Quantitative phase determination by using a Michelson interferometer

The Michelson interferometer is one of the best established tools for quantitative interferometric measurements. It has been, and is still successfully used, not only for scientific purposes, but it is also introduced in undergraduate courses for qualitative demonstrations as well as for quantitative determination of several properties such as refractive index, wavelength, optical thickness, etc. Generally speaking, most of the measurements are carried out by determining phase distortions through the changes in the location and/or shape of the interference fringes. However, the extreme sensitivity of this tool, for which minimum deviations of the conditions of its branches can cause very large modifications in the fringe pattern, makes phase changes difficult to follow and measure. The purpose of this communication is to show that, under certain conditions, the sensitivity of the Michelson interferometer can be 'turned down' allowing the quantitative measurement of phase changes with relative ease. As an example we present how the angle (or, optionally, the refractive index) of a transparent standard optical wedge can be determined. Experimental results are shown and compared with the data provided by the manufacturer showing very good agreement.Fil: Pomarico, Juan Antonio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Molina, Pablo Fernando. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; ArgentinaFil: D'angelo, Cristian Adrián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; Argentin

Rapid monitoring of heavy metals in fluvial sediments using laser-induced breakdown spectroscopy

In this work, a quantitative analysis of heavy metals Cr and Cu in fluvial sediments was carried out by Laser-induced breakdown Spectroscopy (LIBS) to assess the anthropogenic. To perform the analysis, different sediment samples were collected at selected positions. Standard addition calibration curves were constructed for Cr and Cu by measuring the Cr I line at 357.87 nm and Cu I line at 324.75 nm. The moisture and organic matter contents of the sediments were taken into account to overcome the matrix effect. The quantitative models were evaluated statistically to evaluate the robustness and prediction ability of the method. Low values for root-mean-square errors for calibration (RMSEC), prediction (RMSEP) and cross-validation (RMSECV) were calculated. High values of the correlation coefficients of calibration (Rc2 = 0:984 for Cr; Rc2= 0:986 for Cu) and cross-validation (Rcv2 = 0:985 for Cr; Rcv2 = 0:981 for Cu) were obtained. The calculated limits of detection (LoD) were 2.9 ppm for Cr and 3.3 ppm for Cu, and the limits of quantification (LoQ) were 9.5 ppm for Cr and 11 ppm for Cu. Concentrations of Cr and Cu higher than the baseline values were obtained in the sediments downstream (Cr: 49 ppm, Cu: 81 ppm) which are indicative of the pollution of the basin by heavy metals due to the spill of untreated effluents derived from anthropogenic activities. LIBS analysis was optimized for reliable heavy metal monitoring in fluvial sediments.Fil: Martino, Lucila Juliana. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: D'angelo, Cristian Adrián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Rodriguez, Corina Iris. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Humanas. Departamento de Ciencias Ambientales. Centro de Investigación y Estudios Ambientales; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Diaz Pace, Diego Martin. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

Potentialities of a Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Technique in the Study of Polymer Composites

A laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) technique was used to evaluate the filler content in particulate epoxy–copper composites. A potential application for a direct and fast measurement of the filler in composites through the LIBS results is suggested using calibrated samples. The methodology used in this work makes possible the incorporation of LIBS as a quantitative technique for the study of particle metal-filled epoxy composites, providing a method to obtain a direct estimation of the filler volume fraction.Fil: Tognana, Sebastian Alberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Materiales; ArgentinaFil: D'angelo, Cristian Adrián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: Salgueiro, Walter Alberto. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Materiales; ArgentinaFil: Montecinos Espinoza, Susana de Los Angeles. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires. - Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Centro de Investigaciones en Física e Ingeniería del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentina. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física de Materiales; Argentin

Caracterización de una fuente UV-C de bajo costo y alta eficiencia germicida para la esterilización de superficies e implementos de uso crítico diario: impacto en la salud pública

Mediante la modificación y caracterización de una lámpara comercial de mercurio halogenado de bajo costo, se diseñó una fuente UV-C altamente eficiente que posee un poder germicida igual o superior a fuentes UV-C comerciales diseñadas para tal fin. Desde un punto de vista físico, la ventaja de usar este tipo de lámparas es que presentan un amplio espectro de radiación UV: UV-A, UV-B y UV-C. Este último caso, en particular, la denominada zona germicida presenta un espectro de emisión con múltiples líneas, con longitudes de onda que van desde los 220 hasta los 280 nm; en particular, presentan máximos de emisión de las líneas espectrales con longitudes de onda entre 235 y 260 nm que destruyen tanto el ADN como las proteínas. Los resultados que se presentan son el resultado de estudios preliminares desarrollados en el laboratorio, en los cuales se irradiaron muestras que contenían bacterias in vitro, y se encontró una esterilización efectiva para tiempo de exposición por debajo de los 60 s para una distancia fuente-muestra de 35 cm y con una densidad de energía UV-C estimada de 1 W.s/m 2 . Los resultados obtenidos indican que el dispositivo construido con elementos de muy bajo costo y de fácil implementación es apto para la desinfección de superficies y recuperación de material descartable

Informe científico de investigador: D'Angelo, Cristian Adrián (2013)

Durante este período se continuó trabajando en la técnica LIBS (espectroscopia de plasmas producidos por láser). En una explicación muy breve, se puede decir que esta técnica consiste en enfocar radiación láser dentro o en la superficie de un medio en estudio, provocando una ruptura dieléctrica originada por el fuerte campo eléctrico del pulso láser. La emisión del microplasma nos da información de los componentes del medio en cuestión, mediante un monitoreo de las longitudes de onda de las especies emisoras (iones, átomos neutros y moléculas simples). En el microplasma formado se alcanzan temperaturas de algunos eV y se obtienen densidades electrónicas altas, del orden de 10^17 electrones/cm^3, en esas condiciones el material se separa en sus componentes atómicos y con alto grado de ionización produciendo emisión muy intensa de luz, que puede ser analizada espectralmente para la detección de las líneas de emisión características de los elementos que constituyen la muestra. Las energías láser requeridas para formar la chispa dependen de muchos factores tales como energía, duración y longitud de onda del pulso láser, por un lado, y del material en estudio (reflectividad a la longitud de onda láser en caso de sólidos y densidad, en caso de gases)

Informe científico de investigador: D'Angelo, Cristian Adrián (2011)

Durante este período se continuó trabajando en la técnica LIBS (espectroscopia de plasmas producidos por láser). En una explicación muy breve, se puede decir que esta técnica consiste en enfocar radiación láser dentro o en la superficie de un medio en estudio, provocando una ruptura dieléctrica originada por el fuerte campo eléctrico del pulso láser. La emisión del microplasma nos da información de los componentes del medio en cuestión, mediante un monitoreo de las longitudes de onda de las especies emisoras (iones, átomos neutros y moléculas simples). En el microplasma formado se alcanzan temperaturas de algunos eV y se obtienen densidades electrónicas altas, del orden de 10^17 electrones/cm^3, en esas condiciones el material se separa en sus componentes atómicos y con alto grado de ionización produciendo emisión muy intensa de luz, que puede ser analizada espectralmente para la detección de las líneas de emisión características de los elementos que constituyen la muestra. Las energías láser requeridas para formar la chispa dependen de muchos factores tales como energía, duración y longitud de onda del pulso láser, por un lado, y del material en estudio (reflectividad a la longitud de onda láser en caso de sólidos y densidad, en caso de gases). En particular, durante el transcurso del 2011 los trabajos estuvieron orientados a las mediciones de trazas en medios líquidos y sólidos establecidos en un compuesto compactado en pastillas de óxido de calcio. En especial, se ha trabajado en la implementación de una técnica para la medición cuantitativa de densidad de componentes en forma rápida. Esta técnica se basa en la revisión y manejo numérico de dos líneas resonantes registradas en distintos tiempos. En resumen, la aplicación inmediata está en la cuantificación de contaminantes con una técnica rápida y precisa, aprovechando los métodos ópticos y de espectroscopía en particular. Los resultados se encuentran en plena discusión, adoptando distintos modelos para un buen resultado final. La implementación de este procedimiento además, darían a conocer datos estimativos de temperatura, densidad electrónica y densidad de emisores, todo con el solo hecho de analizar relaciones de parámetros de intensidad, integral y anchos de líneas. La técnica posibilita la detección y medición de contaminantes a nivel de trazas (del orden de partes por millón). Esto se puede dar tanto en líquidos como en medios sólidos. El análisis también es posible en aplicaciones de alta concentración, con aplicaciones de modelos de plasma absorbido homogéneo o inhomogéneo, tal fue el tema de la tesis de posgrado. Por supuesto que no hay que dejar de lado la importancia en la investigación de la física básica aplicada a plasmas y parámetros espectroscópicos. La técnica tiene un altísimo potencial tecnológico a nivel regional y provincial, como técnica de monitoreo para mediciones diversas, en especial en medio ambiente y el ámbito de la metalurgia

Informe científico de investigador: D'Angelo, Cristian Adrián (2016-2017)

La labor de investigación se centra en el estudio de la técnica de espectroscopía de plasmas producidos por láser (LIBS). En una explicación muy breve, se puede decir que esta técnica consiste en enfocar la radiación un láser pulsado de alta potencia dentro o en la superficie de un medio en estudio, provocando una ruptura dieléctrica originada por el fuerte campo eléctrico producido en la interacción radiación-materia. Por un lado, la emisión del microplasma nos da información de los componentes del medio en cuestión, mediante un monitoreo de las longitudes de onda de las especies emisoras (iones, átomos neutros y moléculas simples), mientras que al mismo tiempo, permite seguir en la investigación de diagnóstica de plasma, estudiando la complejidad de los fenómenos involucrados. En el microplasma formado se alcanzan temperaturas de algunos eV y se obtienen densidades electrónicas altas, del orden de 10^17 electrones/cm^3, en esas condiciones el material se separa en sus componentes atómicos y con alto grado de ionización produciendo emisión muy intensa de luz, que puede ser analizada espectralmente para la detección de las líneas de emisión características de los elementos que constituyen la muestra

Informe científico de investigador: D'Angelo, Cristian Adrián (2015)

Durante este período se continuó trabajando en la técnica LIBS (espectroscopia de plasmas producidos por láser). En una explicación muy breve, se puede decir que esta técnica consiste en enfocar radiación láser dentro o en la superficie de un medio en estudio, provocando una ruptura dieléctrica originada por el fuerte campo eléctrico del pulso láser. La emisión del microplasma nos da información de los componentes del medio en cuestión, mediante un monitoreo de las longitudes de onda de las especies emisoras (iones, átomos neutros y moléculas simples). En el microplasma formado se alcanzan temperaturas de algunos eV y se obtienen densidades electrónicas altas, del orden de 10^17 electrones/cm^3, en esas condiciones el material se separa en sus componentes atómicos y con alto grado de ionización produciendo emisión muy intensa de luz, que puede ser analizada espectralmente para la detección de las líneas de emisión características de los elementos que constituyen la muestra. Las energías láser requeridas para formar la chispa dependen de muchos factores tales como energía, duración y longitud de onda del pulso láser, por un lado, y del material en estudio (reflectividad a la longitud de onda láser en caso de sólidos y densidad, en caso de gases). Durante el transcurso del 2015, en principio se estuvo orientado a la publicación del trabajo sobre un método de mediciones semicuantitativas a partir de un método de diagnóstica de plasma con un análisis de registros de parámetros de dos líneas resonantes (líneas doblete) de Magnesio. Se hicieron registros por técnica LIBS en muestras de grilón que han sido sumergidas en diferentes tiempos en soluciones con patrones de concentraciones diferentes de Cu, desarrollados por los Dres. Walter Salgueiro y Sebastián Tognana (CICPBA – IFIMAT, CIFICEN). Se encuentra un trabajo en etapa borrador de mediciones con perfiles de líneas de elementos metálicos en matríz polimérica para el armado de curvas de calibración. Estas mediciones se realizaron con un equipo sin resolución temporal, y con un láser de Nd:YAG con energía de 50 mJ por pulso. Se está tratando de evaluar la técnica en muestras de polímeros a fin de evaluar componentes con la futura medición de composición. En cuanto a la importancia, cabe destacar que la técnica posibilita la detección y medición de contaminantes a nivel traza (del orden de partes por millón). Esto se puede dar tanto en líquidos como en medios sólidos. El análisis también es posible en aplicaciones de alta concentración, con aplicaciones de modelos de plasma absorbido homogéneo o inhomogéneo, tal fue el tema de la tesis de posgrado. Por supuesto que no hay que dejar de lado la importancia en la investigación de la física básica aplicada a plasmas y parámetros espectroscópicos. La técnica tiene un potencial altísimo en relación a su carácter tecnológico a nivel regional y provincial, como técnica de monitoreo para mediciones diversas, en especial en medio ambiente y el ámbito de la metalurgia. La implementación de este nuevo método de la técnica LIBS tiene una aplicación muy directa a las mediciones de concentración de elementos en una muestra sólida tal como se está viendo en la PPS y trabajo Final de la alumna Lucila Martino

Quantification of dimethoate and chlorpyrifos residues in green leafy vegetables by laser-induced breakdown spectroscopy

The presence of pesticide residues in food represents a significant threat to consumers, mainly due to their toxicity to humans. Evidence has even been found that determines the relationship between many diseases and deaths from ingestion, contact, or mishandling. The need to introduce controls on pesticide residues has become an issue of central concern to society, given the increasing knowledge about the potential dangers associated with the use of pesticides. So the objective of the present study was to evaluate and analyze the feasibility of using the laser-induced breakdown spectroscopy technique as a potential tool for the quantification of dimethoate and chlorpyrifos in green leafy vegetables. For this purpose, reference samples with powdered chard were made using the aforementioned pesticides, with increasing concentrations in a range of 0–80 mg kg−1 and 0–250 mg kg−1, respectively. By applying calibration curves, it was possible to quantify pesticide residues by measuring S (416.26 nm), P (460.21 nm), and Cl (837.59 nm) emission lines, with limits of detection of 1.7 mg kg−1, 0.8 mg kg−1, and 6.9 mg kg−1 respectively. Clear evidence of the applicability of this technique as a potential tool for the study of pesticides in food matrices was established. It was achieved by minimum sample preparation, ensuring a rapid analysis, low application costs, and without toxic waste production. In this way, its use as a preliminary evaluation technique or complementary to the analytical methods traditionally already used is evidenced.Fil: Martino, Lucila Juliana. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Tandil. Sede Tandil del Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires; ArgentinaFil: D'angelo, Cristian Adrián. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Tandil. Sede Tandil del Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires; Argentin

Semiempirical model for analysis of inhomogeneous optically thick laser-induced plasmas

Abstract In this paper, a more realistic approach of a non-uniform optically thick plasma in local thermodynamic equilibrium was applied to describe self-reversal of Co I 340.51 nm emission line recorded from a laser-induced plasma generated on a Co Cr Mo metallic alloy. This line was selected because it is one of the most absorbed of the major elements in air at atmospheric pressure. The model describes the behavior of the plasma after the breakdown, and it was semiempirical thus, some information was taken from the experiment. A cylinder-symmetrical plasma column with a parabolic temperature distribution having a maximum at the center and decreasing toward the edges was considered. The input parameters were the plasma length, the temperature in the plasma core, and the Co total density, which were estimated from measurements and previous work. Moreover, the distribution of electron density depended on the temperature, and the ionization degree was taken into account through Saha equation. Then, plasma parameters were adjusted in such a way calculations reproduced the experimentally measured line profiles. The effect of varying laser power on plasma homogeneity and its evolution in time were investigated. Moreover, preliminary results of spatial distribution of plasma parameters were obtained that confirmed the practical application of the model on plasma diagnostics.Fil: D'angelo, Cristian Adrián. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular. Universidad Nacional de La Plata. Instituto Multidisciplinario de Biología Celular; ArgentinaFil: Diaz Pace, Diego Martin. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Centro Cientifico Tecnologico Conicet - Tandil. Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Sede Olavarria del Centro de Investifaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires | Universidad Nacional del Centro de la Pcia.de Bs.as.. Centro de Investigaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Sede Olavarria del Centro de Investifaciones En Fisica E Ingenieria del Centro de la Provincia de Buenos Aires.; ArgentinaFil: Bertuccelli, Graciela. Universidad Nacional del Centro de la Provincia de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas. Instituto de Física Arroyo Seco; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Tandil; Argentin