Facultad Regional Delta
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Item Nuevos detectores de interferometría de baja coherencia para aplicaciones industriales(2023-10-24) Cerrotta, Santiago; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománLa técnica de interferometría de baja coherencia ha sido extensamente investigada, desarrollada, aplicada y comercializada dentro del área de la medicina durante las últimas décadas gracias a ser una técnica no invasiva. Durante los últimos años, las cualidades de esta técnica también empezaron a despertar interés dentro del ámbito industrial. Dentro de estas cualidades encontramos: el rango de medición de distancias o diferencias de camino óptico (desde micrones hasta varios milímetros), la resolución micrométrica, la capacidad de medir en tiempo real y sin contacto con la muestra accediendo tanto a la información superficial como a la del interior del producto o proceso deseado. Permitiendo mostrar esta información mediante gráficos en 1, 2 o 3 dimensiones. Estas capacidades posicionan a esta técnica con grandes potencialidades para ser utilizada dentro de la línea de Ensayos No Destructivos y caracterización de materiales, áreas muy valoradas dentro de la Industria. Si bien hay mucho trabajo detrás de esta técnica, el foco estuvo puesto, tradicionalmente, en las necesidades requeridas por la Medicina que no son las mismas que las del ámbito industrial. Los requerimientos solicitados por industrias regionales e internacionales de rubros como el plástico, pinturas y recubrimientos, metalmecánica y vidrios (por mencionar algunas) están entorno al rango máximo de medición, los diseños de equipos robustos y a medida, la generación de algoritmos de postprocesado y la capacidad de mostrar los resultados de interés de una manera clara y entendible. Además, uno de los mayores desafíos es lograr estos requerimientos a un costo lo más bajo posible para que la actividad industrial en cuestión sea económicamente redituable. En la tesis, se realiza un estudio de procesos particulares de vinculación con empresas e instituciones para dar ejemplos de estos requerimientos generales detectados. Esta tesis busca desarrollar ciencia para que pueda ser transferida. Traer soluciones científicotecnológicas a problemáticas presentes en la sociedad. Tuvo como objetivo específico diseñar y construir detectores no convencionales de la técnica de interferometría de baja coherencia en el dominio de las frecuencias con características diferentes a las ya conocidas que permitan extender su rango máximo de medición con bajos recursos, programar algoritmos de post procesado y vincularse con instituciones públicas y/o privadas a través de servicios de caracterización de muestras y/o consultorías. Con la aspiración de continuar desarrollando tecnología aplicada y acumulando experiencia para a un mediano plazo lograr transferir un equipo de medición de interferometría de baja coherencia que satisfaga la necesidad deseada de una de estas (u otras) instituciones. Estas nuevas formas de detección están basadas en: a) repensar el diseño del espectrómetro y personalizarlo para la medición requerida optimizando los recursos disponibles, b) agregar un interferómetro antes del espectrómetro que duplica y sintoniza su rango de medición a lo largo de varios centímetros, c) implementar redes neuronales artificiales que procesan señales de topografías reemplazando el uso de la transformada de Fourier, d) diseñar de detectores basados en cavidades Fabry Perot que trabajan en rangos y resoluciones similares a los del espectrómetro sin la necesidad de usar redes de difracción, e) una nueva técnica denominada Interferometría de baja coherencia en el dominio Temporal de Fourier (TFD-LCI) que utiliza la interferencia de la interferencia para detectar la transformada de Fourier de la señal de manera analógica, permitiendo de esta manera extender el rango de medición a varios centímetros.Item Nuevos detectores de interferometría de baja coherencia para aplicaciones industriales(2023-10-24) Cerrota, Santiago; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománLa técnica de interferometría de baja coherencia ha sido extensamente investigada, desarrollada, aplicada y comercializada dentro del área de la medicina durante las últimas décadas gracias a ser una técnica no invasiva. Durante los últimos años, las cualidades de esta técnica también empezaron a despertar interés dentro del ámbito industrial. Dentro de estas cualidades encontramos: el rango de medición de distancias o diferencias de camino óptico (desde micrones hasta varios milímetros), la resolución micrométrica, la capacidad de medir en tiempo real y sin contacto con la muestra accediendo tanto a la información superficial como a la del interior del producto o proceso deseado. Permitiendo mostrar esta información mediante gráficos en 1, 2 o 3 dimensiones. Estas capacidades posicionan a esta técnica con grandes potencialidades para ser utilizada dentro de la línea de Ensayos No Destructivos y caracterización de materiales, áreas muy valoradas dentro de la Industria. Si bien hay mucho trabajo detrás de esta técnica, el foco estuvo puesto, tradicionalmente, en las necesidades requeridas por la Medicina que no son las mismas que las del ámbito industrial. Los requerimientos solicitados por industrias regionales e internacionales de rubros como el plástico, pinturas y recubrimientos, metalmecánica y vidrios (por mencionar algunas) están entorno al rango máximo de medición, los diseños de equipos robustos y a medida, la generación de algoritmos de postprocesado y la capacidad de mostrar los resultados de interés de una manera clara y entendible. Además, uno de los mayores desafíos es lograr estos requerimientos a un costo lo más bajo posible para que la actividad industrial en cuestión sea económicamente redituable. En la tesis, se realiza un estudio de procesos particulares de vinculación con empresas e instituciones para dar ejemplos de estos requerimientos generales detectados. Esta tesis busca desarrollar ciencia para que pueda ser transferida. Traer soluciones científicotecnológicas a problemáticas presentes en la sociedad. Tuvo como objetivo específico diseñar y construir detectores no convencionales de la técnica de interferometría de baja coherencia en el dominio de las frecuencias con características diferentes a las ya conocidas que permitan extender su rango máximo de medición con bajos recursos, programar algoritmos de post procesado y vincularse con instituciones públicas y/o privadas a través de servicios de caracterización de muestras y/o consultorías. Con la aspiración de continuar desarrollando tecnología aplicada y acumulando experiencia para a un mediano plazo lograr transferir un equipo de medición de interferometría de baja coherencia que satisfaga la necesidad deseada de una de estas (u otras) instituciones. Estas nuevas formas de detección están basadas en: a) repensar el diseño del espectrómetro y personalizarlo para la medición requerida optimizando los recursos disponibles, b) agregar un interferómetro antes del espectrómetro que duplica y sintoniza su rango de medición a lo largo de varios centímetros, c) implementar redes neuronales artificiales que procesan señales de topografías reemplazando el uso de la transformada de Fourier, d) diseñar de detectores basados en cavidades Fabry Perot que trabajan en rangos y resoluciones similares a los del espectrómetro sin la necesidad de usar redes de difracción, e) una nueva técnica denominada Interferometría de baja coherencia en el dominio Temporal de Fourier (TFD-LCI) que utiliza la interferencia de la interferencia para detectar la transformada de Fourier de la señal de manera analógica, permitiendo de esta manera extender el rango de medición a varios centímetros.Item Tomografía óptica coherente para la caracterización de materiales y procesos dinámicos.(2021-03-29) Sallese, Marcelo Daniel; Torga, Jorge Román; Morel, Eneas NicolásEn esta tesis se presenta la aplicación de la técnica de tomografía óptica coherente basada en el desarrollo de un interferómetro de camino común como método para caracterizar materiales y procesos dinámicos. Se exhibe la implementación de un portamuestra como parte del interferómetro en un esquema que se denominará ''housing'' a lo largo de este trabajo. Se mostrará como el uso de este nuevo accesorio implica una serie de ventajas constructivas, una disminución de partes móviles del sistema experimental, una reducción del costo del equipo y, la posibilidad de ampliar la aplicabilidad de la técnica a mediciones con alta resolución espacial. En el marco de cuantificar esta serie de mejoras se efectuaron un conjunto de experimentos para establecer las características generales, como su resolución espacial, rango de medición, repetitividad y mediciones comparativas con un equipo comercial basado en una técnica óptica similar en colaboración con otro grupo de investigación. Se establecieron las bases para el desarrollo de un equipo de uso industrial en una configuración experimental capaz de medir diferentes tipos de muestras y que permite obtener tanto la topografía, en el caso de materiales opacos, como la tomografía, en el caso de materiales transparentes y semitransparentes. Se demostró la aplicación del sistema abarcando mediciones de cambios en el índice de refracción de materiales por procesos como el curado en etapas de una resina por irradiación UV y la obtención de tomografías de muestras líquidas en forma de gota. Además, se caracterizaron impresos con tintas conductivas en sustratos flexibles, una muestra tratada por ablación láser y se realizó un estudio dinámico del proceso de imbibición en silicio poroso. Se dedicó un capítulo a cada uno de estos casos con una breve introducción del tema, el área de aplicación y cómo surgió cada demanda en concreto. Finalmente se exponen conclusiones generales del trabajo realizado y, con base en cada aplicación y los resultados obtenidos, se plantean diferentes ideas como preludio de futuras líneas de investigación.Item Resultados numéricos y experimentales para el análisis de vibraciones libres en una placa rectangular delgada(2012-11) Carrizo, Marcos; Raffo, Javier Leandro; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománEl análisis de vibraciones libres en estructuras es una condición fundamental de diseño en ingeniería. Es ampliamente conocido que las frecuencias naturales y sus correspondientes formas modales son los valores a obtener en este tipo de análisis. Es por eso que el presente trabajo se enfoca en la obtención de estas magnitudes desde dos puntos de vista: el análisis numérico y las mediciones experimentales. Específicamente, los resultados de ambas técnicas se muestran para el análisis de las vibraciones libres de una placa rectangular delgada isótropa con restricción en uno de sus bordes manteniendo los otros libres. Para realizar el análisis numérico se utilizaron dos modelos: el primero se desarrolló aplicando el método de Ritz al cálculo de vibraciones libres y el segundo consistió en la modelización numérica en elementos finitos. En ambos casos se obtuvieron las frecuencias naturales y sus correspondientes formas modales. Para las mediciones experimentales también se emplearon dos técnicas: se empleó la técnica de interferometría óptica coherente, utilizando una configuración del tipo Michelson y se midieron las primeras frecuencias naturales mediante el uso de acelerómetros y técnicas de análisis de vibraciones mecánicas. Se discute la concordancia entre los resultados obtenidos por ambos métodos numéricos y ambas técnicas experimentales.Item Limitations due to the detector in the low coherence interferometry(2008-02-15) Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománSe describirá como se generan las señales de interferometria de baja coherencia en el espacio de Fourier, se determinara las características que determinan el rango dinámico del sistema y las señales asociadas al sistema de detección y su influencia en la señal de interferencia.Item Topografía de superficies obtenida por interferometría de baja coherencia de alta resolución espacial(2016) Sallese, Marcelo; Torga, Jorge Román; Tabla, Pablo; Morel, Eneas NicolásLa tomografía óptica coherente (OCT por sus siglas en inglés) es una técnica óptica no destructiva, que utiliza una fuente de luz de gran ancho espectral que se enfoca sobre un punto de la muestra para determinar la distancia (rigurosamente la diferencia de camino óptico)entre este punto y una superficie de referencia. El punto puede ser superficial o en una interfase interior de la muestra (transparente o semitransparente), permitiendo realizar topografías y/o tomografías en distintos materiales. El interferómetro de Michelson es el esquema experimental tradicional para esta técnica, en el cual un haz de luz se divide en dos ramas, una de referencia y la otra de muestra. La superposición de la luz reflejada en la muestra y en la referencia genera una señal de interferencia que nos da información de la diferencia de camino óptico entre ramas. A partir de esta información es posible obtener la distancia mencionada. En este trabajo se presenta una nueva configuración experimental en donde la señal de referencia y la señal reflejada en la muestra viajan por una misma rama, mejorando la calidad de la señal de interferencia. Entre los aspectos más importante de esta mejora podemos mencionar que se reduce considerablemente el ruido y los errores producidos por el movimiento relativo referencia-muestra y por la dispersión del índice de refracción. De esta manera es posible obtener imágenes 3D de superficies con una resolución espacial en el orden del micrón. Se presentan resultados obtenidos en topografía de superficies metálicas, vidrios y tintas impresas sobre papel.Item Desarrollo de un equipo basado en un interferómetro de baja coherencia para medición de topografía y tomografía de materiales(2017) Sallese, Marcelo; Tabla, Pablo; Cerrotta, Santiago; Morel, Eneas Nicolás; Torga, Jorge RománEste trabajo presenta los resultados de un proyecto del desarrollo de un equipo para realizar topografías y tomografías de materiales basado en una técnica óptica aplicado como ensayo no destructivo para la caracterización de superficies y determinación de volúmenes en el interior de materiales transparentes o semitransparentes. La técnica permite obtener imágenes 3D de alta resolución espacial, es apta para mediciones “in situ” y monitoreo en línea. Se muestran los avances en el diseño y construcción de un equipo a escala piloto basado en la técnica denominada tomografía óptica coherente en el dominio de la frecuencia. El equipo está constituido por un interferómetro en fibra óptica, un cabezal óptico, un sistema porta-muestra y un sistema de detección basado en un espectrómetro. El desarrollo de este equipo es un proyecto multidisciplinario y ha sido encarado tomando como prioridad el hecho de que varios de los elementos del sistema sean diseñados y construidos por investigadores de los laboratorios participantes. Se busca como objetivo principal que la tarea inicial de investigación se complemente con el posterior desarrollo tecnológico para obtener como resultado final un equipo que pueda ser utilizado por otros usuarios. Se describe la configuración desarrollada que incluye un novedoso dispositivo para alojar la muestra y realizar barridos controlados, el sistema de detección que utiliza sensores comerciales y también de diseño propio. Se muestran resultados obtenidos en la obtención de imágenes en distintos materiales.Item Caracterización de recubrimientos obtenidos a partir de film líquidos por interferometría de baja coherencia.(2015) Sallese, Marcelo; Morel, Eneas Nicolás; Lunaa, Georgina; Tabla, Pablo; Torga, Jorge RománEn este trabajo se presenta la interferometría de baja coherencia como una técnica sin contacto para caracterizar recubrimientos obtenidos a partir de un film líquido depositado sobre distintos materiales. Nos referimos específicamente a recubrimientos poliméricos, barnices, pinturas y lacas entre otros, con la única condición de que sean transparentes o semitransparentes en la región del espectro electromagnético en el rango entre el visible y el infrarrojo lejano (400nm a 2000nm). La técnica permite la medición de espesor y homogeneidad del recubrimiento, o sea que puede ser utilizado como técnica de monitoreo del producto final o para estudio de su evolución temporal en el proceso de formación del film, por ejemplo en procesos de secado, polimerización o cambios estructurales. Se presenta una configuración experimental modular que puede ser adaptado a aplicaciones industriales, monitoreo en línea o sistemas de control de calidad. Se presentan mediciones en una muestra en base acuosa depositada sobre metal. Se muestran resultados en la medición de espesores, topografía de superficie y tomografía del materialItem Determinación del llenado capilar en silicio poroso mediante interferometría de baja coherencia(2017) Sallese, Marcelo; Morel, Eneas Nicolás; Cencha, Luisa; Budini, Nicolás; Urteaga, Raúl; Torga, Jorge RománLa determinación de la dinámica de llenado capilar en estructuras nanoporosas y, en particular, del perfil de la fracción de llenado en el frente de mojado se ha propuesto como un posible método de caracterización de la distribución de poros de la estructura [1]. Así mismo, la dinámica de llenado en estructuras nanoporosas de morfología conocida permite realizar el estudio de propiedades de fluidos en condiciones de gran confinamiento espacial [2]. En este trabajo se propone determinar la dinámica de llenado capilar en estructuras de silicio poroso nanoestructurado mediante la técnica de interferometría de baja coherencia. El ingreso de un líquido dentro de la estructura porosa produce un incremento en el espesor óptico de la capa. La determinación del espesor óptico en función de la posición y del tiempo permite monitorear la dinámica de llenado capilar. El sistema empleado es un interferómetro de una sola rama que utiliza como fuente de luz un láser de gran ancho espectral (~100 nm, centrado en 800 nm), un sistema de fibra óptica y un espectrómetro como sistema de detección. La señal de interferencia se genera por la superposición de las reflexiones en las distintas interfaces de la muestra con una reflexión de referencia (Fig. 1a). A partir del análisis de esta señal es posible medir camino óptico recorrido por el haz al atravesar la muestra. Se determinó el llenado capilar de una muestra de silicio poroso de 30 micrones de espesor y 80% de porosidad utilizando alcohol etílico. La muestra fue sellada en su parte superior con un film de etil-vinil-acetato (EVA) mediante calentamiento controlado del termoplástico (Fig. 1b). Los resultados indican que la dinámica de llenado sigue un comportamiento tipo Washburn (����� ∝ ��������������� ) y se evidencia un ensanchamiento pronunciado del frente de avance (Fig. 1c) que se corresponde con la morfología de la estructura porosa.