En este proyecto se pretenden analizar distintos tipos de plasmas producidos tanto por láseres pulsados como por descargas eléctricas, bajo distintas condiciones atmosféricas. Dichos plasmas han sido aplicados para el análisis cuantitativo de la composición de muestras (sólidas, líquidas y gaseosas), el crecimiento de películas delgadas, la simulación de fenómenos astrofísicos, la simulación de relámpagos, como fuente de excitación para láseres gaseosos, etc. Se proponen ahora nuevas aplicaciones de estos plasmas, los cuáles serán caracterizados empleando distintas técnicas de diagnóstico, con el fin de estudiar los procesos físicos involucrados._x000D_ En el caso de los plasmas inducidos por láser, una de sus principales aplicaciones es la detección de trazas por medio de espectroscopía óptica de emisión. A fin de aumentar la sensibilidad de esta técnica, se han venido utilizando dos láseres pulsados retrasados temporalmente para producir los plasmas. Sin embargo, la física de la interacción de los plasmas aún no se entiende completamente. Se propone aquí estudiar la interacción de un plasma producido en una atmósfera controlada, con otro que ablaciona una superficie o utilizando dos pulsos de ablación. Para esto, se utilizarán pulsos con duración de nanosegundos y picosegundos. El análisis de los plasmas se realizará por medio de espectroscopía óptica de emisión resuelta en tiempo, fotografía rápida y de sombras, interferometría y microscopía. En este trabajo, se pretende entender el proceso que da lugar al aumento en la sensibilidad reportada de la técnica. Por otro lado, se propondrán nuevas configuraciones experimentales que permitan incrementar el umbral de detección de trazas constituyentes de una muestra, a la vez que se estudian los procesos físicos al interactuar los plasmas. Por ejemplo, se emplearán arreglos de microlentes para tener múltiples plasmas en forma simultánea. Adicionalmente en colaboración con el ICN, se modelará la hidrodinámica de los plasmas bajo distintas condiciones experimentales._x000D_ Descargas eléctricas de media y alta tensión inducen distintos tipos de plasmas, los cuales serán caracterizados con las técnicas descritas previamente. En colaboración con la UAM, se estudiarán descargas eléctricas simuladas de distintas atmósferas planetarias. Adicionalmente se reproducirán descargas de baja corriente y alta tensión a baja presión (descargas tipo sprite), como se observa en la mesosfera. Finalmente, se analizará la descarga eléctrica de un láser pulsado iónico de xenón, que se construyó en nuestro laboratorio. Aquí se investigará el proceso de “pinch” en función del diámetro del tubo capilar de descarga, por medio de fotografía de barrido (tipo “streak”)._x000D_ Se publicará como mínimo un trabajo en una revista arbitrada de circulación internacional al año, donde participarán inicialmente 6 estudiantes de grado y de posgrado.

En este proyecto se pretenden utilizar diversas técnicas de diagnóstico para contribuir al entendimiento de los procesos físicos involucrados en plasmas producidos en distintas atmósferas, así como investigar sus aplicaciones. _x000D_ _x000D_ En particular, se espera aportar nuevos métodos para aumentar la sensibilidad de la técnica de Espectroscopía de rompimiento inducida por láser (LIBS, por su acrónimo en inglés) para su aplicación en el análisis de aleaciones. Se investigará la física de la interacción de múltiples plumas producidas en forma simultánea sobre una muestra. Este experimento requiere un único láser y un arreglo de microlentes, por lo que es factible de implementarse en un equipo portátil. Por otro lado estos experimentos se realizarán tanto a presión atmosférica como en vacío. Se aplicarán las técnicas de caracterización que han sido descritas en los antecedentes para estudiar la física de la interacción de los micro-plasmas producidos. _x000D_ _x000D_ Se espera investigar la contribución del apantallamiento del plasma al interactuar dos plumas inducidas por láser y su efecto en el proceso de intensificación de la emisión. Para esto se realizarán experimentos de ablación, con un láser de pulsos cortos interactuando con una pluma producida por un pulso de nanosegundos de duración. Adicionalmente, la dinámica de los plasmas producidos se modelará en forma teórica. Por otro lado se espera contribuir al entendimiento del origen y los procesos físicos que se dan, en las descargas de tipo “sprite”. Estas son descargas eléctricas de baja corriente que se encuentran normalmente asociadas a los relámpagos naturales. Sin embargo hace sólo dos décadas que han podido fotografiarse y la información sobre sus propiedades físicas es muy poca. Los experimentos se realizarán a baja presión y las descargas se estudiarán por medio de espectroscopía de emisión._x000D_ _x000D_ Finalmente se estudiará el plasma producido por una descarga eléctrica que se usa como medio de excitación de un láser iónico de xenón. Aún no está claro el proceso por el cual se alcanzan grados iónicos altos que utiliza este láser (4 a 7 veces ionizado). Se caracterizará la descarga por medio de fotografía de barrido (streak) a fin detectar si en el tubo se produce una compresión dinámica del plasma denominada “pinch”, la que facilitaría el proceso de ionización.