60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

Neste trabalho iremos apresentar estudos realizados com matrizes vítreas dopadas e co-dopadas com íons terras. A caracterização desses materiais possui vital importância no desenvolvimento de novas tecnologias, com aplicação em fotônica e em outras áreas. Realizamos medidas de fluorescência, transmitância e tempo de vida em amostras vítreas dopadas com íons terras raras. Investigou-se, também, os mecanismos de interação laser-tecido orgânico não térmicos com o intuito de compreender melhor a interação da radiação com a matéria, além disso, realizou-se medidas da variação de temperatura no esmalte dental como função do tempo de exposição. Realizamos medidas de fluorescência usando um laser de Ti:Safira, operando no intervalo de comprimentos de onda de 970nm a 982nm, incidindo luz em amostras de vidros LSCAS (Low silica calcium aluminosilicate glass) co-dopados com Iterbio (Yb3+) e Túlio (Tm3+). Nas medidas de fluorescência em amostras de vidro telurito co-dopados com samário (Sm3+) e itérbio (Yb3+)usamos um laser de Ti:Safira, operando em 980nm. Observamos que ao incidir energia no comprimento de onda de 980nm, a amostra emitia radiação em 480, 550, 650 e 800 nm. A partir do espectro obtido, estudamos e caracterizamos essas amostras através de processos de transferência de energia.

METODOLOGIA:

Para o pleno desenvolvimento desse projeto de pesquisa, adotamos a seguinte metodologia: 1-Levantamento bibliográfico dos temas abordados (interação da radiação com tecidos duros e moles, sistemas vítreos, terras raras, sistemas vítreos dopados e co-dopados com íons terras raras, absorção, transmitância e emissão óptica, conversão ascendente de frequência, transferência de energia, tempo de vida dos estados envolvidos nas transições, técnica de varredura Z (Z-Scan), etc.); 2-Participação em seminários semanais do grupo de fibras ópticas e óptica não linear (atualmente Grupo de Fotônica e Fluidos Complexos - GFFC); 3-Familiarização com as fontes de radiação (luz branca, laser de argônio, laser de Ti:Safira, laser de Nd:YAG e laser de HeNe); 4-Familiarização com o sistema de aquisição (chopper, amplificador lock-in, amplificador box car, espectrômetro, fotodetetores, programas de aquisição e tratamento de dados: labview e origin); 5-Montagem dos arranjos experimentais (medidas de absorção, transmitância, fluorescência, tempo de vida, z-scan, efeito térmico em tecidos duros) Aquisição de dados; 6-Tratamento dos resultados. 7-Resultados e Discussões

RESULTADOS:

Para o caso da interação radiação-tecidos duros, percebemos que ao aumentarmos a taxa de repetição do laser de Nd:YAG, a potência média aumentava e a potência de pico diminuia e, por conta disso, o aquecimento do tecido se tornava mais rápido do que com baixas taxas de repetição. Com isso, observou-se grande elevação relativa da temperatura do esmalte dental nos primeiros segundos de aplicação da radiação laser. Nas medidas de fluorescência em amostras de vidro telurito co-dopados com samário (Sm3+) e itérbio (Yb3+), observamos que a amostra emitiu radiação em 480, 550, 650 e 800 nm, ao serem excitada em 980 nm, mostrando assim o fenômeno de conversão ascendente de frequência. Realizamos diversas medidas de fluorescência para diferentes comprimentos de onda de incidência, em amostras de vidros LSCAS co-dopados com diferentes concentrações de Tm3+ e 0,5% de Yb3+. Os espectros apresentaram picos na região de 480, 650 e 800nm. Analisamos, também, o crescimento do pico de 480nm em relação ao de 800nm e percebemos que conforme o comprimento de onda se aproximava de 976,4nm (pico de ressonância), o sinal em 480nm apresentava um maior crescimento em relação ao em 800nm. Explicamos esse resultado como oriundo de processos de transferência de energia e relaxação cruzada.

CONCLUSÕES:

1-Com a análise do espectro obtido para os vidros co-dopados com Sm3+ e Yb3+, podemos concluir que as amostras apresentam espectro semelhante aos encontrado na literatura, mas suspeitamos que estão contaminadas com Tm3+. Como não sabemos a concentração dessa contaminação, não é recomendável prosseguir com os estudos nesse material; 2-Nas medidas realizadas com os vidros LSCAS co-dopados com Yb3+ e Tm3+, podemos concluir que ocorre um processo de transferência de energia entre o itérbio e o túlio, proporcionado a fluorescência obtida nas amostras e possibilitando uma maior eficiência na emissão de luz na região de 480nm em relação a de 800nm, a medida que o comprimento de onda da luz incidente se aproxima de 980nm. Mostramos que o tempo de vida da fluorescência em 800nm (correspondente a fótons emitidos do nível 3H4), apresenta um decréscimo com o aumento da potência de incidência do laser no material.

Instituição de fomento: PIBIC/CNPQ

Trabalho de Iniciação Científica

Palavras-chave: interação radiação-tecidos, fluorescência, laser

E-mail para contato: emerson.acacio2@gmail.com