ANALYSIS OF MINING ORE CONCENTRATES WITH A LOW COST PORTABLE LIBS SYSTEM

Identifying minerals in ore concentrates require costly techniques and preparation of samples, thus limiting their instant analysis. We present the development of a low-cost portable LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) system, to identify atomic elements in ore concentrates in-situ and in real-time. The system consists of a YAG:Nd+++ pulsed laser, an optical diffraction spectrometer, and a measurement gun consisting of a laser head and an optical system for collecting light from the sample. We developed customized software for data acquisition, processing and analysis that stores and uses the principal spectral lines of referential atomic elements (Cu, Pb, Ag, Au, Li, Zn). We experimentally obtained spectra of selected samples using our LIBS system, and successfully matched them with the referential spectral lines. Finally, we tested our system with real samples of ore concentrates from a mining company, where the presence of Zn was successfully detected through its characteristic spectrum

Polarization-based characterization of laser thermal treatment on biological tissue

The field of biomedical optics is promising in medical praxis. The study of laser thermal treatment and polarization-based characterization of tissue under it can be utilized in the correction of certain disorders with good results

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO FUNCIONAL DE GENERACIÓN OPTICA CUÁNTICA (LASER)

Se diseñó y construyó un láser (prototipo funcional) sólido pulsado del tipo YAG:Nd+++ excitado ópticamente por una lámpara flash (medio gaseoso = Xenón), con picos intensos de emisión en longitudes de onda cercanas a las bandas de absorción de los iones de Nd+++. La longitud de onda de generación fundamental corresponde al infrarrojo λ=1.064 µm, armónica principal, con la posibilidad de doblar la frecuencia de emisión con el uso de un cristal de LiNbO3, λ=0.532 µm, segunda armónica del láser correspondiente al diapasón visible. El prototipo cumple con las especificaciones estándar para equipos de este tipo, pudiendo trabajar en los regímenes de Generación libre y de Q-switch. Su construcción se ha basado en el reciclaje de piezas y partes de equipos comunes, como discos duros de PC, lo que ha permitido costos 60-70 % inferiores a los de productos europeos o americanos del mismo tipo

TRANSMISIÓN INALÁMBRICA DE SEÑALES MEDIANTE EL ESPECTRO DE LUZ VISIBLE

Se presenta el desarrollo de un prototipo de comunicación inalámbrica de señales mediante el uso del espectro de luz visible con un ancho de banda de 5 MHz (aproximadamente 80 Mbps) y una distancia de 15 cm, el sistema desarrollado permite la transmisión de señales de audio & video de forma inalámbrica mediante un LED (luz blanca). La luz que emite un diodo emisor, se encuentra dentro del espectro electromagnético de luz visible (400-700 nm.), en este rango espectral, se tiene un potencial de ancho de banda de aproximadamente 322 THz, mucho mayor al que se usa en la transmisión de datos inalámbricos mediante ondas electromagnéticas de radio frecuencia (5 MHz para la tecnología 3G). Se instalaron todos los componentes electrónicos en placas impresas dentro de armazones para su uso de forma sencilla. El sistema funciona con fuentes de voltaje simétricas de +9, -9 voltios. El diseño final consta de un transmisor y un receptor de video. El sistema permite variar la intensidad del LED y de esta forma aumentar o reducir la distancia de transmisión; asimismo, es posible regular la ganancia tanto en el transmisor como en el receptor y, por último, se tiene una etapa sumadora y restadora en el transmisor y receptor, respectivamente, para efectivizar la calidad de transmisión de la señal. El sistema tiene un costo menor en un 80% en comparación con sistemas de transmisión de señales por luz visible comerciales

CONTROL INALÁMBRICO DE UN SISTEMA LIBS PORTÁTIL BASADO EN TECNOLOGÍA BLUETOOTH

Se presenta el desarrollo de un sistema de control inalámbrico, basado en tecnología bluetooth, para un sistema LIBS (Laser-Induced Breakdown Spectroscopy) que utiliza un prototipo láser Nd:YAG+++ portátil de una potencia estimada de 10 MW/cm2, un espectrómetro de difracción de 0.27 nm de resolución y 76.9 nm de ancho espectral (prototipos construidos y desarrollados en el CIOE).  Se optimizaron los circuitos electrónicos de control, potencia, fuente y batería del láser, obteniendo un menor tamaño y peso para el sistema LIBS. Se instalaron todos los componentes electrónicos en placas impresas generadas en una máquina de Control Numérico por Computadora TK-CNC. El sistema es capaz de funcionar tanto con una batería del tipo LiPo (Lithium Polymer) como con la red convencional de energía eléctrica.  Se diseñó y construyó un primer prototipo de una pistola de medición compuesta del cabezal laser, un sistema de sincronización electrónica entre el láser y el sensor del espectrómetro (trigger) y un sistema óptico para la recolección de la luz de la muestra ablacionada por radiación. El sistema inalámbrico permite controlar al láser portátil desde un computador, haciendo posible el cambio de parámetros de funcionamiento del láser tales como la frecuencia, la energía de disparo y la toma sincronizada de datos del espectrómetro. El sistema completo que consta de un láser pulsado, un espectrómetro y el sistema de recolección de luz; tiene un peso relativamente bajo (aproximadamente 6kg) y un costo menor en un  30% de sistemas similares portátiles

DESARROLLO DE UNA FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELECTRÓNICA, BASADA EN UN CIRCUITO DE IONIZACIÓN DE CORRIENTE SIMMER, PARA UN LÁSER PULSADO DEL TIPO YAG:Nd+++

El siguiente trabajo presenta la implementación de una fuente de alimentación electrónica, basada en un circuito de ionización de corriente simmer, aplicado a una lámpara flash con Xe, para la excitación de un cristal del tipo YAG:Nd+++. Para el diseño y dimensionamiento de este circuito se utilizaron elementos comerciales de bajo costo. La ventaja de utilizar el circuito de corriente simmer, consiste en la aplicación de alto voltaje (aproximadamente 20 kV) solo una vez, para ionizar la lámpara flash y mantenerla ionizada de manera continua, con una corriente mínima de 40 mA. Este régimen de trabajo de la lámpara flash, permite trabajar al sistema, con frecuencias de disparo hasta los 10 Hz. La aplicación de este circuito en la fuente de energía para los sistemas láseres del tipo YAG:Nd+++ no solo adopta una medida de seguridad importante, al evitar el alto voltaje frecuentemente, sino que también alarga el tiempo de vida de las lámparas utilizadas e incrementa la estabilidad de la salida óptica entre pulsos láser

DESARROLLO DE UN ESPECTRÓMETRO DE DIFRACCIÓN PARA APLICACIONES LIBS

Se presenta el diseño y construcción de un espectrómetro óptico para su uso en sistemas LIBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy), basado en una rejilla de difracción por reflexión y elementos ópticos comerciales. Se usaron objetivos fotográficos de 50 mm f 1.4 y 135 mm f 2.8 como lente de colimación y objetivo de cámara, respectivamente. También se desarrollaron los sistemas mecánicos de posicionamiento y sujeción, necesarios para el sistema de rotación de la rejilla y rendija ajustable. Como elemento de detección óptica se usó una cámara CCD monocromática con capacidad de coordinación temporal por disparador externo. El espectrómetro construido fue diseñado para obtener una resolución espectral de 0.27 nm y un ancho de banda espectral máximo de 76.9 nm en la región visible. Se desarrolló un programa de procesamiento para la conversión de las imágenes en espectros, añadiendo la posibilidad de reducción de ruido por medio del procesamiento de imágenes, el resultado fue satisfactorio, incrementando en 13 veces el SNR (relación entre señal y ruido) de los espectros. El programa numérico de procesamiento comprende rutinas para la calibración del espectrómetro. Debido a que el espectrómetro tiene la posibilidad de cambiar la zona observada del espectro, se  desarrolló un algoritmo que permite calibrar el espectrómetro, tomando como referencia diferentes líneas de emisión del Hg

DESARROLLO DE UN SISTEMA DE ANÁLISIS FISICOQUÍMICO BASADO EN ESPECTROSCOPÍA DE EMISIÓN ATÓMICA INDUCIDA POR RADIACIÓN LÁSER

Se presenta el desarrollo de un sistema de análisis fisicoquímico basado en espectroscopia de emisión atómica inducida por radiación láser, o LIBS por sus siglas en ingles. Se desarrolló el sistema LIBS compuesto de un láser Nd:YAG +++ portátil de una potencia estimada de 10 MW/cm2, un espectrómetro de difracción de 0.27 nm de resolución y 76.9 nm de ancho espectral, un sistema de entrega y recolección de luz, un sistema de coordinación y el programa de análisis espectral para el análisis de los datos obtenidos por el espectrómetro, todos estos elementos desarrollados en el CIO. El sistema de entrega y recolección de luz es el encargado de focalizar la radiación láser para producir el plasma y luego recoger la luz emitida y enviarla por una fibra óptica hacia el espectrómetro. Este último se desarrolló en base a una lente focalizadora de radiación láser, una lente colectora acoplada a una fibra óptica y los elementos optomecánicos para un posicionamiento preciso del área de medición. El programa de análisis espectral basado en Matlab permitió realizar comparaciones con espectros LIBS conocidos, buscar coincidencias y establecer la presencia de distintos elementos en los espectros analizados. Los resultados fueron satisfactorios, logrando la identificación de Cu y Li en distintas muestras analizadas. Finalmente, se elaboró una propuesta para una versión portátil del sistema desarrollado, demostrando su capacidad para realizar trabajos de campo en las áreas de minería y geoquímica

Dynamic hologram magnification with incoherent optical pumping

doi: http://dx.doi.org/10.1117/12.498464In the present work consideration is given to theoretical and experimental analysis of the possibilities for improving the efficiency of multiwave mixing in the process of dynamic hologram recording in solutions of complex organic compounds with additional irradiation of resonant medium at a frequency falling within the absorption band from the excited level. Three- and seven-fold increase in the diffraction efficiency has been realized in Rhodamine 6G dye for four- and six-wave missing, respectively

PRESENCIA DE ARSENICO EN AGUAS DE POZOS PROFUNDOS Y SU REMOCIÓN USANDO UN PROTOTIPO PILOTO BASADO EN COLECTORES SOLARES DE BAJO COSTO

Se ha realizado un relevamiento de la calidad físico-química y presencia de arsénico en aguas de pozos con profundidad mayor a 50 m, ubicados en la zona periurbana oeste de la ciudad de Cochabamba, mediante muestreos llevados a cabo durante dos periodos diferentes (húmedo y seco). Por otra parte, se ejecutó un estudio de desempeño de una planta piloto de tratamiento para la remoción de arsénico (As) basado en la aplicación de colectores solares de bajo costo, construidos con materiales reciclables de fácil accesibilidad. Las aguas subterráneas son del tipo calcio-bicarbonato (Ca-HCO3) por su  predominancia sobre otros cationes y aniones, son ligeramente alcalinas (pH 7,4 – 8,3) y sus concentraciones de hierro Fe (II) y manganeso Mn (II) disueltos son relativamente altas, variando entre <0,1 y 2,1 mg/L y <0,1 y 1,2 mg/L, respectivamente. Son moderadamente reductoras, con potencial óxido-reducción (ORP) entre -12,5 y 69 mV. Existe una significativa presencia natural de As. Cerca de la mitad de las muestras presentan valores superiores al valor requerido por la Norma Boliviana de Agua Potable (NB 512) de 10 g/L. En el periodo seco (8 meses) cerca del 40% de las muestras la superan en más de 10 veces. El desempeño del sistema de tratamiento piloto, mediante el proceso de Remoción Asistida por Oxidación Solar (RAOS), fue satisfactorio incluso en días nublados con remociones mayores al 80%, logrando reducir la concentración de As hasta valores muy por debajo de lo requerido en la Norma Boliviana de agua potable. Existe una remoción muy significativa de As (cerca del 75%) en la trayectoria  que va desde la boca de pozo hasta la entrada al sistema de tratamiento. La remoción puede explicarse por la presencia de incrustaciones de óxidos de hierro (III) y manganeso (IV) depositadas en la superficie de la línea de distribución, que incluye tuberías y tanques de almacenamiento, que pueden adsorber los arseniatos formados por la aireación en el trayecto. La aireación con aspersores comerciales domésticos puede lograr efectivamente la oxidación de arsenitos a arseniatos