion trivalente de Neodimio.

Sistema de cuatro Niveles.

Espectroscopia Inducida Por Rompimiento Láser.

(LIBS)

Analiza cualquier tipo de materia

Principio

Todos los elementos emiten luz cuando son excitados a altas temperaturas

LIBS puede detectar todos los elementos(limitaciones).

Figura 4.- Esquema de un sistema

LIBS.

Figura 5.- Medición de LIBS para monitoreo interno de residuos metálicos

Ventajas.

• técnica esencialmente no destructiva

• densidad de potencia promedio radiada de aproximadamente 1W

• puede ir a un perfil más profundo de la muestra

Desventajas.

• variaciones el las descargas del láser

• no es capaz de detectar concentraciones moleculares

• sensibilidad depende del detector

Referencias.

- Solid-Sate Laser Engineering. Koechner.Springer. Fitfth Revised Edition.

- Lasers, Spectroscopy and New Ideas.A tribute to Arthur L. Scawlow. Springer-Verlag.

- http://www.rp-photonics.com/yag_lasers.html

- www.iqfr.csic.es/ql/Web_QL/Laser_material/LM_left_data/LM_Equipos.htm - 5k

-www.fondation-scientifique-lyon.org/publications/images/Physique_ds_academie_Lyon.pdf -