Caracterización de Espectros de Aire, Ar y Mezcla Aire-Argón Mediante la Técnica de Espectroscopía de Plasma Producido por Laser, LPPS

En este trabajo presentamos la implementación de la técnica Laser-Produced Plasma Spectroscopy, LPPS, y métodos de la Espectroscopía óptica de Emisión Atómica (OES) para la caracterización de plasmas de aire, argón y mezcla aire-argón. Los plasmas-laser fueron generados enfocando la radiación de un laser pulsado de Nd:YAG configurado para operar en el segundo armónico a 532 nm, con ancho de pulso de 3 ns y una energía de salida de 100 mJ. La radiación emitida por los plasmas fue enfocada sobre el extremo de una fibra óptica y conducida a la rendija de entrada de un espectrógrafo óptico equipado con dos redes de difracción de 600 y 1200 ranuras/mm y un detector de arreglo lineal CCD de 2048 pixeles. Los plasmas en aire fueron producidos a presión y temperatura ambiente con una humedad relativa alrededor del 50%. Los plasmas de argón y de la mezcla aire-argón fueron generados dentro de una cámara de vidrio conectada a una línea de vacío. La medida de las líneas espectrales de los espectros de plasmas en aire revelan básicamente la presencia de nitrógeno neutro y una vez ionizado N I, N II, así como líneas de oxigeno neutro, O I. Los espectros de argón muestran líneas de Ar I y Ar II, mientras que los espectros de mezcla aire-argón muestran líneas de N I, N II, O I, Ar I y Ar II. Para la caracterización de los plasmas-laser en argón, esto es, determinación de la temperatura y densidad electrónica Te y Ne, se tuvo en cuenta un cálculo de parámetros energéticos tipo Hartree Fock no relativista (HF) de configuraciones electrónicas de Ar I y consideración de condiciones de Equilibrio Termodinámico Local (LTE) en los plasmas. Aplicando el método del Plot de Boltzmann se obtuvo una temperatura electrónica de Te 10 400 K. Con el valor de esta temperatura se estimó un valor de la densidad electrónica de 5.2 x 1014 cm-3 empleando la teoría de Griem y el ensanchamiento Stark de la línea 697.543 nm de Ar I. Para el plasma-laser en la mezcla aire-argón se estimaron valores de 4.5 x 104 K y 8.9 x 1014 cm-3.