Desarrollo de nuevos dispositivos y técnicas para espectroscopia inducida por láser

Abstract

RESUMEN:Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) es un tipo de espectroscopia láser dentro del amplio abanico que abarca este tipo de técnicas. LIBS usa un pulso laser de corta duración y alta energía para vaporizar e ionizar una pequeña cantidad de la muestra, creando un plasma formado por este material ablacionado. Este gas ionizado emite luz durante su periodo de vida y la luz emitida durante el proceso de enfriamiento contiene las características espectrales de todos los elementos químicos que componen la muestra, permitiendo su identificación. El presente trabajo no pretende incluir un análisis exhaustivo sobre los procesos físicos relacionados con esta técnica espectral. De hecho, este trabajo emplea los conocimientos adquiridos en LIBS durante su desarrollo para unir este campo con otros diferentes, como pueden ser los sensores basados en fibra óptica o los algoritmos de clasificación. Además de esta unión entre diferentes campos de investigación, LIBS será empleado en diferentes aplicaciones reales, en ámbitos tan diferentes como la clasificación de aceros industriales, la detección de metales preciosos en residuos industriales o el análisis de muestras arqueológicas de diferente índole.

ABSTRACT:Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a kind of laser spectroscopy. LIBS uses a high energy pulsed laser to extract constituent elements and charges from a small amount of the sample, inducing the formation of plasma. This ionized gas emits optical radiation during its cooling process, having these light spectral features of each chemical element which composes the sample, thus allowing their identification. The first part of the document is an introduction to this thesis work. Accordingly, a brief state of the art about Laser Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is presented. The aim of this state of the art is to give a brief LIBS background and to identify fields where new research lines can be started. The objectives to be reached are then established and finally, the structure of this thesis work is exposed. The second part shows different contributions to the development of the LIBS technique. These contributions are related to the design of new sensors for the detection of acoustic LIBS signal based on optical fibers using different kind of transducers and techniques. Besides, contributions to new algorithms for LIBS quantitative analysis or for blind sample classification are presented. The last section of this part is devoted to real applications of LIBS for real fields, specifically for archaeology and the industry.