Desarrollo de microscopios fototérmicos a medida de las aplicaciones

Grado obtenido: Doctor de la Universidad de Buenos Aires. Área Ingeniería

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Detalles Bibliográficos
Autor principal: Jan, Luis Emiliano
Otros Autores: Mingolo, Nélida
Formato: Tesis doctoral acceptedVersion
Lenguaje:Español
Publicado: Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ingeniería 2024
Materias:
En la siguiente tesis se presentan dos desarrollos de equipos para la medición de difusividad térmica a escala micrométrica sobre superficies complejas. El proceso de medición, procesado y documentación es realizado en forma autónoma, sin requerir la intervención del operador. La técnica de medición de difusividad térmica, denominada “Microscopía Fototérmica Confocal” (MFC) fue desarrollada en el Laboratorio de Haces Dirigidos y permite la medición de la difusividad térmica mediante dos haces de luz de diferente longitud de onda. La técnica presenta alta resolución espacial y es no destructiva. Se presenta el diseño y la fabricación de dos prototipos de microscopios fototérmicos adaptativos, cuyas prestaciones se validan mediante estudios sobre diversas muestras. La originalidad de los desarrollos propuestos reside en la capacidad de adaptarse automáticamente a la topografía de las muestras, logrando mediciones que no requieren alterar la naturaleza de las mismas. Se ha desarrollado un software de control con algoritmos de optimización propios con los cuales se modifican las posiciones de las lentes que componen a los sistemas ópticos de los equipos permitiendo la medición. Se desarrolló un lenguaje de programación diseñado para la confección de protocolos de alineación óptica y medición fototérmica, proporcionando así un enfoque altamente personalizado y adaptable a las necesidades experimentales. A su vez se ha desarrollado un simulador fototérmico que posee la capacidad de recrear los fenómenos térmicos y ópticos inherentes a la técnica de MFC, dando la posibilidad a estudiar el comportamiento de las señales fototérmicas bajo diversas situaciones y condiciones. En conjunto con los prototipos, estos avances permiten incorporar la técnica de MFC al ámbito de la caracterización de materiales, proveyendo una técnica no destructiva, que no requiere una preparación de la muestra a medir.
The following thesis presents two new developments of equipment for the measurement of thermal diffusivity at micrometer scale on complex surfaces. The measurement, processing and documentation process is performed autonomously, without requiring operator intervention. The thermal diffusivity measurement technique, called “Confocal Photothermal Microscopy” (CPM) was developed in the Directed Beams Laboratory (Laboratorio de Haces Dirigidos) and allows the measurement of thermal diffusivity by means of two light beams of different wavelengths. The technique has high spatial resolution and is non-destructive. The design and fabrication of two innovative prototypes of adaptive photothermal microscopes are presented, whose performance is validated through studies on various samples. The originality of the proposed developments relies on the ability to automatically adapt to the topography of the samples, achieving measurements that do not require altering the nature of the samples. A control software has been developed with its own optimization algorithms with which the positions of the lenses that compose the optical systems of the equipment are modified, allowing the measurement. A programming language exclusively designed for the preparation of optical alignment and photothermal measurement protocols has been developed, thus providing a highly customized and adaptable approach to the experimental needs. At the same time, a photothermal simulator has been developed that has the capacity to recreate all the thermal and optical phenomena inherent to the CPM technique, giving the possibility to study the behavior of the photothermal signals under different situations and conditions. Together with the prototypes, these advances allow incorporating the CPM technique to the field of materials characterization, providing a non-destructive technique that does not require preparation of the sample to be measured.
MICROSCOPIA
FOTOMETRIA
MICROMETROS
LENGUAJES DE PROGRAMACION
Acceso en línea:https://bibliotecadigital.fi.uba.ar/items/show/19808
https://bibliotecadigital.fi.uba.ar/files/original/1936e1b7d778e3dd0f247fa72f1ba802.pdf
https://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=aigtesis&d=19808_oai
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The following thesis presents two new developments of equipment for the measurement of thermal diffusivity at micrometer scale on complex surfaces. The measurement, processing and documentation process is performed autonomously, without requiring operator intervention. The thermal diffusivity measurement technique, called “Confocal Photothermal Microscopy” (CPM) was developed in the Directed Beams Laboratory (Laboratorio de Haces Dirigidos) and allows the measurement of thermal diffusivity by means of two light beams of different wavelengths. The technique has high spatial resolution and is non-destructive. The design and fabrication of two innovative prototypes of adaptive photothermal microscopes are presented, whose performance is validated through studies on various samples. The originality of the proposed developments relies on the ability to automatically adapt to the topography of the samples, achieving measurements that do not require altering the nature of the samples. A control software has been developed with its own optimization algorithms with which the positions of the lenses that compose the optical systems of the equipment are modified, allowing the measurement. A programming language exclusively designed for the preparation of optical alignment and photothermal measurement protocols has been developed, thus providing a highly customized and adaptable approach to the experimental needs. At the same time, a photothermal simulator has been developed that has the capacity to recreate all the thermal and optical phenomena inherent to the CPM technique, giving the possibility to study the behavior of the photothermal signals under different situations and conditions. Together with the prototypes, these advances allow incorporating the CPM technique to the field of materials characterization, providing a non-destructive technique that does not require preparation of the sample to be measured.
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The following thesis presents two new developments of equipment for the measurement of thermal diffusivity at micrometer scale on complex surfaces. The measurement, processing and documentation process is performed autonomously, without requiring operator intervention. The thermal diffusivity measurement technique, called “Confocal Photothermal Microscopy” (CPM) was developed in the Directed Beams Laboratory (Laboratorio de Haces Dirigidos) and allows the measurement of thermal diffusivity by means of two light beams of different wavelengths. The technique has high spatial resolution and is non-destructive. The design and fabrication of two innovative prototypes of adaptive photothermal microscopes are presented, whose performance is validated through studies on various samples. The originality of the proposed developments relies on the ability to automatically adapt to the topography of the samples, achieving measurements that do not require altering the nature of the samples. A control software has been developed with its own optimization algorithms with which the positions of the lenses that compose the optical systems of the equipment are modified, allowing the measurement. A programming language exclusively designed for the preparation of optical alignment and photothermal measurement protocols has been developed, thus providing a highly customized and adaptable approach to the experimental needs. At the same time, a photothermal simulator has been developed that has the capacity to recreate all the thermal and optical phenomena inherent to the CPM technique, giving the possibility to study the behavior of the photothermal signals under different situations and conditions. Together with the prototypes, these advances allow incorporating the CPM technique to the field of materials characterization, providing a non-destructive technique that does not require preparation of the sample to be measured.
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The following thesis presents two new developments of equipment for the measurement of thermal diffusivity at micrometer scale on complex surfaces. The measurement, processing and documentation process is performed autonomously, without requiring operator intervention. The thermal diffusivity measurement technique, called “Confocal Photothermal Microscopy” (CPM) was developed in the Directed Beams Laboratory (Laboratorio de Haces Dirigidos) and allows the measurement of thermal diffusivity by means of two light beams of different wavelengths. The technique has high spatial resolution and is non-destructive. The design and fabrication of two innovative prototypes of adaptive photothermal microscopes are presented, whose performance is validated through studies on various samples. The originality of the proposed developments relies on the ability to automatically adapt to the topography of the samples, achieving measurements that do not require altering the nature of the samples. A control software has been developed with its own optimization algorithms with which the positions of the lenses that compose the optical systems of the equipment are modified, allowing the measurement. A programming language exclusively designed for the preparation of optical alignment and photothermal measurement protocols has been developed, thus providing a highly customized and adaptable approach to the experimental needs. At the same time, a photothermal simulator has been developed that has the capacity to recreate all the thermal and optical phenomena inherent to the CPM technique, giving the possibility to study the behavior of the photothermal signals under different situations and conditions. Together with the prototypes, these advances allow incorporating the CPM technique to the field of materials characterization, providing a non-destructive technique that does not require preparation of the sample to be measured.
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