Bistua: Revista de la Facultad de Ciencias Básicas

 Artículo Completo

Abstract:
In this work we present the implementation of the technique Laser-Produced Plasma Spectroscopy, LPPS, and methods of the Atomic Emission Optics Spectroscopy (OES) for the characterization of plasmas of air, argon, and a mixture of air-argon. The plasmas-laser was generated by focusing the radiation from a pulsed laser of Nd: YAG configured to operate in the second harmonic at 532 nm with a pulse width of 3 ns and an energy output of 100 mJ. The radiation emitted by plasmas was focused on the extreme of an optical fiber and conducted to the entrance slit of a spectrometer equipped with two optical grating diffractions of 600 and 1200 grooves/mm and a linear array detector CCD of 2048 pixels. The plasmas in air were produced to pressure and room-temperature with a relative humidity around 50%. The plasmas in argon and mixture of air-argon were generated inside a glass chamber connected to a line of vacuum. The measurements of spectral lines in the spectra of plasmas in air basically reveal the presence of nitrogen neutral and are singly ionized, NI, N II, as well as lines of neutral oxygen, O I. The spectra of argon show lines of Ar I and Ar II, while the spectra of mixture air-argon show lines of NI, N II, OI, Ar I and Ar II. To characterize the plasmas-laser of argon, that is, determining the temperature and electron density and Te, Ne, we have taken into account a calculus of energy parameters type Hartree Fock (HF) non relativistic of electronic configurations of Ar I and considerations of conditions for the Local Thermodynamic Equilibrium (LTE) in the plasmas. Applying the method of the Boltzmann Plot we obtained an electronic temperature of Te ≈ 10 400 K. With the value of this temperature the value of the electron density of 5.2 x 10¹⁴ cm^-3 was estimated using the theory of Griem and the broadening Stark of the line 697,543 nm of Ar Pág. 2 de 6 I. For the plasma- laser in the mixture air-argon were estimated with the value of 4.5 x 10⁴ K and 8.9 x 10¹⁴ cm^-3.

Resumen:
En este trabajo presentamos la implementación de la técnica Laser-Produced Plasma Spectroscopy, LPPS, y métodos de la Espectroscopía Óptica de Emisión Atómica (OES) para la caracterización de plasmas de aire, argón y mezcla aire-argón. Los plasmas-laser fueron generados enfocando la radiación de un laser pulsado de Nd:YAG configurado para operar en el segundo armónico a 532 nm, con ancho de pulso de 3 ns y una energía de salida de 100 mJ. La radiación emitida por los plasmas fue enfocada sobre el extremo de una fibra óptica y conducida a la rendija de entrada de un espectrógrafo óptico equipado con dos redes de difracción de 600 y 1200 ranuras/mm y un detector de arreglo lineal CCD de 2048 pixeles. Los plasmas en aire fueron producidos a presión y temperatura ambiente con una humedad relativa alrededor del 50%. Los plasmas de argón y de la mezcla aire-argón fueron generados dentro de una cámara de vidrio conectada a una línea de vacío. La medida de las líneas espectrales de los espectros de plasmas en aire revelan básicamente la presencia de nitrógeno neutro y una vez ionizado N I, N II, así como líneas de oxigeno  neutro, O I. Los espectros de argón muestran líneas de Ar I y Ar II, mientras que los espectros de mezcla aire-argón muestran líneas de N I, N II, O I, Ar I y Ar II. Para la caracterización de los plasmas-laser en argón, esto es, determinación de la temperatura y densidad electrónica Te y Ne, se tuvo en cuenta un cálculo de parámetros energéticos tipo Hartree Fock no relativista (HF) de configuraciones electrónicas de Ar I y consideración de condiciones de Equilibrio Termodinámico Local (LTE) en los plasmas. Aplicando el método del Plot de Boltzmann se obtuvo una temperatura electrónica de Te ≈ 10 400 K.Con el valor de esta temperatura se estimó un valor de la densidad electrónica de 5.2 x 10¹⁴ cm^-3 empleando la teoría de Griem y el ensanchamiento Stark de la línea 697.543 nm de Ar I. Para el plasma-laser en la mezcla aire-argón se estimaron valores de 4.5 x 10⁴ K y 8.9 x 10¹⁴ cm^-3.