Time-of-flight mass spectrometry experimental studies on the onset of laser-generated ions under subthreshold plasma formation regime

Resumen

TÍTULO DE LA TESIS: Time-Of-Flight Mass Spectrometry Experimental Studies On The Onset Of Laser-generated lons Under Subthreshold Plasma Formation Regime La presente tesis estudia los procesos de formación de iones mediante ionización láser en un régimen de fluencias inferior al necesario para formar un plasma como consecuencia de la acción del pulso láser sobre una superficie sólida. El objetivo es contribuir a mejorar y ampliar las aplicaciones analíticas de la espectrometría de masas con ionización láser mediante una profundización en el conocimiento que se tiene de los procesos temporales y los umbrales energéticos necesarios para formar iones a partir de la acción de un pulso láser sobre una fase condensada.La primera parte de la memoria ayuda a situar el trabajo experimental en su contexto científico, describiendo y valorando algunas técnicas analíticos utilizadas en estudios similares y realizando una revisión de los modelos teóricos disponibles en la actualidad para la comprensión de la interacción láser-materia. En el plano experimental, este conocimiento se ha desarrollado mediante la realización de experimentos de cálculos de umbrales de formación de iones y de formación de plasma sobre diversas muestras. Los experimentos realizados incluyen: experimentos simultáneos LIMS-LIPS para la determinación simultánea de los umbrales de ionización y de formación de plasmas para muestras metálicas monoelementales; un estudio de cálculo de umbrales en muestras metálicas complejas, prestando atención al efecto que la matriz tiene sobre los umbrales de ionización de un elemento dado; cálculo de umbrales de ionización utilizando una configuración de doble pulso (pump-probe) en la que dos pulsos de fluencia subumbral (incapaces de formar iones) inciden de forma secuencial sobre la muestra, de forma que el análisis sea posible; aplicación de todo el conocimiento adquirido en los experimentos anteriores al análisis de compuestos orgánicos altamente energéticos en fase sólida, obteniéndose información atómica y molecular de estos compuestos con el mismo sistema experimental; una última sección experimental describe la combinación de un equipo de LA-ICP-MS a una etapa de campo cercano (Near-field) como las utilizadas en microscopías de alta resolución (AFM, SNOM), de forma que pueda confinarse el efecto de la radiación láser sobre un área menor al área en el que se podría confinar la radiación siguiendo las leyes de difracción (límite de difracción) y desarrollando las primeras etapas que deberán desembocar, en el futuro, en la posibilidad de un análisis químico directo de muestras sólidas con resolución nanométrica.