Reporte de avance del proyecto
"Adquisición bidimensional de espectros de plasma"
Agosto 2004
Esteban Luna y Sergio Vazquez proponen varios diseños. Uno de urgencia, versión clásica Ebert-Fastie, para tener con que trabajar lo antes posible. Otros alternativos, más novedosos, están bajo estudio.
El primero consta de un solo espejo parabólico, de donde se saca el espejo colimador y el telescopio. Una rejilla de difracción y las dos rendijas, de entrada y salida.
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Trazo de rayos del diseño Ebert-Fastie. |
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Prueba Ronchi del espejo parabólico, construido en INAOE. Rejilla de 40 l/pulgada, colocada en el doble de distancia focal. |
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Diagrama de manchas del sistema Ebert Fastie anterior |
Están explorando nuevos diseños ópticos para el espectrógrafo. Una versión prometedora es la siguiente. Dos espejos parabólicos, de diferentes radios de curvatura. El desempeño parece ser mucho mejor que el anterior, como puede verse del diagrama de manchas.
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Trazo de rayos del nuevo diseño asimétrico Ebert-Fastie modificado |
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Diagrama de manchas del sistema asimétrico Ebert Fastie modificado |
Utilizando un cortador con base a presión de agua y aire (cortesía de Fender), pudimos cortar los espejos originales del INAOE, en segmentos más pequeños. Las pruebas de Ronchi indican que la calidad del espejo se conservó. Se prepara un artículo al respecto.
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Corte de espejo parabólico de 30 cm de diámetro, en 6 trozos. Las partes útiles son las que se muestran a 45 grados. Hay algunas partes despostilladas, que están en la parte inferior del espejo, no afectando la calidad de la imagen. El espejo original mantiene la relación diámetro/espesor de 6:1, que al recortarse queda del orden de 2:1. |
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Prueba de Ronchi de los trozos ya cortados. El análisis del ronchigrama ser reporta en el articulo (en preparación). |
Hemos montado una versión de banco del espectrógrafo, con el espejo pulido en el INAOE y evaporador en CCMC. Con esto hemos ganado experiencia y definido los requerimientos mecánicos del sistema.
Usando una cámara CCD prestada por el IA-UNAM, de 512x512 pixeles, logramos obtener imágenes del espectro del Hg, líneas 577 y 579nm.
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Espectrógrafo nuevo (versión de banco). Alineación pobre. |
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Espectrógrafo nuevo (versión de banco). Mucho mejor alineación. |
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Acercamiento (versión de banco). Mejor alineación. |
Componente esencial del espectrógrafo de campo, esta parte
se construye en el CCMC, para cubrir los requisitos específicos de cada experimento.
En la modalidad actual, tenemos tacones que pasan de imagen bidimensional a línea (2D1D),
de imagen unidimensional a línea (1D1D). Las fibras empleadas son multimodo, con transmisión
en longitudes de 200 a 900 nm.
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Tacón de fibras ópticas, parte 2D, 5x5 fibras (Izq) Tacón de fibras ópticas, parte 1D, 25x1 fibras (Der) |
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Tacón de fibras ópticas, 2Dx2D, 144 fibras (Izq) Tacón de fibras ópticas, parte 1D, 32 fibras (Der). El otro extremo tiene a las fibras en manojo circular. Se usa como colector de luz. |
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Acoplamiento de luz de entrada a la fibra, usando una lentilla. |
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Incremento en la captación de luz, razón con/sin lentilla. |
El espejo parabólico, hecho en el INAOE, es de 30 cm de diámetro y 6 cm de espesor, pesa aprox. 7 kg. Se monta en una base vertical simple, con tres puntos de apoyo, y tres tornillos en la base para movimientos de ajuste de inclinación.
El probador Ronchi, con rejillas de Edmund Sc. y otras impresas como LaserJet, se monta en una base con desplazamiento burdo en tres direcciones, X-Y-Z. Requiere de una mejor base, con movimiento delicado. Encontramos una en el laboratorio, la cual instalaremos.
Un microscopio de banco, con ocular 10X, objetivo 10X, montado en una base con ajuste vertical burdo, y dos movimientos horizontales micrometricos. Se colocan los movimientos horizontales de manera que uno de ellos coincida con el eje óptico, para el enfoque. el otro eje, perpendicular al eje óptico, sirve para localizar los diferentes colores del objeto.
Una rejilla tipo Ronchi se monta en el plano objeto, la cual servirá para alinear el plano focal de salida, haciendo Ronchigramas con la rendija de entrada, gemela de la anterior. Esta rejilla no tiene ajuste fino de ningún tipo, se desplaza sobre la mesa directamente.
Ver reporte de alineación del sistema óptico, por separado.
Resta el diseño de una tarjeta de cinco.
A la fecha se han diseñado, construido y probado las siguientes tarjetas:
-Secuenciadora y control de tiempos.
-Fases de reloj del CCD.
-Fuentes fijas del CCD.
-Ducto de interconexión de tarjetas.
-Primera versión de la tarjeta de conversión analógico digital.
El diseño que falta es la versión corregida de la última tarjeta mencionada "conversión analógico digital". El estado de avance de ésta última es que está por concluirse para mandar fabricar la mascarilla de circuito impreso en el transcurso del mes de julio del 2003.
Rutinas de comunicación computadora de control (CC) a secuenciadora:100%
Rutinas de comunicación CC a tarjeta de fases: 100%
Rutinas de comunicación CC a tarjeta de fuentes: 100%
Rutinas de comunicación CC a convertidor A/D: 100%
Comunicación CC ethernet (TCP/IP): 100%
Lectura de archivos de configuración: 90%
Módulo CCD Kodak: 80%
Programa principal: 80%
Linux Integrado para el control en la CC: 100%
Interfaz de usuario: 20%
Resta por adquirir la fuente de poder de bajo ruido de la cámara.
En la cámara de alto vacío se han seguido tomado tanto espectros del plasma como imágenes directas, con y sin filtro de interferencia. Las siguientes animaciones fueron creadas a partir de una secuencia de fotografías del plasma, a diferentes tiempos de retraso respecto al pulso de excitación láser.
Evolución temporal de espectro, creada por EdPeTi, 2003
Onda de choque, evolución temporal, creada por EdPeTi, 2003
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Imagen del plasma de Al, 2004 |
Enviamos en febrero 2003 el plan de adquisiciones al departamento de Proveduría de la UNAM, para la eventual licitación del equipo, según las reglas del Conacyt para este rubro. A la fecha, junio 17, no hemos recibido respuesta. La administradora, LAE Lorenza Covarrubias, sugiere que se pueden hacer las compras directamente del provedor, previas tres cotizaciones, para la comparación de ofertas.
Ver anexo I, para los gastos realizados a la fecha.
Sergio Vázquez (El Gato) viaje a Ensenada
Esteban, viaje a Puebla
Eduardo Pérez Tijerina
Density sensitive line ratios in plasmas generated by laser ablation in thin film deposition
E. Pérez-Tijerina, Joaquin Bohigas, and Roberto Machorro
J. Appl. Physics. 90, 3192-3199 (2001)
Bidimensional multiple spectra acquisition using fiber optics
E. Pérez-Tijerina, Roberto Machorro, and J. Bohigas
Review of Scientific Instruments, 75, 455-461 (2004)
En preparación
Catodo luminiscencia en SEM.- Rev. Sci. Instr.
E. Perez, R. Machorro, I. Gradilla.
Acoplamiento de luz con fibras GRIN.- Rev. Sci. Instr.
J. Camacho, R. Machorro (parece que yo procede)
Novedoso metodo de corte de espejos opticos terminados, sin perturbar la figura.
Appl. Opt., E. Luna, J. Salinas, y J. Camacho
Por hacer
Análisis de espectro de plasma.- ??
Ondas de choque. Análisis espectral
Espectroscopio de campo. Instrumentación de lo que se hace.
Corte de espejos usando agua y aire a presión.
SMF.- Acoplamiento de f/# con lente GRIN
COLA03.- Validación de técnica para calcular densidad y temperatura electrónica de plasmas.
SMCSV.- Uso de lentes GRIN para la captura de luz en cátodo luminiscencia.
¿¿ Controlador de CCD.- Chava, Víctor, ...
¿¿ Construcción de espectrógrafo de campo
¿¿ Determinacion de densidades y temperaturas a partir de razon de lineas
Fernanda Samaniego Bañuelos
Andres Alberto Aviles Alvarado
Eduardo Péres Tijerina, doctorado, septiembre 2003
Asignado 604,610 pesos
Ejercido 137,910 pesos (aprox. tipo de cambio aprox) incluye comprometido
El informe financiero lo hará la administradora
Ejercido
30% de lo asignado