Nuevos detectores de interferometría de baja coherencia para aplicaciones industriales

Abstract

La 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.