Investigación del uso de sensores piezoeléctricos como detectores de energía de radiación láser pulsada

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dc.contributor.advisorAldama Reyna, Claver Wilder
dc.contributor.authorAldama Guardia, Jennifer Diana
dc.date.accessioned8/2/2017 10:07
dc.date.available8/2/2017 10:07
dc.date.issued2014-07
dc.descriptionAn important parameter of pulsed lasers is the energy of pulse laser. Thermal sensor, photodiode sensor, and pyroelectric sensor are the three kinds of widely used energy meter and obviously with some advantages and disadvantages, too. One cheap, and with only some studies like energy meter is the piezoelectric ceramic PZT (lead zirconate titanate). Investigate the photoacoustic answer of a PZT sensor irradiated with different pulsed energy and wavelengths to evaluate its possible used like energy sensor of pulsed laser radiation, was the objective of this project. In this case, the theory of Tam (1986) predicts a linear answer between the amplitude of the photoacoustic signal generated and the energy of the pulse laser incident on the sensor, in the thermoelastic regime. The sensor that was chosen was a cylindrical PZT with 8mm diameter, 3mm thickness, and 220 kHz resonance frequency. It was assembled as Patel and Tam (1981) design. It was connected to an oscilloscope Tektronix DPO3054, 500 MHz, and through an interface the oscilloscope was connected to a laptop. The radiation source was a Nd:YAG Brilliant (Quantel) laser with its first three harmonics (1064 nm, 532 nm, and 355 nm) and its energy was controlled by the laser delay. Additionally, the energy of pulsed laser was measured by an energy meter Newport model 1936-R with pyroelectric sensor. Experimentally was demonstrated the photoacoustic theory of Tam (1986), it means a linear relation between the photoacoustic amplitude of the signal of the piezoelectric sensor and the energy of the pulsed laser. The energies values were in the range of 0.03 mJ (for 532 nm) and 29 mJ (for 1064 nm-IR). The photoacoustic answer sensibility for the PZT sensor for pulsed laser radiation was in the range of (6.52±0.06) mV/mJ for rms voltage generated by the sensor with aluminum plate, and (426.7±11.2) mV/mJ for pick pick voltage generated by the sensor with black aluminum plate. In addition, the calibration factors were obtained for each wavelength: (0.0033±0.0001) mJ/mV for 1064nm, (0.0076±0.0001) mJ/mV for 532nm, and (0.006±0.001) mJ/mV for 355nm. In conclusion, the PZT sensor is very sensibly to pulse energy fluctuation, and its photoacoustic answer is directly proportional to the incident pulse energy. Consequently, the sensor PZT is a good option and it can be used as energy detector of pulse laseres_PE
dc.description.abstractUno de los parámetros relevantes de los láseres pulsados es la energía del pulso láser. Para su medida generalmente se usan sensores térmicos, de fotodiodo y piroeléctricos, cada uno de ellos con sus correspondientes ventajas y desventajas. Un tipo de sensor de bajo costo y poco estudiado como detector de energía es el cerámico piezoeléctrico PZT (zirconato titanato de plomo). El objetivo del presente trabajo fue investigar la respuesta fotoacústica de un sensor PZT irradiado con disparos láser de distinta energía y longitud de onda para evaluar su posible uso como sensor de energía de radiación láser pulsada, la cual según la teoría de Tam (1986) era de esperarse una respuesta lineal entre la amplitud de la señal fotoacustica generada y la energía del pulso láser incidente sobre el sensor en el régimen termoelástico. Para este fin, se seleccionó un sensor PZT de forma cilíndrica de 8 mm de diámetro, 3mm de espesor y una frecuencia de resonancia de 220 kHz, el cual fue ensamblado según el diseño de Patel y Tam (1981), conectado directamente a un osciloscopio Tektronix DPO 3054 de 500 MHz y con una interfase a una computadora portátil. Como fuente de radiación láser se usó un láser Nd: YAG Brilliant de la firma Quantel con tres armónicos (1064 nm, 532 nm y 355 nm) cuya energía fue controlada mediante el delay del láser; así mismo para la medida de la energía de los pulsos láser se usó un medidor marca Newport modelo 1936-R con sensor piroeléctrico. Experimentalmente se comprobó las predicciones dadas por la teoría fotoacústica de Tam (1986) hallándose una dependencia lineal entre la amplitud fotoacústica de la señal del sensor piezoeléctrico y la energía de los pulsos láser. El rango de valores de energías estuvo comprendido entre 0.03 mJ para pulsos de 532 nm y 29 mJ para pulsos de 1064 nm (rango IR). La sensibilidad de las respuestas fotoacústicas del sensor PZT para el caso de radiación láser pulsada de 1064 nm estuvo comprendida entre (6.52±0.06) mV/mJ para el voltaje rms en el sensor con placa de aluminio y (426.7±11.2) mV/mJ para el voltaje pico pico generado por el sensor con la placa de aluminio pintada de negro. También se encontraron los factores de calibración del sensor para cada longitud de onda siendo las siguientes: (0.0033±0.0001) mJ/mV para 1064 nm, (0.0076±0.0001) mJ/mV para 532 nm y (0.006±0.001) mJ/mV para 355 nm. En conclusión queda demostrado que el tipo de sensor PZT es muy sensible a los cambios de energía de láseres pulsados y su respuesta es directamente proporcional a la energía incidente y representa una alternativa viable para ser usado como detector de energía de pulsos láseres_PE
dc.description.uriTesises_PE
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.14414/8290
dc.language.isospaes_PE
dc.publisherUniversidad Nacional de Trujilloes_PE
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccesses_PE
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/pe/es_PE
dc.sourceUniversidad Nacional de Trujilloes_PE
dc.sourceRepositorio institucional - UNITRUes_PE
dc.subjectRadiación Láser, Sensores, Piezoeléctricoes_PE
dc.titleInvestigación del uso de sensores piezoeléctricos como detectores de energía de radiación láser pulsadaes_PE
dc.typeinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesises_PE
thesis.degree.disciplineFísicaes_PE
thesis.degree.grantorUniversidad Nacional de Trujillo.Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticases_PE
thesis.degree.levelTítulo Profesionales_PE
thesis.degree.nameLicenciado en Físicaes_PE
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