Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » Fibra de cristal fotónico: un sensor multiusos

"Photonic crystal fibre: a multi-purpose sensor"
por el Dr. Tijmen Euser, 30 de junio 2015
* * * * * *
Una microperla vuela por dentro de una fibra de vidrio midiendo la temperatura, las vibraciones y los campos eléctricos con alta resolución espacial.

Las fibras de vidrio pueden hacer más que transportar datos. Un tipo especial de fibra de vidrio también se puede utilizar como un sensor de usos múltiples de alta precisión, tal como han demostrado los investigadores del Instituto Max Planck (MPL) en Erlangen. Los investigadores envían una pequeña perla de vidrio que puede detectar diferentes cantidades físicas, como el campo eléctrico, la temperatura o las vibraciones, a lo largo del interior hueco de la fibra de cristal fotónico. La partícula vuela a través de largas distancias detectando estas propiedades con una alta resolución espacial, incluso en condiciones muy duras, como las de una sustancia química agresiva o dentro de un oleoducto.

Medición al vuelo: Los investigadores en el Instituto
Max Planck utilizan una microperla que vuela
a través del interior de una fibra de cristal fotónico
para medir diferentes magnitudes físicas, por ejemplo,
el campo eléctrico a lo largo del fibra óptica.
La resolución espacial es tan alta que los investigadores
pueden reproducir con precisión la configuración
y el tamaño de los electrodos, representados por
placas de color cobre por encima y por debajo
de la fibra, teniendo tan sólo 200 micrómetros
de ancho. © Luca Fiorentini
"Al principio, la idea era desarrollar un sensor de radiactividad por el interior de una estación de energía nuclear", comentaba Tijmen Euser del Instituto Max Planck en Erlangen. Una serie de tareas similares se han llevado a cabo a menudo utilizando fibras de vidrio con sensores embebidos de fibra óptica. Lo que se mide es cómo la luz enviada a través de la fibra se ve afectada por algún factor externo. Este sensor de fibra óptica también se puede utilizar para medir una magnitud física remota. Al envolver la fibra alrededor del reactor, los sensores de fibra óptica podrían sondear toda la superficie de un reactor. Resulta, sin embargo, la radiación radiactiva oscurece el interior de fibras de vidrio convencionales de manera que la luz ya no puede propagarse dentro, lo que los hace inadecuados para medir la radiactividad.

Estas fibras de vidrio a las que le debemos un agradecimiento especial por las altas tasas de transmisión de datos, haciendo una Internet más rápida, tienen un canal interior hecho de vidrio con un alto índice de refracción, circundado por un revestimiento de vidrio con un bajo índice de refracción. La diferencia en el índice de refracción se asegura de que el haz de luz esté reflejado en la interfaz con el revestimiento. Por lo tanto, permanece atrapado en el centro como el agua en un tubo y sigue a lo largo de la fibra de vidrio, incluso si es curvada.

Perlas fluorescentes con sensor de radiactividad

En su experimento, los investigadores utilizaron un horno para calentar parte de la fibra a temperaturas de varios cientos de grados Celsius. Pudieron así medir esta temperatura con una precisión de unos cinco grados. Las fluctuaciones en la velocidad significaban que la precisión espacial de este método era de sólo unos pocos centímetros. "Con la ayuda de una partícula de rotación, cuya frecuencia rotacional depende de la viscosidad del aire, haría posible medir con precisión micrométrica", explica Euser.

"A continuación, pudimos realizar el sensor de radiactividad", apunta Bykov. Para ello, usaron perlas fluorescentes, que reemiten la radiación radioactiva absorbida en forma de luz visible. La información sobre la fuerza de la radiactividad en la ubicación concreta sería proporcionada entonces, por los cambios en la intensidad de fluorescencia.

Bykov ve un gran potencial en esta nueva tecnología. La resolución espacial estaría teóricamente limitada sólo por el tamaño de la partícula. Las nanopartículas se podrían medir con una precisión nanométrica, es decir, en la escala de los virus. La longitud máxima de la fibra sensor es actualmente alrededor de unos 400 metros, como las pérdidas de experiencias de luz láser son transmitidas en la PCF, por tanto la perla de vidrio ya no puede ser atrapada por encima de una cierta longitud. Sin embargo, también existen PCF con pérdidas significativamente menores. Estos podrían ser usados ​​para aumentar la gama de sensores de fibra a varias decenas de kilómetros.

Por lo tanto, Tijmen Euser prevé muchos otros campos de aplicación, en particular cuando las mediciones tienen que llevarse a cabo en condiciones muy duras y a grandes distancias. "Un ejemplo de las posibles aplicaciones son los oleoductos", señala el físico. Las mediciones de vibraciones podrían descubrir los daños causados ​​por sabotaje, por ejemplo, en una etapa temprana. Los sensores también podrían ser útiles a lo largo de líneas de alta tensión o en centros de transformación. Los campos eléctricos, vibraciones y temperaturas, son tres cantidades que son relevantes en estas instalaciones, podrían ser registrados con un único instrumento de medición.

#####
Más información en Max-Planck-Gesellschaft.de.
- Imagen: © Luca Fiorentini
- Publicación. Dmitry S. Bykov, Oliver A. Schmidt, Tijmen G. Euser und St. Philip J. Russell. Volar sensores de partículas en el núcleo hueco de fibra de cristal fotónico. Nature Photonics, publicado en línea: 8 de junio de 2015.

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales