Estudio de la amplificación de radiación XUV en nitrógeno atmosférico

Vicéns de Cabo, Sergio (2016). Estudio de la amplificación de radiación XUV en nitrógeno atmosférico. Proyecto Fin de Carrera / Trabajo Fin de Grado, E.T.S.I. Industriales (UPM).

Description

Title: Estudio de la amplificación de radiación XUV en nitrógeno atmosférico
Author/s:
  • Vicéns de Cabo, Sergio
Contributor/s:
  • Oliva Gonzalo, Eduardo
Item Type: Final Project
Date: 2016
Subjects:
Freetext Keywords: Detección a distancia, análisis atmosférico, plasma, amplificación, radiación XUV (ultravioleta extremo), láser, depolarización colisional, aproximación adiabática, nitrógeno.
Faculty: E.T.S.I. Industriales (UPM)
Department: Ingeniería Nuclear [hasta 2014]
Creative Commons Licenses: Recognition - No derivative works - Non commercial

Full text

[img]
Preview
PDF - Requires a PDF viewer, such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
Download (2MB) | Preview

Abstract

La detección de contaminantes y sustancias patógenas en la atmósfera resulta de vital importancia tanto para la ciencia medioambiental como para la seguridad nacional. Las técnicas de análisis de medios gaseosos mediante acción láser proporcionan medidas muy precisas. Este es el motivo por el cual son consideradas como las herramientas principales para lograr tan ambicioso objetivo en la atmósfera. Uno de los mecanismos principales es la detección de la emisión estimulada mediante receptores situados en la superficie terrestre. El funcionamiento es el siguiente, un primer pulso láser se dispara al lugar de la atmósfera que se quiere analizar. Esto originará un medio plasmático débilmente ionizado, capaz de amplificar radiación XUV (ultravioleta extremo). Esta radiación amplficada puede ser detectada en la superficie de la Tierra. Entender pues los procesos físicos que intervienen en el proceso explicado, resulta esencial para poder desarrollar técnicas que permitan una detección con suficiente sensibilidad. Los experimentos de laboratorio, necesarios para la compresión de este tipo de fenómenos, son muy laboriosos y su coste es extremadamente elevado. Esta es la razón por la cual se desarrollan códigos que permitan realizar una gran cantidad de simulaciones a partir de los datos experimentales que se van consiguiendo. Uno de estos códigos es DeepOne, desarrollado en colaboración entre el Instituto de Fusión Nuclear de la Universidad Politécnica de Madrid y el Laboratoire d' Optique Appliquée de París (ENSTA, École Polytechnique, CNRS). Este código funciona con los datos experimentales obtenidos por dicho laboratorio. Uno de los más activos profesionales de esta colaboración es D. Eduardo Oliva Gonzalo, tutor responsable de este trabajo de fin de grado y del de Juan Carlos Escudero. Ambos trabajos tienen como objetivo principal la modelización de láseres de nitrógeno atmosférico y, por tanto, del código DeepOne. De esta forma, ambos proyectos se han desarrollado en paralelo durante la mayoría de sus etapas. El código proporciona buenos resultados en el estudio de la amplificación de la radiación XUV en nitrógeno, componente principal de la atmósfera. No obstante, algunos de sus parámetros y aproximaciones no son los más adecuados, siendo por tanto el objetivo principal de los trabajos corregirlos. Estas correcciones buscan dotar al código de una mayor verdad científica. En concreto, este trabajo busca, a partir de la compresión de la física de los láseres de nitrógeno sin cavidad, la modelización de la depolarización colisional y la demostración de la no validez de la comunmente utilizada aproximación adiabática. Para ello se han realizado numerosas simulaciones comparando los resultados de laboratorio con los obtenidos. No obstante, las observaciones y conclusiones no sólo se han basado en marcar las diferencias entre unos y otros resultados, sino que se ha intentado dar siempre la explicación física adecuada a las desviaciones. Como su nombre indica, el estudio de la depolarización colisional consiste en analizar cómo influyen en el amortiguamiento de la polarización las colisiones entre los entes presentes en el plasma. Dicha polarización es generada precisamente por el campo eléctrico amplificado. Los entes del plasma mencionados son los átomos neutros de nitrógeno, los iones y los electrones. Finalmente, la aproximación adiabática supone que la polarización se prolonga un tiempo mucho menor que el tiempo característico de evolución del plasma. Esto concentra la amplificación de la radiación en un intervalo temporal muy corto. Tal y como se demuestra en este estudio, dicha aproximación no es válida en el contexto físico que encuadra este trabajo.

More information

Item ID: 42862
DC Identifier: http://oa.upm.es/42862/
OAI Identifier: oai:oa.upm.es:42862
Deposited by: Biblioteca ETSI Industriales
Deposited on: 19 Sep 2016 10:38
Last Modified: 19 Sep 2016 10:38
  • Logo InvestigaM (UPM)
  • Logo GEOUP4
  • Logo Open Access
  • Open Access
  • Logo Sherpa/Romeo
    Check whether the anglo-saxon journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo Dulcinea
    Check whether the spanish journal in which you have published an article allows you to also publish it under open access.
  • Logo de Recolecta
  • Logo del Observatorio I+D+i UPM
  • Logo de OpenCourseWare UPM