Los investigadores han utilizado un láser de infrarrojo medio extremadamente brillante para realizar una técnica analítica conocida como elipsometría espectroscópica. El nuevo enfoque captura información espectral de alta resolución en menos de un segundo y podría ofrecer nuevas ideas sobre las propiedades rápidamente cambiantes de una variedad de muestrasdesde plásticos hasta materiales biológicos.
La elipsometría espectroscópica mide cómo cambia la polarización de la luz después de interactuar con una muestra. Cuando se realiza en la porción infrarroja del espectro, este enfoque puede revelar información detallada sobre la composición química y la orientación molecular de una muestra.
En la revista The Optical Society OSA Cartas ópticas , investigadores del Centro de Investigación para Pruebas No Destructivas RECENDT GmbH y Johannes Kepler Universität, ambos en Austria, describen cómo incorporaron un láser de cascada cuántica infrarroja media QCL en una configuración de elipsometría espectroscópica. Este tipo relativamente nuevo deel láser es al menos 10,000 veces más brillante que las fuentes de luz tradicionales utilizadas para elipsometría espectroscópica.
Mostraron que el QCL mejoró enormemente la calidad de la señal de las mediciones espectroscópicas y acortó el tiempo de adquisición espectral de varias horas a menos de un segundo, con posibles mejoras adicionales a medida que avanza la nueva tecnología láser. También demostraron que la técnica puede serse usa para el monitoreo en tiempo real de la reorientación molecular a medida que se estira una película de plástico.
"Nuestro método proporciona acceso a propiedades de muestra que antes no se podían observar en tiempo real", dijo Markus Brandstetter, jefe del equipo de investigación de RECENDT. "La elipsometría QCL podría ayudar a mejorar los procesos de fabricación y la calidad del producto resultante. También podría revelar procesos físicos y biológicos previamente no observables que conducirían a nuevos descubrimientos científicos ".
una fuente de luz muy brillante
El QCL de infrarrojo medio utilizado por los investigadores presenta un nivel de brillo que excede incluso el de las fuentes de sincrotrón, que solo están disponibles en instalaciones especializadas. El brillo del láser significa que puede usarse para elipsometría espectroscópica de infrarrojo medio de materiales altamente absorbentes osustancias, incluidas las disueltas en agua. "Debido a la alta absorbancia del agua en el infrarrojo medio, esto ha sido muy difícil o incluso inconcebible hasta ahora", dijo Brandstetter.
Las longitudes de onda de emisión del láser pueden ajustarse en un amplio rango de infrarrojo medio que coincide perfectamente con los detectores de infrarrojo medio disponibles comercialmente. Otra ventaja es que puede usarse para mediciones espectroscópicas sin componentes ópticos complejos y caros, como monocromadores o interferómetros.
"El láser que utilizamos también ofrece la posibilidad de tamaños de punto que están restringidos solo por el límite de difracción de la luz", dijo Jakob Kilgus, miembro del equipo de investigación de RECENDT. "Esto puede explotarse para mediciones elipsométricas con altaresoluciones espaciales, que serán de interés tanto para la ciencia como para la industria "
Hacer mediciones en tiempo real
Para probar su nuevo sistema, los investigadores lo compararon con un instrumento considerado el estándar de oro de los elipsómetros espectroscópicos infrarrojos comerciales. También realizaron mediciones en tiempo real de la realineación de cadenas moleculares a medida que se estiraba una película de polipropileno.
"La nueva configuración superó el tiempo de adquisición estándar y la relación señal / ruido en órdenes de magnitud", dijo Kilgus. "Nuestra medición de la película de polipropileno solo estuvo limitada por la velocidad de la etapa utilizada para aplicar la fuerza. Muchoprocesos más rápidos pueden ser monitoreados con la configuración "
Los investigadores señalan que estos resultados son muy prometedores, pero preliminares. Planean desarrollar aún más el instrumento y quieren explotar por completo la posibilidad de puntos de láser de difracción limitada para adquirir imágenes de elipsometría de infrarrojo medio hiperespectral, que contendrían elespectro completo para cada píxel de la imagen, con tiempos de adquisición razonables.
"Creemos que habrá un gran interés en esta novedosa técnica y la posibilidad de desarrollarla para uso comercial", dijo Brandstetter. "La resolución de tiempo inferior al segundo combinada con el alto brillo del láser será útil para numerosas aplicaciones industrialesy aplicaciones científicas "
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Materiales proporcionado por La sociedad óptica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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