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Multi-element trace analysis of high-purity substances by mass spectrometric methods (especially glow discharge mass spectrometry) and spatial characterization of materials with layered or microscopic structure

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Técnicas avanzadas de espectroscopia de masas para el análisis de trazas

En el marco de un proyecto financiado con fondos comunitarios, un instituto de investigación belga afinó el conocimiento de los procesos y parámetros que gobiernan la técnica espectroscópica de masas mediante descarga luminiscente. Esto dio lugar al desarrollo de un método analítico muy fiable y exacto para el análisis de trazas de materiales, especialmente microtrazas de sustancias de gran pureza. Estos valiosos métodos analíticos se emplearon experimentalmente en el diseño de estructuras optimizadas para la fabricación de aparatos microelectrónicos con características optoelectrónicas mejoradas.

Tecnologías industriales

La descarga luminiscente es un tipo de plasma constituido por un gas altamente ionizado y eléctricamente neutro que comprende iones, electrones y partículas neutras. Normalmente deriva de la aplicación de una diferencia de potencial entre dos electrodos insertados en celdas rellenas de un gas sometido a una presión específica. De ese modo, se aceleran los electrones emitidos por el cátodo debido a la diferencia de potencial y pueden chocar con átomos y moléculas de gas, proporcionando partículas excitadas. Estas partículas decaen a niveles energéticos más bajos emitiendo luz y éste es el motivo por el que este fenómeno recibe el nombre de descarga luminiscente. Los diferentes procesos de colisión que se producen en el plasma dan lugar a la generación de varios tipos de partículas, incluidos electrones, átomos, moléculas, radicales e iones. Estas partículas están en interacción constante entre sí, constituyendo una mezcla gaseosa de gran complejidad, el plasma de descarga luminiscente. Ante este desafío, un centro de investigación belga estudió detenidamente la teoría del plasma de descarga luminiscente y realizó cálculos numéricos exactos de la temperatura del gas de plasma por radiofrecuencia. Este estudio proporcionó la base necesaria para la exploración de las probabilidades de desarrollar fuentes de iones diferentes para la descarga luminiscente. Enfocando hacia diferentes objetivos, los investigadores desarrollaron diversas variantes de plasmas de descarga luminiscente, incluyéndose una descarga luminiscente de corriente continua para análisis masivos de muestras no conductoras. Además, se usó una fuente complementaria de iones de descarga luminiscente de radiofrecuencia para el análisis espectrométrico de masas con muchas posibilidades de mejorar la señal recibida. Adicionalmente, se utilizó un magnetrón de radiofrecuencia planar mejorado para la optimización de las prestaciones de análisis de trazas de vidrio y cerámicas. Aparte del análisis espectroquímico de trazas de materiales en química analítica, las aplicaciones más importantes de las descargas luminiscentes se ambientan en las ciencias de la microelectrónica y tecnología de materiales. También pueden utilizarse en la industria de la iluminación (anuncios de neón) y en la fabricación de láseres de gas y paneles planos de plasma (pantallas de televisión de gran formato). Y lo que es de mayor importancia, admiten aplicaciones medioambientales, particularmente las relacionadas con zonas remotas, como en la creación de diodos emisores de luz infrarroja muy eficaces. Éstos podrían usarse para el control remoto de las concentraciones autoexplosivas de gases orgánicos volátiles mediante líneas de fibra óptica hasta distancias de 2x1km.

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