Simulación y experimentos de captura de luz para espectroscopia láser

Abstract

RESUMEN: La espectroscopia de ruptura inducida por láser (LIBS) es un tipo de espectroscopia de emisión atómica que permite obtener información sobre la composición de materiales o la presencia de determinadas sustancias mediante el análisis de la luz del plasma generado al hacer incidir un láser multipulso de alta energía sobre la superficie de un material en cualquier estado de agregación. La captura de luz se puede realizar a través de varios métodos: fibra óptica, imagen por lente, telescopio remoto... Estas formas de captura cuentan con numerosas ventajas e inconvenientes, siendo los principales problemas la pérdida de luz y las fluctuaciones del plasma con el tiempo, lo cual genera resultados diferentes para cada medición. En este trabajo se van a intentar solventar dichos problemas buscando un sistema de lentes que forme imágenes homogéneas en el tiempo y que capte la mayor cantidad de luz posible. Para ello, se utilizará el software de diseño óptico OpticStudio de Zemax, con el que se realizarán las simulaciones del comportamiento de la emisión del plasma a su paso por los diferentes sistemas ópticos, y, posteriormente, se comprobará la eficacia de dichas simulaciones experimentalmente.

ABSTRACT: Laser-Induced Breakdown Spectroscopy (LIBS) is a type of atomic emission spectroscopy that allows to obtain information on the composition of materials or the presence of certain substances by analyzing the light from the plasma generated when a high-energy multipulse laser strikes on the surface of a material in any state of aggregation. Light capture can be done through various methods: fiber optics, lens imaging, remote telescope... These forms of capture have numerous advantages and disadvantages, the main problems being the loss of light and plasma fluctuations over time, which produces different results for each measurement. The objective of this dissertation is to solve these problems by looking for a lens system that forms homogeneous images over time and captures as much light as possible. For this purpose, the OpticStudio software by Zemax will be used to simulate the behavior of the plasma emission as it passes through the different optical systems, and, subsequently, the effectiveness of these simulations will be experimentally verified.