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Title: Simulación del efecto Optoacústico para identificar las características físicas de la interacción de un láser pulsado con una estructura morfológica.
Authors: Granizo Román, Evelyn Alejandra
metadata.dc.contributor.advisor: Pachacama, Richard
metadata.dc.contributor.miembrotribunal: Aquino, Miguel
Keywords: OPTOACÚSTICA;LÁSER PULSADO;MÉTODO DE ELEMENTOS FINITOS;INTERACCIÓN DEL LÁSER;LEY DE BEER-LAMBERT.;BIOLOGÍA;BIOFÍSICA;FÍSICA
Issue Date: Dec-2015
Publisher: Escuela Superior Politécnica de Chimborazo.
Citation: Granizo Román, Evelyn Alejandra. (2015). Simulación del efecto Optoacústico para identificar las características físicas de la interacción de un láser pulsado con una estructura morfológica. Escuela Superior Politécnica de Chimborazo. Riobamba.
Series/Report no.: UDCTFC;86T00027
Abstract: The optoacoustic effect occurs as a result of the interaction of a pulsed laser with a structure, where part of the absorbed energy is converted into thermal energy producing a temperature variation in the sample, which varies with the same frequency that makes radiation incident a driving force of change which simultaneously generates acoustic waves that can be detected by an ultrasonic transducer. The ANSYS software used the finite element method to test the optoacoustic effect in silic. The resercher took data from the experiment that allowed them to bring the results to the represented reality by the interaction of a beam with a biological element. Water was used as the aqueous médium in tank of negligible optical properties. A laser light source at 1064 nm wavelength with a pulse time of 10 ns (τ_p), and energy for this analysis by pulse 20 μJ (E0). The radiation area of 1 mm (rspot), this structure is directly related to the water content in the human body. Based on the basic optical principles, the relation of the initial and final conditions of the laser as an initial intensity I_0= 2000 W and a final intensity I=1131.051 W result of the absorbed energy E_abs=8.690 μJ where a part is transformed into thermal energy E_th=2.803 x 〖10〗^(-5) J/〖cm〗^3 were established. From these simulations termal confinement results were achieved in the order of 6.699 x 〖10〗^(-3) °C, which generates a pressure variation in the médium with measurable quantity in the range of 5.606x〖10〗^(-3) Pa. Optoacoustic research consists of an expanding fiel of knowledge where science and technology interact. Understanding the principle of optoacoustic generation turns out to be important to applications such in spectroscopy, analysis of thermoelastic properties of matter, microscopy, images, and the deactivation process study of states, among others.
Description: El efecto optoacústico se produce como consecuencia de la interacción de un láser pulsado con una estructura, donde parte de su energía absorbida se transforma en energía térmica produciendo una variación de temperatura en la muestra, la cual varía con la misma periodicidad que lo hace la radiación incidente conduciendo a cambio de presión y a la vez la generación de ondas acústicas que pueden ser detectadas mediante un transductor ultrasónico. Mediante el software ANSYS haciendo uso del método de elementos finitos se realizaron pruebas in sílico del efecto optoacústico, tomando datos experimentales que nos permitieron aproximar los resultados a la realidad representada por la interacción de un haz laser con un elemento biológico. Para este análisis se utilizó agua como medio acuoso contenido en una cubeta de propiedades ópticas despreciables, una fuente de luz láser a 1064 nm de longitud de onda, con un tiempo de pulso de 10 ns (τ_p), y energía por pulso de 20 μJ (E0). El área de radiación de 1 mm (rspot), esta estructura está relacionada directamente con el contenido de agua en el cuerpo humano. Con base en los principios básicos de óptica se estableció la relación de las condiciones iniciales y finales del láser como una intensidad inicial I_0= 2000 W y una intensidad final I=1131.051 W consecuencia de la energía absorbida E_abs=8.690 μJ donde parte de esta se transformó en energía térmica E_th=2.803 x 〖10〗^(-5) J/〖cm〗^3 . De estas simulaciones se han conseguido resultados de confinamiento térmico en el orden de 6.699 x 〖10〗^(-3) °C que en consecuencia genera una variación de presión en el medio con magnitud medible en el rango de 5.606 x 〖10〗^(-3) Pa. La optoacústica constituye un campo de conocimiento en expansión donde la ciencia y la tecnología interactúan permanentemente por lo que el entendimiento del principio de generación optoacústica resulta ser importante para potencializar sus aplicaciones como en espectroscopía, análisis de propiedades termoelásticas de la materia, microscopía, imágenes, estudio de procesos de desactivación de estados, entre otras.
URI: http://dspace.espoch.edu.ec/handle/123456789/4812
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