Determinación de Niveles de Energía y Parámetros Atómicos Mediante Espectroscopía de Plasmas Producidos por Láser

F. BREDICE, H. O. DI ROCCO, H. SOBRAL, M. VILLAGRÁN-MUNIZ Y V. PALLESCHI

Pamplona, Colombia

Congreso; XI Encuentro Nacional de Optica-II Conferencia Andina y del Caribe en Optica y sus Aplicaciones; 2008

Universidad de Pamplona y la Red Colombiana de Optica

A través del análisis espectral y temporal de plasmas generados por pulsos láser de alta energía, es posible determinar en un átomo o ión, niveles de energía y parámetros atómicos tales como densidad electrónica, temperatura del plasma, probabilidades de transición, coeficientes Stark, etc., como así también la composición de la muestra. Esta técnica es conocida como LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy). El procedimiento que aqui se presenta permite calcular el nivel de energía superior de las líneas espectrales obtenidas mediante la aplicación de la técnica LIBS resuelta en tiempo.  El mismo se basa en la variación temporal de la intensidad de las lineas espectrales y en la suposición de que el plasma es delgado y está en equilibrio termodinámico local (LTE) en los diferentes tiempos en que el espectro es registrado. En nuestro caso el plasma fue obtenido mediante la focalización de un pulso láser de  Nd:YAG  de longitud de onda λ=1.06 μm. La energía entregada por pulso fue de 25 mJ con una frecuencia de repetición de 3 Hz y 7 ns de ancho temporal (Full Width Half Maximum - FWHM). Los espectros de cadmio, plata y cobre fueron adquiridos mediante un monocromator de 50 cm con red de difracción de 1200 líneas/mm, y ancho de rendija de entrada de 10 μm. En nuestra configuración experimental, el espectro del plasma fue adquirido mediante una cámara  ICCD (PI-MAX:1024 UV de Princeton Instruments) con una ventana temporal de 100 ns y comenzando desde los 500 ns hasta los 5000 ns a partir del arrivo del pulso láser con pasos de 500 ns. A fin de mejorar la relación señal-ruido, cada línea espectral fue registrada cincuenta veces y promediada. Las intensidades integradas de las lineas fueron obtenidas ajustando las mismas a un perfil de Voigt. Las líneas usadas en este trabajo fueron seleccionadas por ser ailadas y libres de interferencia de otras líneas.  Los resultados experimentales obtenidos de líneas espectrales pertenecientes al Cd I, Ag I y Al I muestran un error menor al 10 por ciento en la determinación de sus niveles de energía. Dicha precisión depende fuertemente de la medida de la intensidad integrada de la línea espectral y de los efectos de autoabsorción de las mismas.