Láser Nd:YAG y su aplicación en Espectroscopia de Rompimiento Inducida por Láser. Angel Sinue Cruz Félix

Contenido. Introducción. Láser de Estado Sólido. Láser Nd:YAG . Espectroscopia Inducida Por Rompimiento Láser. Diseño. Ventajas. Desventajas.

Introducción. Láser de estado sólido Medio de Ganancia en estado sólido, como cristales dopados con tierras raras. Láser de estado sólido Cavidad más simple Dos espejos Método de Bombeo Lámpara de Descarga (llevan a una eficiencia pequeña) mW - kW Potencia de Salida

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

Láser (Nd:YAG) Emisión láser en estado sólido dopaje con neodimio de cristales de óxido de itrio y aluminio (Nd:Y3Al5O12 ) longitud de onda característica de 1064 nm. usado en láseres de alta potencia Conmutación - Q YAG medio huésped sistema de cuatro niveles

Estructura cristalina cubic Densidad de masa 4.56 g/cm3 Dureza Moh Propiedad Valor Fórmula química Nd3+:Y3Al5O12 Estructura cristalina cubic Densidad de masa 4.56 g/cm3 Dureza Moh 8 to 8.5 Modulo de Young 280 GPa Fuerza Tensiva 200 MPa Punto de Fusión 1970 °C Conductividad Térmica 13 to 14 W / (m K) Coeficiente de Expansión Térmica 7 to 8·10-6/K Parámetro de resistencia al impacto térmico 790 W/m Birrefringencia none Índice de refracción a1064 nm 1.82 Dependencia del índice de refracción a T. 7 to 10·10-6/K Densidad de Nd a 1% atm. dopaje 1.36·1020 cm-3 Tiempo de vida (Fluorescencia) 230 μs Sección de absorción transversal a 808 nm 7.7 ·10-20 cm2 Sección transversal de emisión a 1064 nm 28·10-20 cm2 Ancho de banda de ganancia 0.6 nm Ancho de línea 4.5 Angström Tabla 1.- Propiedades del YAG

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

Espectroscopia Inducida Por Rompimiento Láser. (LIBS) Todos los elementos emiten luz cuando son excitados a altas temperaturas Principio LIBS puede detectar todos los elementos (limitaciones). Analiza cualquier tipo de materia

Figura 4.- Esquema de un sistema LIBS.

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

Ventajas. Desventajas. técnica esencialmente no destructiva densidad de potencia promedio radiada de aproximadamente 1W puede ir a un perfil más profundo de la muestra variaciones el las descargas del láser no es capaz de detectar concentraciones moleculares Desventajas. 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 -