INANOE Repositorio (Inst- Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica
Not a member yet
2571 research outputs found
Sort by
Propiedades no-lineales en enfocamiento plasmonico
Full text linkSe exploran las propiedades no-lineales en la focalización plasmónica, abordando desde los fundamentos teóricos de las ondas evanescentes (OE) hasta aplicaciones avanzadas en plasmónica y óptica no-lineal. Se comienza con una derivación detallada de la función de relación de dispersión para OE, considerando su naturaleza no-homogénea. Esta función sirve como base para analizar la interferencia entre OE y su aplicación en el control de la polarización. Se desarrolla un modelo del espectro angular evanescente y se aplica a transmitancias periódicas, demostrando la posibilidad de generar campos evanescentes con patrones de auto-imágenes. El estudio avanza hacia la generación de plasmones-polaritones superficiales estructurados (SSPPs) mediante el acoplamiento con OE interferidas, proporcionando simulaciones numéricas detalladas de este proceso. Finalmente se estudia la focalización de plasmones superficiales utilizando la teoría de catástrofes. Se explora la formación de regiones causticas en campos plasmáticos y su potencial para inducir efectos no-lineales, como la generación de armónicos superiores y el efecto fotoeléctrico mejorado. Se presenta un modelo teórico para describir la formación de estas regiones causticas y se complementa con simulaciones numéricas que visualizan los efectos de enfocamiento en diversas geometrías.This thesis explores nonlinear properties in plasmonic focusing, covering theoretical foundations of evanescent waves (EWs) to advanced applications in plasmonics and nonlinear optics. All begins with a detailed derivation of the dispersion relation function for EWs, considering their non-homogeneous nature. This function serves as a basis for analyzing interference between EWs and its application in polarization control. An evanescent angular spectrum model is developed and applied to periodic transmittances, demonstrating the possibility of generating evanescent fields with self-imaging patterns. The study progresses to the generation of structured surface plasmon po- laritons (SSPPs) through coupling with interfered EWs, providing detailed numerical simulations of this process. The thesis culminates in an in-depth analysis of surface plasmon focusing using catastrophe theory. The formation of caustic regions in plasmonic fields and their potential to induce nonlinear effects, such as higher harmonic genera tion and enhanced photoelectric effect, are explored. A theoretical model is presented to describe the formation of these caustic regions and is complemented by numerical simulations visualizing focusing effects in various geometries. This research advances our understanding of evanescent waves and surface plasmons, providing both solid theoretical foundations and practical perspectives for future applications in nanophotonics and nonlinear optics. The developed models and techniques offer new tools for designing advanced plasmonic devices and precise control of light at subwavelength scales, paving the way for innovations in fields such as high-resolution imaging, ultrasensitive sensing, and quantum information technologies
Análisis de parámetros del Viento Solar mediante datos de Centelleo Interplanetario y la sonda Parker Solar Probe
Full text linkEl centello interplanetario identificado en la década de los 60 mediante radiotelescopios es una herramienta idónea para caracterizar la heliosfera interna de forma remota, logrando obtener información física global de la distribución del viento solar entre el Sol y la Tierra. Esta información es esencial para el monitoreo y estudio del Clima Espacial, en el que México participa desde el 2014 al establecer el Servicio de Clima Espacial México y dos años después con el Laboratorio Nacional del Clima Espacial (LANCE). Esta tesis tiene como objetivo colaborar en la automatización del análisis de las observaciones de centelleo interplanetario del MEXART, que opera con un back-end digital desde el 2020. Procesando la información registrada por éste hasta el 2023, por medio de programas en Python para el manejo de los datos, filtrado, obtención de espectros de potencia de centelleo e índices de centelleo. Con ello, registrar información de la velocidad y densidad del viento solar en un formato conocido mundialmente como WIPSS, del cual se puede extraer información para generar mapas del viento solar. Se completó el ciclo de desarrollo y pruebas de campo en el MEXART, recibiendo retroalimentación por parte de algunos investigadores y estudiantes de la UNAM, de miembros del LANCE y por la comunidad de centello interplanetario. Para algunos eventos, se complementaron los mapas de viento solar obtenidos con el MEXART, con los resultados de centelleo de LOFAR, ISEE y datos in situ de la Parker Solar Probe. Se ha hecho un avance en el procesamiento de la información con el nuevo back-end digital del MEXART empleando rutinas escritas en Python. Quedando pendiente la revisión del método de filtrado, el cual puede mejorarse.The interplanetary scintillation was identified in the 1960s and today, around 60 years later, it is an ideal tool to characterize the internal heliosphere remotely, managing to obtain global physical information on the distribution of the solar wind between the Sun and the Earth. This information is very relevant for the monitoring and study of Space Weather, in which Mexico has participated at the government level since 2014 by establishing the Mexico Space Weather Service, creating the National Space Weather Laboratory (LANCE) two years later. This thesis aims to collaborate in the automation of the analysis of interplanetary scintillation observations from MEXART, which has operated with a digital back-end since 2020. Processing the information recorded by it until 2023, through Python programs for data management, filtering, obtaining scintillation power spectra and scintillation indices. With this, information on the speed and density of the solar wind is recorded in a format known worldwide as WIPSS, from which information can be extracted to generate maps of the solar wind. The development and field-testing cycle at MEXART were completed, receiving feedback from some researchers and students from UNAM, members of LANCE, and by the interplanetary scintillation community. For some events, the solar wind maps obtained with MEXART were complemented with scintillation results from LOFAR, ISEE and in situ data from the Parker Solar Probe. Progress has been made in information processing with the new MEXART digital back-end using routines written in Python. Pending the review of the filtering method, which can be improved
Estudio numérico del efecto del campo magnético en la formación y evolución de pilares alrededor de regiones HII
Full text linkA lo largo de los años se ha estudiado la relevancia del campo magnético en la dinámica del medio interestelar, especialmente en la evolución de nubes moleculares y los procesos de formación estelar. Procesos físicos como la autogravedad, campos magnéticos, turbulencia y la retroalimentación de estrellas compiten en la dinámica de las nubes a diferentes escalas espaciales y temporales. Se ha reportado que el campo magnético influye en la dirección de los movimientos del gas molecular a grandes escalas (∼10pc) y bajas densidades. Sin embargo, en núcleos densos ( ∼ 105 cm−3), la autogravedad parece ser el factor dominante, a pesar de que en estos regímenes se han medido intensidades de campo magnético de ∼ 1 mG. En contraste, en el gas menos denso (∼ 100 cm−3) se han medido intensidades de ∼ 10 μG. Estudios recientes reportan una intensidad intermedia de ∼ 100 μG en estructuras conocidas como pilares, formadas alrededor de regiones HII, para densidades de ∼ 103−104 cm−3. Esto sugiere que el campo magnético podría contrarrestar tanto la autogravedad como a la presión externa que rodea estas estructuras. No obstante, el método utilizado para estas mediciones (Davis-Chandrasekhar-Fermi) podría causar sobre/subestimaciones del campo magnético, llevando a interpretaciones imprecisas sobre su efecto en la dinámica del gas. Además, se ha observado que la orientación relativa del campo magnético tiene efectos importantes en la formación de estructuras. En este contexto, para estudiar de forma controlada el efecto del campo magnético en la formación y evolución de estructuras tipo pilar alrededor de regiones HII, construimos un modelo numérico simplificado de un filamento (con un núcleo denso embebido) que está siendo radiado por una estrella masiva. Encontramos que la dirección del campo magnético relativa al filamento y la autogravedad del gas denso, influyen de manera importante en la formación y evolución del pilar. El campo magnético debe estar alineado perpendicularmente al filamento para que una estructura tipo pilar pueda formarse.ver the years, the significance of the magnetic field in the dynamics of the interstellar medium has been studied, particularly in the evolution of molecular clouds and star formation processes. Physical processes such as self-gravity, magnetic fields, turbulence, and stellar feedback compete in the dynamics of clouds at different spatial and temporal scales. It has been reported that the magnetic field influences the direction of molecular gas movements on large scales (∼ 10 pc) and at low densities. However, in dense cores (∼ 105 cm−3), self-gravity seems to be the dominant factor, despite magnetic field strengths of ∼ 1 mG being measured in these regimes. In contrast, in lower density gas (∼ 100 cm−3), field strengths of ∼ 10 μG have been measured. Recent studies report an intermediate intensity of ∼ 100 μG in structures known as pillars, formed around HII regions, for densities of ∼ 103 – 104 cm−3. This suggests that the magnetic field could counteract both self-gravity and the external pressure surrounding these structures. However, the method used for these measurements (Davis-ChandrasekharFermi) could cause over-/underestimations of the magnetic field, leading to inaccurate interpretations of its effect on gas dynamics. Additionally, it has been observed that the relative orientation of the magnetic field has significant effects on the formation of structures. In this context, to systematically study the effect of the magnetic field on the formation and evolution of pillar-like structures around HII regions, we constructed a simplified numerical model of a filament (with an embedded dense core) being irradiated by a massive star. We found that the direction of the magnetic field relative to the filament and the self-gravity of the dense gas significantly influence the formation and evolution of the pillar. The magnetic field must be aligned perpendicular to the filament for a pillar-like structure to form
Atajos a la adiabaticidad para el oscilador armónico cuántico y clásico
Full text linkEl estudio de sistemas cuánticos y clásicos sometidos a variaciones adiabáticas es una área central en la física teórica y aplicada [1, 2]. Estas variaciones se caracterizan por cambios lentos y graduales en los parámetros de control del sistema, permitiendo analizar la evolución del sistema de manera controlada y predecible. Un sistema ampliamente investigado en este contexto es el oscilador armónico con frecuencia dependiente del tiempo [3-7]. Este sistema es un modelo paradigmático tanto en mecánica cuántica como en mecánica clásica, y tiene aplicaciones en áreas como la óptica cuántica, la teoría de campos y las tecnologías cuánticas emergentes basadas en la denominada termodinámica cuántica [8, 9]. En el marco de la mecánica cuántica, el control preciso de la frecuencia del oscilador permite la manipulación de estados cuánticos, la implementación de operaciones cuánticas y el diseño de protocolos para la computación cuántica y la simulación de sistemas complejos. En la mecánica clásica, este sistema es un banco de pruebas útil para el desarrollo y validación de teorías dinámicas y métodos de control. En este trabajo, nos centramos en los protocolos adiabáticos aplicados al oscilador armónico, empleando invariantes del tipo Lewis-Ermakov [4, 6]. Estos invariantes ofrecen un marco sólido para analizar la dinámica de sistemas con parámetros que varían en el tiempo. Se basan en la identificación de cantidades conservadas durante la evolución del sistema, proporcionando una herramienta útil para comprender su comportamiento tanto en el régimen clásico como en el cuántico. Los invariantes de Lewis-Ermakov permiten describir la evolución del sistema sin la necesidad de resolver explícitamente las ecuaciones de movimiento en cada instante de tiempo. Además, establecen una relación mediante transformaciones canónicas y/o unitarias entre el hamiltoniano en t = t0 y en tiempos posteriores, t = tf . Esta relación facilita la identificación de cantidades conservadas y la definición de operadores de creación y aniquilación del oscilador armónico, que mantienen las relaciones de conmutación en diferentes tiempos.The study of quantum and classical systems undergoing adiabatic variations is a central area in theoretical and applied physics [1, 2]. Adiabatic variations are characterized by slow and gradual changes in system parameters, allowing for the controlled and predictable analysis of system evolution. A widely studied system in this context is the harmonic oscillator with time-dependent frequency [3-7]. This system serves as a paradigmatic model in both quantum and classical mechanics, with applications in quantum optics, field theory, and emerging quantum technologies based on quantum thermodynamics [8, 9]. In the framework of quantum mechanics, precise control of the oscillator frequency enables manipulation of quantum states, implementation of quantum operations, and design of protocols for quantum computation and simulation of complex systems. In classical mechanics, this system serves as a useful testbed for the development and validation of dynamic theories and control methods. In this work, we focus on adiabatic protocols applied to the harmonic oscillator, using Lewis-Ermakov type invariants [4, 6]. These invariants provide a robust framework for analyzing the dynamics of systems with time-varying parameters. They are based on identifying conserved quantities during the system’s evolution, offering a useful tool to understand its behavior in both classical and quantum regimes. Lewis-Ermakov invariants describe the system’s evolution without the need to explicitly solve the equations of motion at each instant. Furthermore, they establish a relationship through canonical and/or unitary transformations between the hamiltonian at t = t0 and at later times, t = tf . This relationship facilitates the identification of conserved quantities and the definition of creation and annihilation operators of the harmonic oscillator, maintaining commutation relations at different times
Planarización del recubrimiento inferior de una guía de onda planar sobre un sustrato de silicio
Full text linkLa integración de sistemas electrofotónicos en la industria microelectrónica ha cobrado una relevancia significativa con la aparición de nuevos materiales emisores de luz compatibles con la tecnología de silicio. Los esfuerzos iniciales han permitido el desarrollo de un sistema electrofotónico integrado monolíticamente, que incluye un capacitor emisor de luz basado en silicio, una guía de onda y un fotodetector, abriendo nuevas posibilidades para aplicaciones únicas de detección en chip. No obstante, persisten desafíos en las secuencias de fabricación y planarización de la guía de onda dentro de un sistema electrofotónico para garantizar una transmisión eficiente de la luz. En este estudio abordamos los desafíos de la fabricación de un recubrimiento inferior de una guía de onda enterrado dentro del sustrato de silicio, esencial para nuestro sistema electrofotónico. En particular, exploramos los pulidos mecánicos como técnica de planarización. La reducción de las irregularidades, imperfecciones y variaciones, denominados a partir de ahora desniveles, en la superficie del recubrimiento inferior causadas por los procesos de fabricación facilita un posterior depósito uniforme de un núcleo de nitruro de silicio (Si3N4) evitando así pérdidas dentro de la guía de onda. El proceso de fabricación del recubrimiento inferior de una guía de onda que utilizamos es una variación de las técnicas de aislamiento de zanjas poco profundas y de la oxidación local de silicio. Nuestra metodología comenzó con el depósito de una película de Si3N4 como capa interrupción. En esta película se fabricaron cavidades de 1.2 μm de profundidad en el silicio mediante un grabado húmedo con hidróxido de potasio en áreas específicas de la oblea. Posteriormente las cavidades fueron llenadas con óxido de silicio (SiO2) utilizando un crecimiento de SiO2 térmico y un depósito químico en fase vapor a presión atmosférica de SiO2. Este trabajo revela que la metodología de fabricación del recubrimiento inferior utilizada obtuvo un llenado adecuado de la cavidad, reduciendo las grietas superficiales y los espacios vacíos dentro de la estructura, aunque introdujo desniveles en su topografía. Estudiamos estos resultados mediante simulaciones con el software Silvaco bajo diversas condiciones y procesos de fabricación.he integration of electrophotonic systems into the microelectronic industry has gained significant relevance with the advent of new light-emitting materials compatible with silicon technology. Initial efforts have led to the development of a monolithically integrated electrophotonic system, including a silicon- based light-emitting capacitor, a waveguide, and a photodetector, opening new possibilities for unique on-chip sensing applications. However, challenges persist in the manufacturing and planarization sequences of the waveguide within an electrophotonic system to ensure efficient light transmission. In this study, we address the challenges of fabricating a buried bottom cladding for a waveguide within the silicon substrate, which is essential for our electrophotonic system. Specifically, we explore mechanical polishing as a planarization technique. The reduction of irregularities, imperfections, and variations, hereafter referred to as unlevels, in the surface of the bottom cladding caused by the manufacturing processes facilitates the subsequent uniform deposition of a silicon nitride (Si3N4) core, thereby preventing losses within the waveguide. The bottom cladding fabrication process we utilized for the waveguide is a variation of shallow trench isolation and local oxidation of silicon techniques. Our methodology began with the deposition of an Si3N4 film as an interruption layer. Cavities 1.2 μm deep were then fabricated in the silicon using wet etching with potassium hydroxide in specific areas of the wafer. The cavities were subsequently filled with silicon dioxide (SiO2) using thermal SiO2 growth and atmospheric pressure chemical vapor deposition of SiO2. This work reveals that the bottom cladding fabrication methodology resulted in adequate cavity filling, reducing surface cracks and voids within the structure, although it introduced unlevels in its topography. We studied these results through simulations using Silvaco software under various manufacturing conditions and processes
Procesos RTP en obleas de Si de 4” de diámetro:“Formación de Siliciuros de Titanio”
Full text linkLa tendencia hacia la reducción de dimensiones de los circuitos integrados cada vez más especializados no solo provoca uniones menos profundas, sino que también disminuye el área de contacto, incrementando así su resistencia. Esto genera una serie de efectos que deben de ser considerados, haciendo necesario reevaluar los aspectos de diseño y fabricación de los dispositivos semiconductores para el desarrollo de nuevas tecnologías de escalamiento, lo que ha obligado a la industria de los semiconductores a buscar soluciones eficientes y rentables Los siliciuros, formados por la reacción en estado sólido entre una película delgada metálica y un sustrato de silicio (Si), constituyen una clase especial de materiales que han desempeñado un rol determinante en el avance de la miniaturización de la tecnología CMOS. En particular, en lo que respecta a las limitaciones generadas por los esquemas de metalización, estos materiales compuestos exhiben bajas resistividades, similares a la de los metales, y una buena estabilidad a altas temperaturas. Entre la amplia variedad de siliciuros estudiados en los últimos años, el siliciuro de titanio (TiSi2) destaca como un esquema de metalización robusto utilizado para la fabricación de dispositivos semiconductores de alto rendimiento. Es un candidato ideal debido a su baja resistividad, lo que lo hace útil para la formación de contactos e interconexiones. Además, su facilidad de formación y su capacidad de ser grabados selectivamente son características que los hacen compatibles con los procesos actuales de fabricación. En este trabajo se establecen las mejores condiciones experimentales para la formación del TiSi2 en el sistema RTP (Rapid Thermal Processing) del Laboratorio de Innovación en Sistemas Micro-Electro-Mecánicos (LIMEMS), logrando repetitividad en la uniformidad de espesor y en las propiedades del material, tanto en la misma oblea como de una oblea a otra.The trend towards reducing dimensions in increasingly specialized integrated circuits not only results in shallower junctions but also reduces contact area, thereby increasing resistance. This leads to a series of effects that must be considered, making it necessary to reevaluate the design and manufacturing aspects of semiconductor devices for the development of new scaling technologies, which has compelled the semiconductor industry to seek efficient and cost-effective solutions. Silicides, formed by the reaction in solid state between a thin metal film and a silicon substrate (Si), constitute a special class of material that have played a crucial role in advancing the miniaturization of CMOS technology. Particularly, with regard to the limitations imposed by metallization schemes, these compounds exhibit low resistivities, similar to those of metals, and good stability at high temperatures. Among the wide variety of silicides studied in recent years, titanium silicide (TiSi2) stands out as a robust metallization scheme used in the manufacturing of high-performance devices. It is an ideal candidate due to its low resistivity, making it useful for contacts and interconnections formation. Moreover, its ease of formation and ability to be selectively etched are characteristics that make it compatible with current manufacturing processes. This work establishes the optimal experimental conditions for the formation of TiSi2 in the Rapid Thermal Processing (RTP) system at the Laboratorio de Innovación en Sistemas Micro-Electro-Mecánicos (LIMEMS), achieving repeatability in thickness uniformity and material properties, both within the same wafer and from wafer to wafer
Control de movimiento de un robot manipulador SCARA de cuatro grados de libertad mediante técnica de control adaptativa basado en redes neuronales artificiales.
Full text linkEl enfoque principal de esta tesis se dirige hacia el control del movimiento de un brazo robótico dentro de los límites físicos establecidos por su diseño, sin interactuar con su entorno directo y siguiendo una trayectoria específica. Las técnicas de control desarrolladas para sistemas no lineales se consideran de gran importancia en este contexto con un interés por optimizar el rendimiento y el tiempo de respuesta mediante la incorporación de redes neuronales artificiales. Este trabajo de tesis se lleva a cabo en un brazo robótico rígido clasificado como SCARA que posee 4 grados de libertad. Primero se realiza la construcción del prototipo, se analizan las características del robot manipulador seleccionado, así como el modelado del comportamiento dinámico mediante la metodología Euler-Lagrange. Después se describe la principal técnica de control basada en control adaptativo y redes neuronales artificiales. Este trabajo también presenta la comparación con otras técnicas de control convencional como control PID y control adaptable convencional. Finalmente, se realizan pruebas experimentales y simulaciones con el robot propuesto, con el objetivo de determinar la efectividad y el rendimiento de la técnica de control propuesta no solo de forma experimental sino con resultados gráficos y con medidas de error comparado con los otros enfoques de control presentados.The main focus of this thesis is directed toward controlling the movement of a robotic arm within the physical limits established by its design without interacting with its direct environment and following a specific trajectory. Control techniques developed for nonlinear systems are essential in this context, with an interest in optimizing performance and response time by incorporating artificial neural networks. This thesis is carried out on a rigid robotic arm classified as SCARA with 4 degrees of freedom. After constructing the prototype, the characteristics of the selected manipulator robot are analyzed, and the modeling of the dynamic behavior using the Euler-Lagrange methodology is performed. Afterwards, the primary control technique to be implemented, based on adaptive control and artificial neural networks, is described. This work also compares conventional control techniques, such as PID and traditional adaptive control. Finally, experimental tests and simulations are carried out with the proposed robot, to determine the effectiveness and performance of the proposed control technique graphically, experimentally and with error measurements compared to the other control approaches presented
Modelado y Metodologías de Caracterización de Materiales Dieléctricos en Electrónica de Microondas
Full text linkEl continuo avance tecnológico busca alcanzar velocidades de transmisión más altas y la miniaturización de los dispositivos, lo que provoca que algunos efectos antes considerados irrelevantes adquieran una gran importancia al degradar las señales que se transmiten en los sistemas de comunicación. De hecho, para los diseñadores los materiales utilizados en la fabricación de dispositivos y circuitos son fundamentales para garantizar la integridad de la señal y un correcto funcionamiento. Por lo tanto, es importante caracterizar y modelar las propiedades de los materiales ya que permite conocer sus limitaciones y además determinar la relación con la frecuencia. En este contexto, los materiales conductores, semiconductores y dieléctricos han sido ampliamente investigados y utilizados en múltiples aplicaciones tanto en entornos académicos como industriales. En esta tesis doctoral, el eléctrico es el objeto de estudio y está enfocado especialmente en la caracterización y extracción de las propiedades de los dieléctricos de muy baja pérdida, especialmente aquellos utilizados en plataformas de cómputo y circuitos integrados con aplicaciones en microondas. En este contexto, en el ancho de banda mencionado, es fundamental considerar la interacción de las ondas electromagnéticas con el material lo que permite evaluar el rendimiento de los dispositivos y circuitos. En lo que respecta a los materiales dieléctricos, esta interacción de las ondas electromagnéticas con el material da lugar a un efecto de dispersión y disipación asociados a las corrientes de polarización, resultado de la tendencia de los dipolos a alinearse en la dirección del campo eléctrico. No obstante, cualquier material que pueda ser mayormente categorizado como dieléctrico exhibirá, hasta cierto punto, propiedades conductoras debido a corrientes de carga libre. Estos efectos mencionados anteriormente, son los parámetros de interés que se desean caracterizar en este trabajo. En base a lo anteriormente dicho, en esta tesis se realiza un análisis teórico respaldado experimentalmente para la representación de la dispersión y la disipación en dieléctricos considerados de baja pérdida. En este sentido, se emplean mediciones de parámetros S en el rango de las microondas de prototipos de líneas de cinta de diferente ancho de trazo y longitud. Lo que permite desarrollar y proponer metodologías de extracción de la permitividad compleja y la tangente de pérdidas.The continuous technological advancement aims to achieve higher transmission speeds and device miniaturization, causing some effects previously considered irrelevant to gain significant importance by degrading signals transmitted in communication systems. In fact, for designers, the materials used in the manufacturing of devices and circuits are crucial to ensuring signal integrity and proper functionality. Therefore, it is important to characterize and model the properties of materials, as it allows understanding their limitations and determining their relationship with frequency. In this context, conductive, semiconductive, and dielectric materials have been extensively researched and used in various applications in both academic and industrial environments. In this doctoral thesis, the focus is on the electrical aspect, specifically on the characterization and extraction of properties of very low-loss dielectrics, especially those used in computing platforms and integrated circuits with applications in microwaves. In this bandwidth context, it is crucial to consider the interaction of electromagnetic waves with the material, allowing the evaluation of device and circuit performance. Regarding dielectric materials, this interaction of electromagnetic waves with the material results in a dispersion and dissipation effect associated with polarization currents, stemming from the tendency of dipoles to align in the direction of the electric field. Based on the considerations, this thesis undertakes a theoretically grounded experimental analysis for the representation of dispersion and dissipation in dielectrics considered to have low loss. In this regard, measurements of S parameters are employed in the microwave range for prototypes of microstrip lines with different trace widths and lengths. This approach allows for the development and proposal of methodologies for extracting complex permittivity and loss tangent
Bidimensional study of the ionization mechanisms of the diffuse gas in galaxies of the local universe with MUSE
Full text linkEn este trabajo, presentamos el proyecto Bidimensional Exploration of the warm- Temperature Ionised gaS (BETIS), enfocado en el estudio del gas ionizado difuso (DIG) en galaxias espirales cercanas utilizando el espectrógrafo de campo integral MUSE. El objetivo principal es comprender los diversos mecanismos de ionización que dan lugar al DIG. Esto implica un análisis espacialmente resuelto de especies de alta y baja ionización en espectros ópticos. Hemos introducido un nuevo método para definir espectroscópi- camente el DIG, adaptable a diferentes resoluciones de galaxias. Inicialmente, hemos utilizado una técnica de binning adaptativo basada en la relación señal-a-ruido (S/N) de la línea [S II] para mejorar la S/N de otras líneas. Posteriormente creamos una máscara para eliminar regiones H II brillantes y débiles. También hemos evaluado la idoneidad de usar el ancho equivalente de Hα (EWHα) para definir el DIG y su régimen de ion- ización. Hemos encontrado que para EWHα< 3Å, esperado de estrellas evolucionadas de baja masa y alta temperatura (HOLMES), el valor depende de la técnica de síntesis de poblaciones utilizada. El análisis de la muestra revela una fracción de DIG consistente del 40%-70% en todas las galaxias. Las tendencias de los cocientes [NII]/Hα , [S II]/Hα , [O I]/Hα y [O III]/Hβ indican una correlación entre la ionización en el DIG y lasregiones H II , vinculada al brillo superficial de Hα (ΣHα ). Los diagramas de diagnóstico muestran que el DIG generalmente cae dentro de los cocientes de línea correspondientes a la fotoionización debida a la formación estelar (FE), con un desplazamiento que sugiere ionización debido a choques rápidos. Sin embargo, el análisis individual de las galaxias indica que dicho desplazamiento es atribuido a galaxias Seyfert en la muestra. Esto sugiere que las galaxias con núcleo activo deben ser analizadas por separado, ya que su emisión es indistinguible del DIG de alta excitación. En un segundo estudio dentro del proyecto BETIS, el enfoque está en el gas ionizado difuso extraplanar (eDIG), un componente clave para entender los procesos de retroali- mentación entre los discos y halos galácticos. Hemos aplicado la metodología de binning del primer estudio de BETIS a una muestra de ocho galaxias observadas con MUSE. Los cocientes [NII]/Hα , [S II]/Hα , [O I]/Hα y [O III]/Hβ muestran una estructura de ionización compleja en los halos galácticos, influenciada por la distribución espacial de las regiones H II .In this work, we present the Bidimensional Exploration of the warm-Temperature Ionised gaS (BETIS) project, focused on studying the diffuse ionised gas (DIG) in nearby spiral galaxies using the MUSE integral field spectrograph (IFS). The main goal is to understand the various ionisation mechanisms of the DIG. This involves a spatially resolved analysis of high- and low-ionisation species in optical spectra. We introduce a new method for spectroscopically defining the DIG, adaptable for different galaxy resolutions. Initially, we use an adaptive binning technique based on the signal-to-noise ratio (S/N) of the [S II]line to enhance the S/N of other lines. Then, we create a DIG mask by removing emissions from bright and faint H II regions. The suitability of using Hα equivalent width (EWHα) to define the DIG and its ionisation regime was also assessed. We find that for EWHα< 3Å, expected from hot low-mass evolved stars (HOLMES), the value depends on the population synthesis technique used. Analysis of the sample reveals a consistent DIG fraction of 40%-70% across all galaxies. The average radial distribution of the [NII]/Hα , [S II]/Hα , [O I]/Hα , and [O III]/Hβ ratios is enhanced in the DIG regimes by up to 0.2 dex. These trends indicate a correlation between ionisation in the DIG and H II regions, linked to the Hα surface brightness (ΣHα ). Diagnostic diagrams show that the DIG generally falls within line ratios corresponding to photoionisation from star formation, with an offset suggesting ionisation due to fast shocks. However, individual galaxy analysis indicates that DIG ionisation is primarily from star formation, with the offset attributed to Seyfert galaxies in the sample. This suggests that galaxies with active galactic nucleus activity should be separately analysed, as their emission is indistinguishable from high-excitation DIG. In a second study within the BETIS project, the focus is on extraplanar diffuse ionised gas (eDIG), a key component for understanding feedback processes between galactic discs and halos. We apply the binning methodology from the first BETIS study to a eight edge-on galaxies observed with MUSE. The [NII]/Hα , [S II]/Hα , [O I]/Hα , and [O III]/Hβ ratios show a complex ionisation structure in galactic halos, influenced by the spatial distribution of H II regions
Diseño y Fabricación de Microbomba de Actuación Piezoeléctrica para su Aplicación en el Control de Flujo en Microfluídica
No full textEn diversas áreas de la ciencia, existe la necesidad de controlar con precisión volúmenes de fluido del orden de microlitros (μl). Los avances en microfabricación, inicialmente empleados en circuitos integrados y posteriormente adaptados a los sistemas microelectromecánicos (MEMS), han permitido la creación de sistemas microfluídicos capaces de satisfacer esta necesidad. Diversos sistemas microfluídicos han sido diseñados para manipular fluidos en áreas como la biología, la química y la medicina. Entre sus aplicaciones más comunes se encuentran el análisis de muestras y el suministro de medicamentos. Las microbombas, encargadas de desplazar fluido de manera controlada a través de los microcanales del sistema, han sido empleadas en estos dispositivos para transportar el fluido de trabajo a una razón específica que puede ir desde unos cuantos microlitros por minuto (μl/min) hasta cientos de μl/min. La literatura existente reporta que las microbombas piezoeléctricas suelen requerir un voltaje de polarización de alrededor de 100 Vpp. En este trabajo se presenta el diseño y la fabricación de una microbomba piezoeléctrica para su integración en un sistema microfluídico. Motivado por las razones antes mencionadas, el diseño se centró en lograr una razón de flujo controlable dentro del rango de las posibles aplicaciones, utilizar un voltaje de operación menor a los reportados en la literatura y ser compatible con las técnicas de microfabricación para circuitos integrados. Utilizando el software COMSOL Multiphysics®, se realizaron simulaciones del diseño propuesto, obteniendo que la microbomba es capaz de generar una razón de flujo de 0 a 6.42 μl/min al aplicar un voltaje de 40 Vpp, variando la frecuencia de operación en el rango de 100 a 2000 Hz. La elección de un voltaje de 40 Vpp, menor al comúnmente reportado en la literatura, se justifica por la necesidad de reducir el consumo de energía para que la microbomba pueda ser empleada en dispositivos microfluídicos portátiles. Para su fabricación, se utilizaron las instalaciones del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE). El prototipo está compuesto por tres sustratos que, unidos uno sobre otro, forman el dispositivo completo.In various fields of science, there is a need to precisely control fluid volumes in the microliter (μl) range. Advances in microfabrication, initially used in integrated circuits and later adapted to microelectromechanical systems (MEMS), have enabled the creation of microfluidic systems capable of meeting this need. Several microfluidic systems have been designed to manipulate fluids in areas such as biology, chemistry, and medicine. Among their most common applications are sample analysis and drug delivery. Micropumps, responsible for displacing fluid in a controlled manner through the system's microchannels, have been employed in these devices to transport the working fluid at a specific flow rate that can range from a few microliters per minute (μl/min) to hundreds of μl/min. The existing literature reports that piezoelectric micropumps typically require a polarization voltage of around 100 Vpp. This work presents the design and fabrication of a piezoelectric micropump for integration into a microfluidic system. Motivated by the aforementioned reasons, the design focused on achieving a controllable flow rate within the range of possible applications, using an operating voltage lower than those reported in the literature, and being compatible with microfabrication techniques for integrated circuits. Using COMSOL Multiphysics® software, simulations of the proposed design were carried out, obtaining that the micropump is capable of generating a flow rate of 0 to 6.42 μl/min when applying a voltage of 40 Vpp, varying the operating frequency in the range of 100 to 2000 Hz. The choice of 40 Vpp voltage, lower than that commonly reported in the literature, is justified by the need to reduce the power consumption so that the micropump can be used in portable microfluidic devices. For its fabrication, the facilities of the National Institute of Astrophysics, Optics and Electronics (INAOE) were used