Laboratorio de ESPECTROSCOPIA: FTIR y de Masas / De Emisión Óptica / Raman y Plasmas Atmosféricos

Laboratorio de ESPECTROSCOPIA: FTIR y de Masas / De Emisión Óptica / Raman y Plasmas Atmosféricos

MISIÓN: Realizar investigación en plasmas de baja temperatura, procesos de interacción de plasma con láser. Interacción de diversas fuentes de plasmas con superficies y estudio del efecto de los substratos. Estudio y caracterización de la modificación superficial producida por los plasmas.


Laboratorio de espectroscopia de emisión óptica:



El Laboratorio de Espectroscopia ha adquirido experiencia en caracterización óptica y eléctrica en investigaciones en plasmas de baja temperatura. El principal desafío en el diagnóstico de plasma es detectar, identificar y cuantificar la clase de especies en el procesamiento de plasma, la obtención de datos tales como su contenido de energía, las concentraciones. Coeficientes de velocidad de las reacciones implicadas, tiempos de vida, distribuciones geométricas, etc. Todo un diagnóstico permite una comprensión de los principales procesos responsables para el comportamiento de plasma, frecuentemente con la ayuda de modelos cinéticos. El número de especies del plasma puede ser muy grande, sus concentraciones abarcan varios órdenes de magnitud, así como sus energías. Por otra parte, las especies inestables desaparecen rápidamente, una vez que la descarga está apagada, y debe ser estudiado "in situ". Los métodos más comúnmente empleados confían en espectrometría de masas, espectroscopia en diferentes regiones electromagnéticas y sondas eléctricas. 

Algunas técnicas son adecuadas para estudiar muchas especies diferentes, pero carecen de sensibilidad para detectar las menos intensas; mientras que los procedimientos más específicos y potentes están restringidos a determinadas especies. Por lo tanto, varias técnicas complementarias deben utilizarse para un diagnóstico de plasma bastante completo. Por otro lado, los reactores de plasma experimentales están diseñados comúnmente para facilitar su caracterización con los más adecuados montajes, sin embargo, en los reactores industriales, el acceso al plasma a menudo es muy restringido.

Al ser intrínsecamente fuentes emisoras de luz, los plasmas pueden ser caracterizados primero que todo por espectroscopia de emisión. Esta técnica no intrusiva se ha utilizado tradicionalmente para identificar especies excitadas con alta selectividad y sensibilidad, y para determinar sus temperaturas; aunque las concentraciones absolutas, basarse en datos complejos, tales como secciones transversales excitación y las probabilidades de transición, son bastante difíciles de estimar. La actinometría permite la determinación de las concentraciones relativas de diversas especies, cuando se compara con una referencia (más comúnmente, un gas noble) introducido a muy baja concentración, mediante la comparación de las intensidades de las líneas específicas que tienen similares comportamientos de sus sección transversal de excitación por impacto electrónico.

  

Otro interés el estudio de la interacción de las diversas fuentes de plasmas con materiales (metales, polímeros, polvos, semiconductores, etc.); así como el estudio del efecto de los substratos en los procesos con plasma, la caracterización de la modificación superficial producida por los plasmas de películas delgadas con aplicaciones en celdas solares, como recubrimientos con mejores propiedades mecánicas-tribologías y químicas (resistencia al desgaste, fatiga y a la corrosión) y estudio de degradación de materiales poliméricos, biopoliméros y nanocompuestos.

       


Laboratorio de espectroscopia FTIR y espectrometría de masas:


Instrumentos dispersivos se emplean para emisiones visibles y ultravioletas (UV), y espectrómetros de transformada son más ventajosas para la región infrarroja, donde la radiación de fondo es mucho mayor que en los intervalos visible y UV, y los detectores menos sensibles. Las fuentes emisoras de luz como cuerpos negros en el IR y visible, o ciclotrones y lámparas deuterio en el UV, permiten el uso de los primeros instrumentos de espectroscopia de absorción de banda ancha. Concentraciones absolutas de las especies pueden ser casi directamente inferir a partir de mediciones de absorbancia, así como las temperaturas del gas. Fuentes de laser sintonizables de alta resolución disponible en la actualidad, combinada con configuraciones ópticas múltiples, son muy ventajosos para los estudios de absorción de las especies a muy bajas densidades, o cuando las transiciones de diferentes especies son muy cerca uno del otro. Láseres pulsados de alta potencia han permitido el desarrollo de técnicas muy sensibles y selectivas, tales como fluorescencia inducida por láser e ionización multi-fotónica.

La espectrometría de masas, más frecuentemente espectrómetro de masas con cuádruplo está basado en la ionización por impacto de electrones y la detección de iones en función de su relación masa/carga, es una técnica versátil y bien establecida para detectar principalmente neutros. Estas especies son extraídas sin perturbar el plasma a través de un pequeño diafragma o una válvula fina orientada hacia el espectrómetro, situado en una cámara de vacío con bombeo diferencial. Sin embargo, la ionización disociativa de moléculas da lugar a patrones de fragmentación característicos que puedan causar un traslape de los picos de masa de diferentes moléculas de diferente origen y hacer la identificación de especies difícil, a pesar de los métodos numéricos actualmente disponibles para extraer esta información o el uso de precursores con diferente composición isotópica. Distinguiendo entre especies estables por sus temperaturas de condensación en programada espectrometría de masas de desorción ha mejorado recientemente la técnica en casos particulares.

La detección de radicales es especialmente estorbosa por la superposición de picos de masa procedentes de las señales mucho más grandes de las especies estables. Espectrometría de masas de enlace de iones con iones ligeros. Como le Li+, y el uso de energías de electrones por debajo del umbral de la ionización disociativa son alternativas útiles para evitar fragmentaciones.

  

Ellos actualmente han hecho la detección de los radicales en concentraciones muy bajas posibles, con un muestreo directo, o incluso que utilizan haces moleculares. Iones del plasma se pueden extraer directamente de la descarga y enfocados en el filtro de masas del espectrómetro, sin producir ionización por impacto electrónico, mediante el uso de lentes electrostáticas disponibles en espectrómetros de masas actuales de monitoreo de plasma. Estos espectrómetros también tienen analizadores de energía que últimamente han permitido la identificación de los iones por su distribución de energía.

   


Laboratorio de espectroscopia Raman y plasmas atmosféricos:


La esencia de toda espectroscopia óptica consiste en hacer interactuar un haz de radiación electromagnética con un sistema cuyas características se quieren determinar. En términos generales, el haz saliente difiere del entrante por efecto de esta interacción. A partir de las modificaciones sufridas por el haz entrante se puede, en principio, obtener información sobre la estructura del sistema bajo estudio. En algunos casos, la interpretación de tales cambios puede generar un modelo del sistema, como ocurrió en el experimento de Rutherford (aunque, en ese caso, el haz entrante era de partículas). Por otra parte, si ya se cuenta con un modelo general del sistema, el estudio de las modificaciones en el haz entrante permite obtener información cuantitativa asociada con los procesos internos del sistema, así como detalles no contemplados en el modelo general.

Consecuentemente, primero se describirá el mecanismo de interacción de la radiación con la materia. La espectroscopia Raman es una técnica fotonica de alta resolución que proporciona en pocos segundos información química y estructural de casi cualquier material o compuesto orgánico y/o inorgánico permitiendo así su identificación. El análisis mediante espectroscopia Raman se basa en el examen de la luz dispersada por un material al incidir sobre él, un haz de luz monocromático. Una pequeña porción de la luz es dispersada inelásticamente experimentando ligeros cambios de frecuencia de la luz incidente. Se trata de una técnica de análisis que se realiza directamente sobre el material analizar sin necesitar este ningún tipo de preparación especial y que no conlleva ninguna alteración de la superficie sobre la que se realiza el análisis, es decir, es no-destructiva.


    



Calendario 2019




Eventos Sociales




  • Diagnostico de plasmas luminiscentes.
    • Electrical and optical characterization of pulsed plasma of N2-H2. Martínez H. and Yousif F. B. European Physics D46, 493 (2008).
    • Diagnostics of parameters by optical emission spectroscopy and Langmuir probe in a discharge of Ar/N2/CH4 ternary mixture. Guerrero A., Salazar-Flores L., Torres-Segundo C., Martínez H., Reyes P. G. and Castillo F., Journal of Physics: Conference Series 370, 012047-4, (2012).
  • Estudio de plasmas luminiscentes de interés atmosférico y astrofísico.
  • 1. DC discharge experiment in a Ar/N2/CO2 ternary mixture: a laboratory simulation of the Martian ionosphere`s plasma environment, García-Cosió G., Martínez H., Calixto-Rodríguez M., Gomez A., Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 112 (2011) 2787-2793.

    2. Langmuir probe and optical emission spectroscopy studies of low-pressure gas mixture of CO2 and N2, Méndez-Martínez E. F., Reyes P.G., Osorio-González D., Castillo F. and Martínez H., Plasma Science and Technology 12(3), 314-319 (2010).

  • Estudio de plasmas luminiscentes de líquidos.
  • 1. CH2Cl2 thin film formation on low-pressure DC plasma discharge, H. Martinez, O. Flores, B. Campillo, A. Gomez, L. Salazar-Flores and J.C. Poveda, Radiation Effects and Defects in Solids, en prensa (2012).

  • Estudio de la interacción de plasmas con superficies y degradación de hidrocarburos por plasmas.
  • 1. Asphaltene erosion process in air plasma: emission spectroscopy and surface analysis for air-plasma Reactions, Martínez H., Flores O., Poveda J.C. and Campillo B., Plasma Science and Technology 14, 303-311 (2012).

    2. Asphaltene surface erosion in air plasma, Villa M., Calixto-Rodríguez M., Martínez H., Poveda J.C., Reyes P.G., and Altuzar P., Plasma Science and Technology 12(1), 81-86 (2010).

  • Modificación superficial producida por los plasmas de películas delgadas con aplicaciones en celdas solares.
  • 1. Modifications in SnS thin films by plasma treatments, Martínez H., Avellaneda D., Nuclear Instruments and Methods B B272, 351-356 (2012).

    2. Optical and electrical characterization of AglnS2 thin films deposited by spray pyrolysis, Calixto-Rodríguez M., Martinez H., Calixto M.E., Peña Y., Martínez-Escobar D., Tiburcio-Silver A., Sánchez- Juárez A., Materials Science and Engineering B174, 253-256 (2010).

  • Estudio de la interacción de plasmas con monómeros y polímeros.
  • 1. M. E. Romero-Guzman, O. Flores, A. Flores, A. Romo-Uribe, B., Alvarado- Tenorio and B. Campillo. Cold-draw induced microstructure in PVC-bentonite nanocomposites. Polymer Advanced Technologies. 2009, 20 1-11.

    2. Romo-Uribe A., Flores O., Campillo B. and Flores A. Role of Microfillers on Molecular Orientation and Mechanical Properties of ThermotropicCopolyester. PolymericMaterials: Science&Engineering 2011, 105, 1033.

    3. Emission Spectroscopic Analysis of Poly(3-octyl thiophene) Exposed to Plasmas, Rodríguez-Lazcano Y. and Martínez H., Journal of Applied Polymer Science 105(5), 2947-2954 (2007).

    4. Comparative study on decomposition process of N-Isopropylacrylamide in He, N2 and air plasmas, Martínez H., Rodríguez-Lazcano Y. and Castillo F., Plasma Sources Science and Technology 16(3), 427-433 (2007).

  • Estudios de oxidación con plasmas.
  • 1. Oxidation Performance of Mo3Si with Al Additions, Rosales I., Martínez H., Bahena D., Ruiz J.A., Guardian R., Colin J., Corrosion Science 51, 534538 (2009).

  • Estudio teórico-experimental de interacciones ión-átomo.
  • 1. Absolute differential and total cross sections for neutral fragments from dissociative collisions of triatomic hydrogen like ions in He, Yousif F.B., Fuentes B.E., Martínez H., Journal of Physics B: Atomic, Molecular & Optical Physics. 43 (2010) 235206.

  • UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DEL ESTADO DE MÉXICO
  • UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLAS DE HIDALGO
  • UNIVERSIDAD AUTONOMA DEL ESTADO DE MORELOS
  • CINVESTAV, UNIDAD QUERETARO
  • UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON
  • UNIVERSIDAD CENTRAL DE VENEZUELA
  • INTEVEV-VENEZUELA

Colaboración con otras dependencias de la UNAM:

  • INSTITUTO DE CIENCIAS NUCLEARES
  • FACULTAD DE CIENCIAS
  • FACULTAD DE QUIMICA.
  • INSTITUTO DE INVESTIGACIONES EN MATERIALES

Artículos en revistas con refereo indizadas en el ISI

1.-  Maritza Martinez-Gomez, Nestor S. Flores García, Maraolina Dominguez-Diaz, Horacio Martinez, J. Porcayo-Calderon, J.G. González-Rodríguez, L. Martinez-Gomez, Jan Mayén and A. Quinto-Hernández, Electrophoretic deposition of chitosan films doped with Nd2Ti2O7 nanoparticles as protective coatings against corrosion in saline solutions, International Journal of Polymer Science 2019, 3864835 (2019) ISSN: 16879422, 16879430        I.F. 1.718;   Q3 Liga a la publicación

2.-  J. Rodríguez, J. López-Patiño, F. Vázquez, B.E. Fuentes, H. Martínez, E. Ramírez-Álvarez and F.B. Yousif, Electronegativity Measurements and Analysis for CO and CO in DC Plasma Discharge, IEEE Transactions on Plasma Science 47(1), 466-472  (2019). Print ISSN: 0093-3813    Online ISSN: 1939-9375. F.I.=1.253;        Q2 Liga a la publicación

3.-  A. del Pozo, A. Torres, J.C. Villalobos, A. Sedano, H. Martínez, B. Campillo, S. A. Serna, “Stress corrosion cracking of microalloyed pipeline steel in biofuels E-10 and E-85 “, Corrosion Engineering Science and Technology  54(19), 37-45 (2019).           Print ISSN: 1478-422X; Online:1743-2782. F.I.=1.071;     Q2 Liga a la publicación

4.-  Alfredo Garcia, Maraolina Dominguez-Diaz, Ricardo Paniagua, Jose Alfredo Hernandez-Perez, Horacio Martinez, Microhardness modification of ultrahigh-molecular-weight polyethylene by oxygen plasma: Effect of the polymer crosslinking, Nuclear Inst. and Methods in Physics Research B 445 (2019) 8–12.  Q2            F.I.. 1.323 Liga a la publicación

5.- S. Perusquía, P. G. Reyes, M. C. González, A. Gómez, H. Martínez, and J. Vergara, Experimental Study of Ethanol and Helium Mixture Glow Discharge, IEEE Transactions on plasma science 47(1), 445-450 (2019).  ISSN(P):0093-3813     1939-9375. 
Liga a la publicación

6.-  Leal B., Castillo F., Gutiérrez J., Golzarri J.I., Gamboa I., Espinosa G., Martínez HMeasurements of Neutrons In A Mixed Gamma- Neutron Field Using Three Different Types of Detectors. Journal of Nuclear Physics, Material Sciences, Radiation and Applications 5(1),  223–235 (2017)     ISSN No. Print    2321-8649. ISSN No. Online   2321-9289 Liga a la publicación

7.-  Colin J., Castillo F., Leal B., Flores O., Gamboa I., Martinez HRubber Additions into Concrete and Gamma Radiation Effects on Mechanical Properties and Microwave Absorption Capacity. Journal of Nuclear Physics, Material Sciences, Radiation and Applications5(1), 197-211 (2017).  ISSN No. Print    2321-8649 ISSN No. Online   2321-9289 Liga a la publicación

8.-   Pardo E., González- Rodríguez G., Campillo B., Castillo F., Flores O. and Martínez H.  Study of H2/N2Mixture Plasma Treatment on the AISI 1045, Journal of Nuclear Physics, Material Sciences, Radiation and Applications 4 (2), 53–64 (2017)  ISSN No. Print    2321-8649      ISSN No. Online   2321-9289 Liga a la publicación

9.-  P.G. Reyes, A. Gómez, J. Vergara, H. Martinez, and C. Torres. Plasma diagnostics of glow discharges in mixtures of CO2 with noble gases, Revista Mexicana de Física 63 (2017) 363-371.       ISSN: 0035-001X Liga a la publicación

10.-  Gómez A., Torres-Arenas A.J., Vergara-Sánchez J., Torres C., Reyes P.G., H. Martínez, and Saldarriaga-Noreña H., Physical-chemical characterization of the textile dye. Azo Ab52 degradation by corona plasma, AIP Advances 7, 105304 (2017). Liga a la publicación

11.- H. Martínez, S. Perusquía, M. Villa, P. G. Reyes, F. B. Yousif, F. Castillo, and V. Contreras, Study of DC Ar–CO2 mixture plasma using optical emission spectroscopy and mass spectrometry techniques.  Physics of Plasmas. 24, 043508 (2017).  Print: ISSN 1070-664X. Online:ISSN 1089-7674. Liga a la publicación

12.- Alarcón F.B., Omaña J., Martínez H., Charge transfer cross section for K++ Ar Collisions, Journal of Physics& Astronomy 3(2), 62 (2014).  Liga a la publicación

13.- Colín J., Serna S., Campillo B., Flores O., and Juárez-Islas J.
Microstructural and lattice parameter study of as-cast and rapidly solidified NiAl intermetallic alloys with Cu additions.
Intermetallics 16, (7) (2008).
Liga a la publicación

14.- Zagal J. M.*, López H. F., Flores O., Albarrán J. L., Martínez L.
Microstructural effects on the hydrogen permeation of an Inconel alloy 690.
Corrosion Science 50 (2008).


15.- Romero-Guzman, M. E.,  Flores, O. Flores, A.,  Romo-Uribe, A.,  Alvarado-Tenorio, B., and Campillo Illanes, B.
Cold-draw induced microstructure in PVC-bentonite nanocomposites.
Polymer Advanced Technologies.
20 (2009),  1-11. 10.1002/pat. 1586. Liga a la publicación

Artículos in extenso de memorias de congresos y proceedings

1.- Sergio Serna, Julio C. Villalobos, Osvaldo Flores, Horacio Martínez, Edgar López and Bernardo Campillo.  Efecto del H2S en la susceptibilidad al agrietamiento de dos aceros microaleados para tubería. KnE Engineering 3 (1), pages: 424-437. 6th Engineering, Science and Technology Conference - Panama 2017 (ESTEC 2017).  Liga a la publicación

Divulgación o educación

1.- Reseña de la VII Escuela de Física Experimental, Cuernavaca, Morelos, 24-27 julio 2018, J. Vergara, Martínez H, Reyes P.G., Boletín Soc. Mex. Fís. Julio-septiembre. 32-3, 45-46  (2018). 

Artículos en revistas con refereo indizadas en otro índice

1.- J. Colín, F. Castillo, J.C. Peralta-Abarca, B. Leal, O. Flores, I. Gamboa and H. MartínezGamma Radiation Doses Effects on Mechanical Properties and Microwave Absorption Capacity of Rubber Doped Concrete, Journal of Nuclear Physics, Material Sciences, Radiation and Applications  6 (1), 121-128 (2018).  ISSN No.: 2321-8649(Print) ISSN No.: 2321-9289(Online). Liga a la publicación

2.- Avilez A., Flores O., Aguilar A., Martínez H., Stress corrosión cracking of a X60 steel in carbonated media”, International Journal of Engineering and Technical Research (IJETR) 8(9), 4-8 (2018).ISSN: 2321-0869 (O), 2454-4698 (P).  Liga a la publicación