Estudio de un plasma inducido por láser en el contexto del análisis multielemental de metales

Abstract

En este trabajo se realiza un estudio teórico - experimental del plasma de acero inducido por láser nanosegundo. En el capítulo introductorio se pone en contexto el trabajo de investigación y se hace una descripción general de algunos conceptos importantes para el estudio. Se inicia con una explicación de los tipos de espectroscopía atómica poniendo énfasis luego en la espectroscopía de plasma inducido por láser. Se detalla además, las características básicas de una fuente láser y los diferentes regímenes y mecanismos físicos de ablación láser. El soporte conceptual de esta investigación es entender el plasma inducido por l´aser nanose- gundo como fuente de emisi´on espectroscópica. En el capítulo 2 presentamos detalladamente el modelo de absorción de la radiación en sólidos con composición metálica, el modelo de ablación fototérmica, la expansión del plasma inducido por láser (modelo hidrodinámico) y los mecanismos de absorción y emisión de la radiación por el plasma. El diagnóstico del plasma es la base de la espectroscopía óptica de un plasma inducido por láser (LIBS) ya que toda la información que LIBS usa proviene de las líneas de emisión del plasma. En el capítulo 3, se presenta primero las propiedades espectroscópicas de un plasma en equilibrio termodinámico local (ETL) y los métodos espectroscópicos utilizados para determinar parámetros del plasma como la densidad electrónica y la temperatura electrónica. La justificación de la hipótesis del ETL es también discutido en el caso de un plasma inducido por láser aun cuando sea heterogeneo y transitorio. El plasma obtenido experimentalmente es usado como fuente de emisión espectroscópica para la caracterización multielemental de los componentes atómicos del acero. En el capítulo 4 se presenta una descripción del dispositivo experimental utilizado, se explica el protocolo de medición y la metodología seguida en el análisis de espectros para el reconocimiento cualitativo de los componentes atómicos. Basado en la información espectral (intensidades) se realizan curvas de calibración para algunos componentes atómicos del acero. Finalmente, considerando el plasma en ETL se presentan los diagramas de Boltzmann para determinar la temperatura del plasma de acero.