AMPLITUD FOTOACÚSTICA DE UN PZT IRRADIADO CON PULSOS LÁSER UV-VIS DE DIFERENTE ENERGÍA

Resumen

La presente investigación tuvo como objetivo general determinar experimentalmente la dependencia entre la amplitud de la señal fotoacústica (voltaje pico) producida por un sensor piezoeléctrico tipo PZT y la energía de los pulsos láser ultravioleta y visible incidentes sobre el sensor. El arreglo experimental incluye un PZT de forma cilíndrica de 8 mm de diámetro, 3 mm de espesor y frecuencia de resonancia de 220 kHz. Le fue adherida una placa de aluminio ennegrecida, conectado directamente a un osciloscopio y con una interfase a una computadora portátil. Como fuente de radiación láser se usó un láser Nd: YAG con dos armónicos (355 nm y 532 nm). Para la medida de la energía de los pulsos láser se usó un medidor con sensor piroeléctrico. El rango de valores de energía por pulso estuvo comprendido desde cero hasta aproximadamente 5 mJ. Los resultados muestran una dependencia lineal entre el voltaje pico de la señal fotoacústica y la energía del pulso láser. La sensibilidades obtenidas fueron (125.2±0.3)mV/mJ para 532 nm y (167±4)mV/mJ para 355 nm. Se concluyó que el PZT es muy sensible a los cambios de energía de láseres pulsados, su respuesta es directamente proporcional a la energía incidente y representa una alternativa viable para ser usado como detector de energía de pulsos láser.
Palabras clave: Amplitud fotoacústica, PZT, pulso láser.
ABSTRACT
The main objective of this research is to experimentally determine the dependence between photoacoustic signal amplitude (peak voltage) produced by a piezoelectric sensor type PZT and the energy of ultraviolet and visible laser pulses over the sensor. The experimental setup includes a cylindrical PZT of 8 mm diameter, 3 mm thickness and 220 kHz resonance frequency. A black aluminum plate was adhered to the PZT and PZT was connected to an oscilloscope which was connected to a laptop throughout an interface. The radiation source was a Nd:YAG laser with two harmonics (355 nm and 532 nm). The energy of laser pulse was measured by an energy meter with a pyroelectric sensor. Energy values were approximately in the range 0-5 mJ. Results show linear relation between pick voltage of photoacoustic signal and energy of laser pulse. The obtained sensibilities were (125.2±0.3) mV/mJ for 532 nm and (167±4) mV/mJ for 355 nm. In conclusion, PZT is very sensitive to energy changes of pulsed lasers. It has a proportional response to incident energy, and it represents a viable alternative to be used as an energy detector for laser pulses.
Key words: Photoacoustic amplitude, PZT, laser pulse.
Recibido: 27 mayo de 2015
Aceptado: 19 de octubre de 2015