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Como funciona el lacer - Medio activo para la formación del laser, Energía bombeada para el laser, Espejo reflectante

Componentes principales:
1. Medio activo para la formación del laser
2. Energía bombeada para el laser
3.
Espejo reflectante al 100%
4.
Espejo reflectante al 99%
5.
Emisión del rayo laser

Laser
Los laseres constan de un medio activo capaz de generar el laser. Hay cuatro procesos basicos que se producen en la generación del laser, denominados bombeo, emisión espontanea de radiación, emisión estimulada de radiación y absorción.
Proceso mediante el cual se absorbe un fotón. El sistema atómico se excita a un estado de energía mas alto, pasando un electrón al estado metaestable. Este fenómeno compite con el de la emisión estimulada de radiación.


En muchas aplicaciones, los beneficios de los laseres se deben a sus propiedades físicas, como la coherencia, la monocromaticidad y la capacidad de alcanzar potencias extremadamente altas. A modo de ejemplo, un haz laser muy coherente puede enfocarse por debajo de su límite de difracción que, a longitudes de onda visibles, corresponde solamente a unos pocos nanómetros. Cuando se enfoca un haz de laser potente en un punto, éste recibe una enorme densidad de energía.7 Esta propiedad permite al laser grabar gigabytes de información en las microscópicas cavidades de un CD, DVD o Blu-ray. También permite a un laser de media o baja potencia alcanzar intensidades muy altas y usarlo para cortar, quemar o inclusosublimar materiales.
El rayo laser se emplea en el proceso de fabricación de grabar o marcar metales, plasticos y vidrio. Otros usos de este son:
• Diodos laser, usados en punteros laser, impresoras laser, y reproductores de CD, DVD, Blu-Ray, HD-DVD;
• Laser de punto cuantico
• Laser de helio-neón
• Laser de dióxido de carbono - usado en industria para corte y soldado
• Laser excimer, que produce luz ultravioleta y se utiliza en la fabricación de semiconductores y en la cirugía ocular Lasik;
• Laser neodimio-YAG, un laser de alto poder que opera con luz infrarroja; se utiliza para cortar, soldar y marcar metales y otros materiales.
• YAG dopado con erbio, 1645 nm
• YAG dopado con tulio, 2015 nm




• Columnas tubulares abiertas También conocidas como columnas capilares, son más estrechas y largas (10-100 m es una longitud típica) que las columnas empacadas. Se fabrican generalmente de sílice fundida. Tienen mayor resolución y menor tiempo de análisis que las empacadas, pero son más caras y tienen menor capacidad de muestra. La caída de presión también es menor. Las columnas capilares pueden ser de tres tipos: de pared recubierta, de soporte recubierto y de capa porosa (para GSC), tal como se muestra en la figura 24.
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Figura 39. Tipos de columnas empleadas en cromatografía de gases.

El soporte sólido

Debe ser un materialrelativamente inerte, con partículas pequeñas de forma constante y gran área superficial. Se emplean mucho las tierras diatomáceas (diatomita), sílice, alúmina y polímeros como el teflón.

La fase estacionaria

Es el líquido no volátil que recubre al soporte sólido. Existen muchos tipos disponibles en el comercio (hidrocarburos, siliconas, alcoholes de cadena larga, etc.) y deben escogerse adecuadamente dependiendo del tipo de muestra que se desea separar. Se sugiere consultar la bibliografía especializada. Las fases actuales corresponden a dos tipos principales de compuestos: los polisiloxanos y los polientilénglicoles.

El detector

El detector indica la presencia de cada constituyente de la muestra y mide en qué cantidad está presente.
Los tres tipos de detectores más comunes en cromatografía de gases son: el detector de conductividad térmica, el detector de ionización de flama y el detector de captura de electrones.

• El detector de conductividad térmica (TCD) mide la diferencia que existe entre la conductividad térmica del gas que entra a la columna (eluyente) y la de la mezcla gaseosa que sale (eluato). La diferencia de conductividades térmicas hace que la resistencia de un alambre de platino cambie, y esta señal se mide y se grafica. Este detector es útil para compuestos orgánicos e inorgánicos, pero es sensible a cambios de temperatura y flujo del gas.
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Figura 40. Detector de conductividad térmica. A la izquierda el esquema del detector
1) Bloque metálico, 2) Entrada de gas portador 3) Salida de gas portador 4) Filamento
Metálico 5) Alimentación de corriente eléctrica. A la derecha el esquema delcircuito
Medidor puente de Wheatstone.
A1 y A2 son las resistencias de medición.

• El detector de ionización de flama (FID) funciona de un modo distinto. El eluato de la columna se mezcla con hidrógeno y aire, y después se quema en una flama dentro del detector. Los componentes orgánicos producen iones CHO+ al quemarse: [pic] Los iones son recogidos por un electrodo de platino, y esto origina una corriente eléctrica. Este detector es útil para compuestos orgánicos (menos sensible si contienen grupos carbonilo) y no es sensible a gases como CO2, O2, N2, NH3 y agua. Es más sensible y más estable que el detector de conductividad térmica, pero es destructivo con la muestra.

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Figura 41. Esquema del detector de ionización de flama (FID).

TAREA 4. Realice las siguientes actividades.
I. Para cada numeral, escriba a cual detector corresponde la descripción.
NOTA: las respuestas pueden repetirse más de una vez.
1. Detector empleado en cromatografía que se basa en el fenómeno g • YAG dopado con holmio, 2090 nm, un laser de alto poder que opera con luz infrarroja, es absorbido de manera explosiva por tejidos impregnados de humedad en secciones de menos de un milímetro de espesor. Generalmente opera en modo pulsante y pasa a través de dispositivos quirúrgicos de fibra óptica. Se utiliza para quitar manchas de los dientes, vaporizar tumores cancerígenos y deshacer calculos renales y vesiculares.
• Laser de Zafiro dopado con Titanio, es un laser infrarrojo facilmente sintonizable que se utiliza en espectroscopía.
• Laser de fibra dopada con erbio, un tipo de laser formado de una fibra óptica especialmente fabricada, que se utiliza como amplificador para comunicacionesópticas.
• Laser de colorante, formados por un colorante organico operan en el UV-VIS de modo pulsado, usados en espectroscopia por su facil sintonización y su bajo precio.
Algunas aplicaciones del Laser en la vida cotidiana son:
• Medicina: Operaciones sin sangre, tratamientos quirúrgicos, ayudas a la cicatrización de heridas, tratamientos de piedras en el riñón, operaciones de vista, operaciones odontológicas.
• Industria: Cortado, guiado de maquinaria y robots de fabricación, mediciones de distancias precisas mediante laser.
defensa: Guiado misiles balísticos, alternativa al Radar, cegado a las tropas enemigas. En el caso del Tactical High Energy Laser se esta empezando a usar el laser como destructor de blancos.
• Ingenieria Civil: Guiado de maquinas tuneladoras en túneles, diferentes aplicaciones en la topografía como mediciones de distancias a lugares inaccesibles o realización de un modelo digital del terreno (MDT).
• Arquitectura: catalogación de Patrimonio.
• Arqueológico: documentación.
• Investigación: Espectroscopía, Interferometría laser, LIDAR, distanciometría.
• Desarrollos en productos comerciales: Impresoras laser, CD, ratones ópticos, lectores de código de barras, punteros laser, termómetros, hologramas, aplicaciones en iluminación de espectaculos.
• Tratamientos cosméticos y cirugía estética: Tratamientos de Acné, celulitis, tratamiento de las estrías, depilación.





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